CN108318821A - 一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了提出的一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法,包括以下步骤:S1、将锂电三元材料制备成极片,然后与锂片、隔膜、泡沫镍及电解液组装成纽扣电池;S3、将纽扣电池在0.1C进行充放电,并记录放电容量作为第一放电容量;S4、将纽扣电池分别在至少两个大于0.1C的倍率下充放电;S5、将纽扣电池重新在0.1C进行充放电,并记录放电容量作为第二放电容量;S6、获取第二放电容量与第一放电容量的比值作为M值,根据M值判断锂电三元材料循环性能。本发明引入M值的概念,将三元材料的循环性能通过M值量化,为锂电三元材料循环性能的测试提供了参考依据,将三元材料的循环性能测试转化为M值的测试,降低了测试难度,提高了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种快速预测锂电三元材料循 环性能的方法。
背景技术
因具有较高的工作电压、能量密度、长寿命和对环境友好等特点,锂离子 电池已经成为新一代电动汽车、电动工具及电子产品的动力电源,目前已经广 泛应用于能源、交通、通讯等不同的领域之中。
三元材料,尤其是高镍三元材料是当下研究的热点,由于其容量高、循环 性能优异从而得到了广泛应用。三元材料的研发也是各大材料和电池公司的重 点课题。众所周知,研发速度的快慢直接决定着产品的市场。因此,提高研发 速度势在必行。可以通过提高研发人员数量和研发设备数量来提高研发速度, 但是成本较高。因此,如何优化研发方法是一个不错的选择。三元材料开发过 程中,样品测试占据大量时间,尤其是循环测试。如果能够降低循环测试的时 间就可以大幅降低研发时间,提高研发效率。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种快速预测锂电三元材料 循环性能的方法。
本发明提出的一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法,包括以下步骤:
S1、将锂电三元材料制备成极片,然后与锂片、隔膜、泡沫镍及电解液组 装成纽扣电池;
S2、预设恒流恒压充电截止电流阈值和充放电电压区间;
S3、将纽扣电池在0.1C进行充放电,并记录放电容量作为第一放电容量;
S4、将纽扣电池分别在至少两个大于0.1C的倍率下充放电;
S5、将纽扣电池重新在在0.1C进行充放电,并记录放电容量作为第二放电 容量;
S6、获取第二放电容量与第一放电容量的比值作为M值,根据M值判断锂 电三元材料循环性能。
优选地,步骤S2中,恒流恒压充电截止电流阈值为0.05C。
优选地,步骤S2中,充放电电压区间为2.75-4.3V。
优选地,步骤S4具体为:将纽扣电池分别在0.2C、1C、2C、3C、4C、5C 中的任意2个或多个倍率进行充放电。
优选地,步骤S1中,锂电三元材料为LiNixCoyMn(1-x-y)O2,其中,0.33≤x<1, 0<y≤0.33,0<x+y<1。
优选地,步骤S1中,极片的面密度为100-200g/cm3。
优选地,步骤S1中,极片中三元材料所占的质量比为80%-90%。
优选地,步骤S3-S5均在测试柜中进行。
本发明提出的一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法,引入M值的概 念,将三元材料的循环性能通过M值量化,为锂电三元材料循环性能的测试提 供了参考依据,将三元材料的循环性能测试转化为M值的测试,降低了测试难 度,提高了测试效率。
本发明可以快速预测三元材料的循环寿命,大幅缩短测试时间;可以大幅 减少对测试资源的占用,降低研发成本和能耗。本发明,方法简单,对各种三 元材料均有非常好的适用性,具有非常好的商业价值。
附图说明
图1为本发明提出的一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法流程图。
具体实施方式
参照图1,本发明提出的一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法,包括 以下步骤:
S1、将锂电三元材料制备成极片,然后与锂片、隔膜、泡沫镍及电解液组 装成纽扣电池。本步骤中,锂电三元材料为LiNixCoyMn(1-x-y)O2,其中,0.33≤x<1, 0<y≤0.33,0<x+y<1。此外,极片的面密度为100-200g/cm3,极片中三元材料 所占的质量比为80%-90%。
S2、预设恒流恒压充电截止电流阈值和充放电电压区间。本步骤中,恒流 恒压充电截止电流阈值为0.05C,充放电电压区间为2.75-4.3V。
S3、将纽扣电池在0.1C进行充放电,并记录放电容量作为第一放电容量。
S4、将纽扣电池分别在至少两个大于0.1C的倍率下充放电。本步骤具体为: 将纽扣电池分别在0.2C、1C、2C、3C、4C、5C中的任意2个或多个倍率进行充 放电。
S5、将纽扣电池重新在在0.1C进行充放电,并记录放电容量作为第二放电 容量。
S6、获取第二放电容量与第一放电容量的比值作为M值,根据M值判断锂 电三元材料循环性能。具体的,M值越大,三元材料循环性能越好。
本实施方式中,步骤S3-S5均在测试柜中进行。
以下,结合几个具体的实施例,对以上方法做进一步说明。
实施例1:快速预测LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2的循环性能
首先将锂电三元材料LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2制备成极片,极片面密度为100g/cm3,极片中三元材料所占的质量比为80%,将极片与锂片、隔膜、泡沫镍及电解液组 装成纽扣电池。
将纽扣电池装入测试柜进行测试,首先在0.1C进行充放电,充放电电压区 间为2.75-4.3V,恒流恒压充电截止电流为0.05C,然后分别在0.2C、1C、2C 进行充放电,最后再降回0.1C进行充放电,用第二次0.1C的放电容量除以第 一次0.1C的放电容量,计算比值M,然后根据M值判断三元材料循环性能。
实施例2:快速预测LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2的循环性能
首先将锂电三元材料LiNi0.85Co0.1Mn0.05O2制备成极片,极片面密度为100g/cm3,极片中三元材料所占的质量比为80%,将极片与锂片、隔膜、泡沫镍及电解液组 装成纽扣电池。
将纽扣电池装入测试柜进行测试,首先在0.1C进行充放电,充放电电压区 间为2.75-4.3V,恒流恒压充电截止电流为0.05C,然后分别在0.2C、1C、2C、 3C、4C、5C进行充放电,最后再降回0.1C进行充放电,用第二次0.1C的放电 容量除以第一次0.1C的放电容量,计算比值M,然后根据M值判断三元材料循 环性能。
实施例3:快速预测LiNi0.333Co0.333Mn0.333O2的循环性能
首先将锂电三元材料LiNi0.333Co0.333Mn0.333O2制备成极片,极片面密度为
200g/cm3,极片中三元材料所占的质量比为95%,将极片与锂片、隔膜、泡沫镍 及电解液组装成纽扣电池。
将纽扣电池装入测试柜进行测试,首先在0.1C进行充放电,充放电电压区 间为2.75-4.3V,恒流恒压充电截止电流为0.05C,然后分别在0.2C、1C、2C 进行充放电,最后再降回0.1C进行充放电,用第二次0.1C的放电容量除以第 一次0.1C的放电容量,计算比值M,然后根据M值判断三元材料循环性能。
实施例4:快速预测LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的循环性能
首先将锂电三元材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2制备成极片,极片面密度为150g/cm3, 极片中三元材料所占的质量比为90%,将极片与锂片、隔膜、泡沫镍及电解液组 装成纽扣电池。
将纽扣电池装入测试柜进行测试,首先在0.1C进行充放电,充放电电压区 间为2.75-4.3V,恒流恒压充电截止电流为0.05C,然后分别在0.2C、1C、2C 进行充放电,最后再降回0.1C进行充放电,用第二次0.1C的放电容量除以第 一次0.1C的放电容量,计算比值M,然后根据M值判断三元材料循环性能。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局 限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护 范围之内。
Claims (8)
1.一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将锂电三元材料制备成极片,然后与锂片、隔膜、泡沫镍及电解液组装成纽扣电池;
S2、预设恒流恒压充电截止电流阈值和充放电电压区间;
S3、将纽扣电池在0.1C进行充放电,并记录放电容量作为第一放电容量;
S4、将纽扣电池分别在至少两个大于0.1C的倍率下充放电;
S5、将纽扣电池重新在在0.1C进行充放电,并记录放电容量作为第二放电容量;
S6、获取第二放电容量与第一放电容量的比值作为M值,根据M值判断锂电三元材料循环性能。
2.如权利要求1所述的快速预测锂电三元材料循环性能的方法,其特征在于,步骤S2中,恒流恒压充电截止电流阈值为0.05C。
3.如权利要求1所述的快速预测锂电三元材料循环性能的方法,其特征在于,步骤S2中,充放电电压区间为2.75-4.3V。
4.如权利要求1所述的快速预测锂电三元材料循环性能的方法,其特征在于,步骤S4具体为:将纽扣电池分别在0.2C、1C、2C、3C、4C、5C中的任意2个或多个倍率进行充放电。
5.如权利要求1所述的快速预测锂电三元材料循环性能的方法,其特征在于,步骤S1中,锂电三元材料为LiNixCoyMn(1-x-y)O2,其中,0.33≤x<1,0<y≤0.33,0<x+y<1。
6.如权利要求1所述的快速预测锂电三元材料循环性能的方法,其特征在于,步骤S1中,极片的面密度为100-200g/cm3。
7.如权利要求1所述的快速预测锂电三元材料循环性能的方法,其特征在于,步骤S1中,极片中三元材料所占的质量比为80%-90%。
8.如权利要求1至7任一项所述的快速预测锂电三元材料循环性能的方法,其特征在于,步骤S3-S5均在测试柜中进行。
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