用于確定鋰離子電池電極的鋰化的方法技術

用于確定鋰離子電池電極樣品中鋰的量的方法，其包括確定鋰離子電池電極樣品的粉末X射線衍射峰的步驟。將鋰離子電池電極樣品的粉末X射線衍射峰與一組具有預先確定的鋰濃度的含鋰樣品比較，以確定鋰離子電池電極樣品中鋰的量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于確定鋰離子電池中電極的組成的方法。
技術介紹
目前正在研究大容量可再充電的電池以用于電動車輛。電動車輛的最終可行性取 決于顯著降低相關成本。電池組件的成本的降低是特別重要的。 鋰離子電池是電池技術的重要類型。大多數電池組件，包括鋰離子電池組件，包含 多個個體的電化學單電池（cell)。典型地，此類電化學單電池包含陽極和陰極。典型地，陽 極包含上面涂覆有石墨層的金屬片材或箱(通常為銅金屬)。類似地，陰極通常包含上面涂 覆有含鋰層的金屬片材或箱(通常為鋁金屬)。最后，電化學單電池包含電解質，其介于陽極 和陰極之間。端子（terminal)使產生的電能夠用于外部電路中。電化學單電池經由電化 學反應生產電。 對于改進鋰離子電池的增加的需求使對此類單電池中的材料以及它們的隨著時 間變化的組成和性能的徹底了解成為必要。此外，合意的是此類分析技術是便宜且容易實 施的。 因此，存在對用于評估鋰離子電池中的組成和功能變化的改進的技術的需要。 專利技術概述 本專利技術涉及以下項目： 1.用于確定鋰離子電池電極樣品中鋰的量的方法，所述方法包括： 確定鋰離子電池電極樣品的粉末X射線衍射峰；和 將鋰離子電池電極樣品的粉末X射線衍射峰與一組具有預先確定的鋰濃度的含鋰樣 品比較，以確定鋰離子電池電極樣品中鋰的量。 2.項目1的方法，其中所述鋰離子電池電極樣品是鋰離子電池陰極樣品。 3.項目2的方法，其中從該組具有預先確定的鋰濃度的含鋰樣品構造校準曲線， 所述校準曲線使得能夠確定鋰離子電池陰極樣品中鋰的量。 4.項目3的方法，其中鋰電池陰極的X射線衍射峰包括來自尖晶石相、層狀相或 其組合的衍射峰。 5.項目4的方法，其中所述校準曲線提供尖晶石相的至少一個晶格參數相對于 該組具有預先確定的鋰濃度的含鋰樣品的鋰濃度的標繪圖。 6.項目5的方法，其還包括：確定鋰離子電池電極樣品的至少一個晶格參數，將 其與校準曲線比較，以確定鋰離子電池陰極樣品中鋰的量。 7.項目6的方法，其中所述至少一個晶格參數是"a"晶格參數。 8.項目7的方法，其中所述尖晶石相由式LixMn20 4所描述，其中X為0至1。 9.項目7的方法，其中所述校準曲線是線性的，隨著X從0至X變化，"a"晶格參 數從約8. 06埃至約8. 24埃變化。 10.項目4的方法，其中所述校準曲線提供層狀相的至少一個晶格參數相對于該 組具有預先確定的鋰濃度的含鋰樣品的鋰濃度的標繪圖。 11.項目10的方法，其還包括：確定鋰離子電池電極樣品的至少一個晶格參數， 將其與校準曲線比較，以確定鋰離子電池陰極樣品中鋰的量。 12.項目11的方法，其中所述至少一個晶格參數包括"a"晶格參數、"c"晶格參 數和其組合。 13.項目12的方法，其中所述層狀相由式LixMn1/3C 〇1/3Ni1/302所描述，其中X為0 至1。 14.項目13的方法，其中所述校準曲線為線性的，隨著X從0.5至1變化，"c"晶 格參數從約14. 23埃至約14. 5埃變化。 15.項目13的方法，其中所述校準曲線為線性的，隨著X從0.5至1變化，"a"晶 格參數從約2. 82埃至約2. 86埃變化。 16.項目13的方法，其中所述校準曲線為線性的，隨著X從0至0.5變化，"c"晶 格參數從約14. 17埃至約14. 23埃變化。 17.項目1的方法，其中所述鋰離子電池電極樣品是鋰離子電池陽極樣品。 18.項目17的方法，其中鋰電池陽極樣品的X射線衍射峰包括來自LiC6、LiC 12、石 墨或其組合的衍射峰。 19.項目18的方法，其中將鋰離子陽極樣品中的LiC6、LiC12和石墨衍射峰的大小 與具有預先確定的鋰濃度的含鋰樣品的組中的LiC 6、LiC12和石墨衍射峰的大小比較，以確 定鋰離子陽極樣品中鋰的量。 20.項目19的方法，其中通過峰高或通過衍射峰的積分面積來確定衍射峰的大 小。 通過提供至少一個實施方案，用于確定鋰離子電池電極樣品中鋰的量的方法，本 專利技術解決現有技術的一個或多個問題。所述方法包括確定鋰離子電池電極樣品的粉末X射 線衍射峰的步驟。將鋰離子電池電極樣品的粉末X射線衍射峰與一組具有預先確定的鋰濃 度的含鋰樣品比較以確定鋰離子電池電極樣品中鋰的量。有利地，所述方法提供了對鋰離 子電池電極的配制和組成信息的便宜且快速的確定。需要此類信息以用于品質驗證、故障 分析、競爭性評估（competitive assessment)和成本分析。 附圖簡述 圖1提供了鋰離子電池組件的截面示意圖； 圖2提供了顯示對鋰離子電池電極樣品中鋰的量的確定的流程示意圖； 圖3提供了完全放電和完全充電的鋰離子電池陰極的XRD峰； 圖4提供了對于由式LixMn204所描述的尖晶石相的鋰離子電池陰極校準曲線 (calibration curve)； 圖5提供了對于由式LixMn1/3C〇1/3Ni1/30 2所描述的層狀相的鋰離子電池陰極校準曲線； 圖6提供了完全放電和完全充電的鋰離子電池陽極的XRD峰； 圖7標繪了作為層狀相的Li化學計量的函數的參考數據的晶格參數； 圖8標繪了作為尖晶石相的Li化學計量的函數的參考數據的晶格參數。 專利技術詳述 現將詳細地提及本專利技術目前優選的組合物、實施方案和方法，其構成了專利技術人目前知 曉的實踐本專利技術的最佳模式。附圖不必是按比例繪制的。然而，將理解的是公開的實施方 案僅為本專利技術的示例，其可以各種形式和可替代的形式實施。因此，本文公開的具體細節不 解釋為限制性的，而僅作為本專利技術的任何方面的代表性基礎和/或作為用于教導本領域技 術人員以各種方式使用本專利技術的代表性基礎。 除了在實施例中，或在另行明確指明之處以外，在描述本專利技術的最寬的范圍中，將 在該說明書中指明反應和/或用途的材料或條件的量的全部數值量理解為被詞語"約"所 修飾。在所述的數值界限內的實踐通常是優選的。同樣地，除非明確地相反規定，百分比、 "份數"和比率值是按重量計；一組或一類材料對與本專利技術有關的給定目的而言是合適或優 選的描述暗示了該組或該類的任何兩個或更多個成員的混合同樣是合適或優選的；首字母 縮寫或其他縮寫的首次定義適用于全部的本文后續使用的相同縮寫，并且應用對最初定義 的縮寫的正常語法變型的必要修正；并且，除非明確地相反規定，性質的測量通過與在先或 在后對于相同性質所參照的相同的技術來確定。 還將理解的是本專利技術不限于以下描述的具體實施方案和方法，這是因為具體組分 和/或條件毫無疑問可以變化。此外，本文使用的術語僅是為了描述本專利技術的特定實施方 案的目的，且不旨在以任何方式進行限制。 必須注意到的是，正如在說明書和所附的權利要求書中使用的，單數形式"一個"、 "一種"和"所述"包括復數指示物，除非上下文另有明確指示。例如，以單數形式提及的組 分旨在包括多個組分。 在整個本申請中，當引用出版物時，在此通過引用將這些出版物的公開內容以其 全部內容并入到本申請中，以更充分地描述本專利技術所屬
的狀態。 根據圖1，提供了引入纖維片材（fibrous sheet)的實施方案的鋰離子電池組件 的截面示意圖。電池10包含陽極12,陰極14和電解質16。通常，陽極12由碳(例如石墨） 制成而陰極14由金屬氧化物(例如鋰本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于確定鋰離子電池電極樣品中鋰的量的方法，所述方法包括：確定鋰離子電池電極樣品的粉末X射線衍射峰；和將鋰離子電池電極樣品的粉末X射線衍射峰與一組具有預先確定的鋰濃度的含鋰樣品比較，以確定鋰離子電池電極樣品中鋰的量。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：MM特塞馬，MP巴洛夫，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US