[发明专利]一种电极材料快充性能的电化学评价方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地说是一种电极材料快充性能的电化学评价方法，其特征在于，包括下述步骤：将电极材料、粘结剂和导电碳在分散剂中混合成均匀的浆料，涂覆于集流体上，烘干、裁剪，制得待测试电极，然后与隔膜、电解液、金属锂片和填充物组装成扣式半电池；对扣式半电池进行活化；确定扣式半电池的可逆容量；在充放电设备上进行恒电流间歇滴定测试。本发明的有益效果是，其评价方法结果准确性高，重现性好；评价方法使用快捷，方便，方法简单易行，适合于对电极材料的快充性能进行快速评价。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地说是一种电极材料快充性能的电化学评价方法。

背景技术

锂离子二次电池是新能源转换、存储和利用的重要装置，对下一代信息通讯技术、智能电网建设和新能源汽车的普及具有积极促进作用。目前，锂离子电池虽已广泛应用，但其在能量密度、功率密度、循环寿命、安全性和价格等方面仍不能完全满足社会和科技发展的要求。其中，锂离子电池的快速充电能力是普及电动汽车的主要技术瓶颈之一。

锂离子电池的工作性能主要取决于正极和负极材料体系的选择和配对。只有选择能快速充电的正负极材料，才能实现具有快速充电能力的锂离子电池。因此，如何准确评价电极材料的快速充电能力是材料研发、生产和销售过程中急需解决的问题。

目前，用于评价电极材料快充能力的方法，主要是比较不同充电倍率下的充电容量。然而，影响该评价方法的因素有很多，包括：电极材料、电解液和隔膜等，不能准确反映电极材料的快充性能。

通过比较锂离子在电极材料中的扩散速率，可以准确反映电极材料的快充能力。目前，计算锂离子扩散系数的方法主要有：循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗法(EIS)、恒电位间歇滴定法(PITT)和恒电流间歇滴定(GITT)等。但是，CV得到的只是表观扩散系数，而EIS只适合阻抗图中存在Warburg阻抗的情况。与PITT相比，GITT的方法综合了稳态技术和暂态技术，消除了恒电位中的欧姆降问题，数据更加准确。因此，优化GITT的测试条件对于准确测量锂离子的扩散系数和比较电极材料的快充性能，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种通过优化GITT的测试条件来准确测量锂离子的扩散系数并有效评价电极材料的快充性能的方法。

为实现上述目的，设计一种电极材料快充性能的电化学评价方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)、将电极材料、粘结剂和导电碳在分散剂中混合成均匀的浆料，涂覆于集流体上，烘干、裁剪，制得待测试电极；

(2)、在手套箱中，将待测试的电极与隔膜、电解液、金属锂片和填充物组装成扣式半电池；

(3)、扣式半电池的活化：对扣式半电池进行充放电循环，电流密度为0.01～1C，负极材料的电压为0～2.0V，正极材料的电压为2.0～5.0V；

(4)、将所述活化步骤中的最后一周循环的可逆容量确定为扣式半电池的可逆容量；

(5)、在充放电设备上进行恒电流间歇滴定测试，步骤包括：充/放电至1％～99％荷电状态；静置使扣式半电池电压达到稳态；采用恒定的电流密度0.01～10C滴定10秒～2小时，再次静置使扣式半电池电压达到稳态；

(6)、通过下列公式计算锂离子的扩散系数，评价电极材料的快充能力：

其中τ是滴定的时间，m是电极材料的质量，M是电极材料的相对分子质量，A是电极材料制备成的待测试电极的表面积，V_m是摩尔体积，ΔE_s是稳态电压的变化，ΔE_τ是暂态电压的变化。