【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于電池分析，涉及一種鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法和應用。
技術介紹
1、對應于鋰離子電池來說，容量由正負極容量，以及可用的鋰離子的量共同決定。其容量衰減機制可分為熱力學損失和動力學損失兩大類，二者即有本質區(qū)別又相互影響。熱力學損失是不可逆的，如活性鋰及正負極活性材料的損失；動力學損失是可逆的，主要表現(xiàn)為阻抗和極化的增加，如電解液干涸、sei膜增厚、脫嵌鋰活性位點減少造成的歐姆阻抗、sei阻抗、電荷轉移阻抗增加等。從熱力學角度來說，鋰離子電池容量的不可逆衰減可以歸結為可用鋰離子的損失(loss?of?lithium-ion?inventory，lli)和正負極活性材料的損失(loss?of?active?material，lam)。在以石墨為負極的鋰離子電池中，lli主要是由負極石墨表面sei膜的生成和增長所致，是容量衰減的主要影響因素，而lto負極的鋰離子電池通常不會發(fā)生lli。此外，低溫或者大倍率條件下充電導致析鋰后的不完全回嵌所形成的“死鋰”，也會導致lli。lam則主要包括正負極晶體結構損壞、導電網(wǎng)絡破壞、粘結劑失效、材料從集流體剝落等導致的正負極材料損失。一般來說，lmo正極和石墨負極容易遭受lam，而對于lfp、ncm正極和lto負極來說，通常lam比較少。
2、現(xiàn)有專利及技術大都從動力學角度出發(fā)，研究各類阻抗和極化對鋰離子電池可逆容量衰減的影響，但從熱力學角度，鋰離子電池不可逆容量衰減的系統(tǒng)性測試和評價方法還較為缺乏，而后者不僅更接近鋰離子電池容量衰減的本質，同時也是前者的基礎和前提
3、有鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術存在的不足及缺陷，本專利技術旨在提供一種鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法和應用。
2、為了實現(xiàn)上述目的，采用如下的技術方案：
3、本專利技術第一目的在于提供一種鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，包括以下步驟：
4、s1.將新鮮電芯的放電容量和失效電芯的放電容量按面積折算成新鮮扣式半電池的放電容量和失效扣式半電池的放電容量，確定扣式半電池的總損失容量；其中，所述新鮮電芯和所述失效電芯為鋰電單體電芯；
5、s2.將步驟s1的新鮮電芯和失效電芯進行拆解，將拆解后得到的新鮮電芯的正極片和失效電芯的正極片分別組裝成新鮮正極扣式半電池和失效正極扣式半電池；
6、根據(jù)新鮮正極扣式半電池的放電容量和失效正極扣式半電池的放電容量，確定扣式半電池的正極結構損失容量；
7、根據(jù)新鮮正極扣式半電池的放電容量和新鮮扣式半電池的放電容量，確定新鮮扣式半電池的正極脫-嵌損失容量；根據(jù)失效正極扣式半電池的放電容量和失效扣式半電池的放電容量，確定失效扣式半電池的正極脫-嵌損失容量；
8、s3.對拆解后得到的新鮮電芯的部分負極片和失效電芯的部分負極片分別進行檢測，得到新鮮電芯的負極殘余容量和失效電芯的負極殘余容量，并按面積折算成新鮮扣式半電池的負極殘余容量和失效扣式半電池的負極殘余容量；
9、根據(jù)新鮮扣式半電池的正極脫-嵌損失容量和新鮮扣式半電池的負極殘余容量，確定新鮮扣式半電池的正極cei損失容量；根據(jù)失效扣式半電池的正極脫-嵌損失容量和失效扣式半電池的負極殘余容量，確定失效扣式半電池的正極cei損失容量；根據(jù)新鮮扣式半電池的正極cei損失容量和失效扣式半電池的正極cei損失容量，確定扣式半電池的正極cei增長所致?lián)p失容量；
10、s4.將拆解后得到的新鮮電芯的剩余部分負極片和失效電芯的剩余部分負極片分別組裝成新鮮負極扣式半電池和失效負極扣式半電池；
11、根據(jù)新鮮負極扣式半電池的放電容量以及失效負極扣式半電池的放電容量，確定扣式半電池的負極極化和鋰枝晶所致?lián)p失容量和負極結構損失容量；
12、根據(jù)新鮮扣式半電池的負極殘余容量和新鮮負極扣式半電池的放電容量，確定新鮮扣式半電池的負極sei和失活li損失容量；根據(jù)失效扣式半電池的負極殘余容量和失效負極扣式半電池的放電容量，確定失效扣式半電池的負極sei和失活li損失容量；根據(jù)新鮮扣式半電池的負極sei和失活li損失容量和失效扣式半電池的負極sei和失活li損失容量，確定扣式半電池的負極sei和失活li增長所致?lián)p失容量；
13、s5.通過確定扣式半電池中所述正極結構損失容量、正極cei增長所致?lián)p失容量、負極結構損失容量、負極極化和鋰枝晶所致?lián)p失容量、負極sei和失活li增長所致?lián)p失容量在總損失容量中的占比，以對含有鋰電單體電芯的鋰離子電池的不可逆容量衰減進行定量分析。
14、進一步的，在本專利技術上述技術方案的基礎之上，步驟s1中，將新鮮電芯充放電循環(huán)第n周的放電容量c新鮮和失效電芯充放電循環(huán)第n周的放電容量c失效，按面積折算成新鮮扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c新鮮0和失效扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c失效0，并確定扣式半電池的總損失容量ctotal，即ctotal＝c新鮮0-c失效0；其中，所述新鮮電芯和所述失效電芯為鋰電單體電芯，n為2或3；和/或，步驟s1中，失效電芯為容量衰減到80％soh的電芯。
15、進一步的，在本專利技術上述技術方案的基礎之上，步驟s2中，將步驟s1經(jīng)過充放電循環(huán)的新鮮電芯和失效電芯進行拆解，將拆解后得到的新鮮電芯的正極片和失效電芯的正極片分別組裝成新鮮正極扣式半電池和失效正極扣式半電池；
16、根據(jù)新鮮正極扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c新鮮c和失效正極扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c失效c，確定扣式半電池的正極結構損失容量ccs，即ccs＝c新鮮c-c失效c；
17、根據(jù)新鮮正極扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c新鮮c和新鮮扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c新鮮0，確定新鮮扣式半電池的正極脫-嵌損失容量c新鮮cr，即c新鮮cr＝c新鮮c-c新鮮0；
18、根據(jù)失效正極扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c失效c和失效扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c失效0，確定失效扣式半電池的正極脫-嵌損失容量c失效cr，即c失效cr＝c失效c-c失效0。
19、進一步的，在本專利技術上述技術方案的基礎之上，步驟s2中，分別把步驟s1經(jīng)過充放電循環(huán)n周的新鮮電芯和失效電芯放電至0％soc后拆解得到新鮮電芯正極極片和失效電芯正極極片，采用溶劑浸泡1-2h，然后在60-90℃真空烘箱中干燥3-6h取出，用無塵紙蘸取無水乙醇將新鮮電芯正極極片和失效電芯正極極片一面的活性物質擦掉，用沖片機沖取單面圓形正極極片，在充滿保護氣氛的手套箱中組裝新鮮正極扣式半電池和失效正極扣式半電池；和/或，
20、步驟s2中，新鮮正極扣式半電池和失效正極扣式半電池在充放電循環(huán)時，所采用的充放電電流相同，為0.05-0.2c；所采用的充電電壓上限相同，為3.5-3.8v；所采用的放電電壓下限相同，為1.0-2.5v。
21、進一步的，在本專利技術上述技術方本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟S1中，將新鮮電芯充放電循環(huán)第n周的放電容量C新鮮和失效電芯充放電循環(huán)第n周的放電容量C失效，按面積折算成新鮮扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量C新鮮0和失效扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量C失效0，并確定扣式半電池的總損失容量Ctotal，即Ctotal＝C新鮮0-C失效0；其中，所述新鮮電芯和所述失效電芯為鋰電單體電芯，n為2或3；和/或，
3.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟S2中，將步驟S1經(jīng)過充放電循環(huán)的新鮮電芯和失效電芯進行拆解，將拆解后得到的新鮮電芯的正極片和失效電芯的正極片分別組裝成新鮮正極扣式半電池和失效正極扣式半電池；
4.根據(jù)權利要求3所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟S2中，分別把步驟S1經(jīng)過充放電循環(huán)n周的新鮮電芯和失效電芯放電至0％SOC后拆解得到新鮮電芯正極極片和失效電芯正極極片，采用
5.根據(jù)權利要求3所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟S3中，對拆解后得到的新鮮電芯的部分負極片和失效電芯的部分負極片分別進行檢測，得到新鮮電芯的負極殘余容量C新鮮ar0和失效電芯的負極殘余容量C失效ar0，按面積折算成新鮮扣式半電池的負極殘余容量C新鮮ar和失效扣式半電池的負極殘余容量C失效ar；
6.根據(jù)權利要求5所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟S4中，將拆解后得到的新鮮電芯的剩余部分負極片和失效電芯的剩余部分負極片分別組裝成新鮮負極扣式半電池和失效負極扣式半電池；
7.根據(jù)權利要求6所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟S4中，根據(jù)新鮮扣式半電池的負極殘余容量C新鮮ar和新鮮負極扣式半電池的第1圈的充電容量C新鮮a，確定新鮮扣式半電池的負極SEI和失活Li損失容量C新鮮SEI，即C新鮮SEI＝C新鮮ar-C新鮮a；
8.根據(jù)權利要求6所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟S4中，分別把步驟S1充放電循環(huán)n周的新鮮電芯和失效電芯放電至0％SOC后拆解得到新鮮電芯負極極片和失效電芯負極極片，采用溶劑浸泡1-2h，然后在60-90℃真空烘箱中干燥3-6h取出，用無塵紙蘸取去離子水將新鮮電芯負極極片和失效電芯負極極片一面的活性物質擦掉，用沖片機沖取單面圓形負極極片，在充滿保護氣氛的手套箱中組裝新鮮負極扣式半電池和失效負極扣式半電池；和/或，
9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，所述鋰離子電池為軟包電池、方形電池或圓柱形電池中的任意一種；和/或，
10.權利要求1-9任一項所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法在電池分析、選型領域中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟s1中，將新鮮電芯充放電循環(huán)第n周的放電容量c新鮮和失效電芯充放電循環(huán)第n周的放電容量c失效，按面積折算成新鮮扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c新鮮0和失效扣式半電池充放電循環(huán)第n周的放電容量c失效0，并確定扣式半電池的總損失容量ctotal，即ctotal＝c新鮮0-c失效0；其中，所述新鮮電芯和所述失效電芯為鋰電單體電芯，n為2或3；和/或，
3.根據(jù)權利要求2所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟s2中，將步驟s1經(jīng)過充放電循環(huán)的新鮮電芯和失效電芯進行拆解，將拆解后得到的新鮮電芯的正極片和失效電芯的正極片分別組裝成新鮮正極扣式半電池和失效正極扣式半電池；
4.根據(jù)權利要求3所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟s2中，分別把步驟s1經(jīng)過充放電循環(huán)n周的新鮮電芯和失效電芯放電至0％soc后拆解得到新鮮電芯正極極片和失效電芯正極極片，采用溶劑浸泡1-2h，然后在60-90℃真空烘箱中干燥3-6h取出，用無塵紙蘸取無水乙醇將新鮮電芯正極極片和失效電芯正極極片一面的活性物質擦掉，用沖片機沖取單面圓形正極極片，在充滿保護氣氛的手套箱中組裝新鮮正極扣式半電池和失效正極扣式半電池；和/或，
5.根據(jù)權利要求3所述的鋰離子電池不可逆容量衰減的失效分析方法，其特征在于，步驟s3中，對拆解后得到的新鮮電芯的部分負極片和失效電芯的部分負極片分別進行檢測，得到...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王洪遠，李龍，
申請(專利權)人：孝感楚能新能源創(chuàng)新科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。