CN108318821A - 一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法 - Google Patents
一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108318821A CN108318821A CN201711340887.9A CN201711340887A CN108318821A CN 108318821 A CN108318821 A CN 108318821A CN 201711340887 A CN201711340887 A CN 201711340887A CN 108318821 A CN108318821 A CN 108318821A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ternary material
- cycle performance
- discharge capacity
- lithium electricity
- discharge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 57
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 31
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 claims description 9
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 7
- 229910013415 LiNixCoyMn(1-x-y)O2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910013424 LiNixCoyMn(1−x−y)O2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910017435 S2 In Inorganic materials 0.000 claims 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 8
- 229910011328 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711340887.9A CN108318821A (zh) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | 一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711340887.9A CN108318821A (zh) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | 一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108318821A true CN108318821A (zh) | 2018-07-24 |
Family
ID=62892684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711340887.9A Pending CN108318821A (zh) | 2017-12-14 | 2017-12-14 | 一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108318821A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111208160A (zh) * | 2020-02-20 | 2020-05-29 | 东莞维科电池有限公司 | 一种评估三元材料循环性能的方法 |
| CN111366628A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-07-03 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 一种高镍正极材料电化学性能的预测方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103219508A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-24 | 北京理工大学 | 提高5V LiNi0.5Mn1.5O4正极材料循环稳定性和低温性能的电解液改性方法 |
| CN103698712A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-02 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种预测锂离子电池循环寿命的方法 |
| CN103698716A (zh) * | 2014-01-20 | 2014-04-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于衰减系数的串联电池组可放出电量衰减评价方法 |
| CN104037401A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-10 | 中信国安盟固利电源技术有限公司 | 一种适合高压用的镍钴锰酸锂三元正极材料 |
| CN105068009A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-11-18 | 盐城工学院 | 电池循环寿命预测方法 |
| CN105759213A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-07-13 | 浙江安美科技有限公司 | 一种测量蓄电池剩余容量soc的方法 |
| CN105895878A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-08-24 | 山东玉皇新能源科技有限公司 | 一种钛酸锂改性材料及其制备方法 |
| CN105983542A (zh) * | 2015-02-13 | 2016-10-05 | 国家电网公司 | 一种退役电动汽车动力电池分类方法 |
| CN106199444A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-12-07 | 深圳天珑无线科技有限公司 | 预测电池循环寿命的方法及*** |
| CN107020251A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-08 | 苏州协鑫集成储能科技有限公司 | 电池及电池组的筛选方法 |
| CN107403918A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-11-28 | 青岛大学 | 一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法 |
-
2017
- 2017-12-14 CN CN201711340887.9A patent/CN108318821A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103219508A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-07-24 | 北京理工大学 | 提高5V LiNi0.5Mn1.5O4正极材料循环稳定性和低温性能的电解液改性方法 |
| CN103698712A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-04-02 | 天津力神电池股份有限公司 | 一种预测锂离子电池循环寿命的方法 |
| CN103698716A (zh) * | 2014-01-20 | 2014-04-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于衰减系数的串联电池组可放出电量衰减评价方法 |
| CN104037401A (zh) * | 2014-06-04 | 2014-09-10 | 中信国安盟固利电源技术有限公司 | 一种适合高压用的镍钴锰酸锂三元正极材料 |
| CN105983542A (zh) * | 2015-02-13 | 2016-10-05 | 国家电网公司 | 一种退役电动汽车动力电池分类方法 |
| CN105068009A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-11-18 | 盐城工学院 | 电池循环寿命预测方法 |
| CN105759213A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-07-13 | 浙江安美科技有限公司 | 一种测量蓄电池剩余容量soc的方法 |
| CN105895878A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-08-24 | 山东玉皇新能源科技有限公司 | 一种钛酸锂改性材料及其制备方法 |
| CN106199444A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-12-07 | 深圳天珑无线科技有限公司 | 预测电池循环寿命的方法及*** |
| CN107020251A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-08 | 苏州协鑫集成储能科技有限公司 | 电池及电池组的筛选方法 |
| CN107403918A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-11-28 | 青岛大学 | 一种包覆氮掺杂石墨烯三元材料的制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111208160A (zh) * | 2020-02-20 | 2020-05-29 | 东莞维科电池有限公司 | 一种评估三元材料循环性能的方法 |
| CN111366628A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-07-03 | 东莞东阳光科研发有限公司 | 一种高镍正极材料电化学性能的预测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | Low‐temperature reversible capacity loss and aging mechanism in lithium‐ion batteries for different discharge profiles | |
| Mai et al. | Model-instructed design of novel charging protocols for the extreme fast charging of lithium-ion batteries without lithium plating | |
| Lam et al. | Practical capacity fading model for Li-ion battery cells in electric vehicles | |
| Lyu et al. | Investigation on the thermal behavior of Ni-rich NMC lithium ion battery for energy storage | |
| US10605870B2 (en) | Method for predicting battery charge limit, and method and apparatus for rapidly charging battery using same | |
| Bai et al. | Reversible and irreversible heat generation of NCA/Si–C pouch cell during electrochemical energy-storage process | |
| Anseán et al. | Evaluation of $\hbox {LiFePO} _ {4} $ Batteries for Electric Vehicle Applications | |
| US9276293B2 (en) | Dynamic formation protocol for lithium-ion battery | |
| Ahmed et al. | Cost of automotive lithium-ion batteries operating at high upper cutoff voltages | |
| CN106680726B (zh) | 一种锂离子电池循环性能的检验方法 | |
| Chiu et al. | Cycle life analysis of series connected lithium-ion batteries with temperature difference | |
| Dubarry et al. | Evaluation of commercial lithium-ion cells based on composite positive electrode for plug-in hybrid electric vehicle applications. Part II. Degradation mechanism under 2 C cycle aging | |
| Savoye et al. | Impact of periodic current pulses on Li-ion battery performance | |
| JP3669673B2 (ja) | 電気化学素子の劣化検出方法、残容量検出方法、並びにこれらを用いた充電器および放電制御装置 | |
| He et al. | Assessment of the first commercial Prussian blue based sodium-ion battery | |
| CN108899472A (zh) | 一种锂金属电池用电极片及其制备方法以及一种锂金属电池 | |
| Zhu et al. | A method to prolong lithium-ion battery life during the full life cycle | |
| CN108155379A (zh) | 适用于低温环境的锂离子电池及其制备方法 | |
| Schindler et al. | Comprehensive analysis of the aging behavior of nickel-rich, silicon-graphite lithium-ion cells subject to varying temperature and charging profiles | |
| Yun et al. | Thermal behavior analysis of a pouch type Li [Ni 0.7 Co 0.15 Mn 0.15] O 2-based lithium-ion battery | |
| CN105703022A (zh) | 一种基于温度控制电池衰减的锂离子动力电池充电方法 | |
| CN108155381A (zh) | 适用于启停电源的锂电池负极材料、锂离子电池及其制备方法 | |
| Pathiyil et al. | Generic Battery model covering self-discharge and internal resistance variation | |
| CN108318821A (zh) | 一种快速预测锂电三元材料循环性能的方法 | |
| Lall et al. | Effect of Shallow Charging on Flexible Power Source Capacity Subjected to Varying Charge Protocols and C-Rates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180724 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |