[发明专利]锂电池石墨负极材料循环性能的快速评价方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学领域，尤其涉及一种锂电池石墨负极材料循环性能的快速评价方法。

背景技术

当前评价锂电池石墨负极材料循环性能的方法主要还是制作全电池，然后按照一定的循环制式进行循环寿命测试。大多是满充满放，直至初始寿命的80％即终止测试。以一般寿命要求相对较低的3C类消费类电池为例，一般要求500次到1000次的循环寿命，采用1C满充满放制式，测试完500次到1000次的循环寿命大约需要50天到100天；再以长寿命的储能电池为例，一般要求3000到6000次的循环寿命，采用1C充放制式，测试完3000次到6000次的循环寿命大约需要300天到600天。很显然，这么长的测试周期不仅浪费大量的时间，而且会增加包括人力、物力和电能消耗等大量成本。即使是新型负极材料的制备其评价方法仍然采用上述方法。如专利文献1691373公开的一种锂离子电池负极材料制造方法，包括如下步骤：(1)将石墨与包覆材料与溶剂混合,抽真空，脱除溶剂,将天然石墨包覆于包覆材原料中，(2)然后将物料进行热聚合，天然石墨表面获得微胶囊化的包覆层；(3)将步骤(2)所获得的产物进行炭化或将其进行石墨化,获得表面包覆人造石墨层的炭负极材料，即为本发明的锂离子电池负极材料。所获得的电池负极材料检测结果为:振实密度在1.08以上，比表面积在2.20以下，首次放电容量在350mAh/g以上(不可逆容量低于25mAh/g),首次充放电效率在93％以上，循环450次仍保留首次容量的90％以上。专利文献104882608A公开了一种N掺杂3D石墨烯/石墨锂离子电池负极材料的制备方法，称取氧化石墨、抗坏血酸和尿素溶解于水后超声分散加热至形成粘稠的半凝胶状态，加石墨继续搅拌后形成更浓稠的物质。将混合浓稠物移至高压反应釜中继续反应，取出样品抽滤、洗涤、烘干，在管式炉中煅烧后得到N掺杂3D石墨烯/石墨复合电极材料。将电极活性材料与乙炔黑和聚偏氟乙烯粘结剂混合均匀，涂于铜箔表面制成电池电极片，在手套箱中组装成半电池并对其进行充放电性能测试。经过检测发现，N掺杂石墨烯/石墨复合电极材料在0.2C倍率下容量仍有500mAh/g，循环100次后充放电比容量仍能保持90％以上，具有良好的倍率性能和循环稳定性。

鉴于此传统的评价负极循环性能的方法耗时太长、能耗较大、成本太高，需要占据测试设备较长时间，无形又增加设备成本。业内亟待研究一种快速评价锂离子电池石墨负极材料循环性能的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种锂电池石墨负极材料循环性能的快速评价方法，既可以快速评估负极材料的循环性能，又不会对电池造成损伤。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种锂电池石墨负极材料循环性能的快速评价方法，其特征是：利用电化学阻抗谱、全电池三电极测试及基于容量增量的dQ/dV-V曲线，结合局部SOC循环方法，实现快速评价石墨负极材料的循环性能，具体步骤如下：

1)以常规工艺制备软包叠片电池，正极采用磷酸亚铁锂(LFP)，负极采用A和B两种石墨负极，两种石墨负极的克容量均在340mAh/g，全电池首次效率均为90％，循环性能的优劣有待评估；

2)制作全电池三电极：以金属锂片作为参比电极植入铝塑膜当中，以镍极耳的一端和锂片通过物理挤压融为一体，用PE或陶瓷隔膜包敷金属锂片，镍极耳的另一端通过铝塑膜的气袋作为引线引出参比电极；

3)将电池在电池测试系统上进行3-5个循环的活化：

充电制式：1C恒流到3.65V；3.65V恒压，0.05C截止，休息10min；

放电制式：1C放至2V，休息10min，以最后一个循环的放电容量作为标准容量，以最后一个循环的充电曲线或放电曲线数据用数据处理软件进行微分处理，作出dQ/dV-V曲线；

(1)确定循环前或循环之后的标准容量；

(2)确定循环前或循环之后的dQ/dV-V曲线，dV电压采样为0.03V；

(3)测试循环前或循环后全电池的EIS；

(4)使用电池测试系统上测试电池的三电极电位：需要使用三个通道监控电极电位，A通道监控正极电位，B通道监控全电池电位，C通道监测负极电位；

4)循环过程：