[发明专利]一种锂离子电池负极表面反应活性的评价方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极表面反应活性的评价方法。本方法首先通过实验设计选择电芯的测试电压，然后，使用排水法对测量所选电压下的负极产气量，并对不同电池体系的负极产气量进行比较，判断负极表面反应活性。本方法使不同体系下负极表面反应活性的比较转化为产气量的比较，使负极表面反应活性可量化，可以更加准确有效地评价负极表面反应活性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体的讲，是涉及一种锂离子电池负极表面反应活性的评价方法。

背景技术

在锂离子电池首次充电过程中，正、负极材料与电解液的固液界面上会形成钝化层，这种钝化层是电解液成分在正、负极上发生氧化还原反应形成的。正、负极上的这种钝化膜被称为固体电解质界面膜(solid electrolyte interface)，简称SEI膜。SEI膜具有固态电解质的特征，是电子的绝缘体和锂离子的良导体，电池充放电过程中，锂离子可以自由的嵌入和脱出。

SEI膜主要成分包括无机成分和有机成分，主要有Li₂CO₃、LiF、Li₂O、LiOH、ROCO₂Li、ROLi、(ROCO₂Li)₂等。一方面，SEI膜在电解液中不溶解，可以在电液中稳定存在。另一方面，SEI膜可以阻止溶剂分子通过，可以避免溶剂分子共嵌入对电极材料造成的结构上的破坏，从而大大提高材料的循环稳定性和使用寿命。

另外，除负极SEI膜稳定性外，负极材料成分、结构、电液溶剂成分、电液添加剂成分、化成制式、老化方式等，都会对相应体系下的负极表面反应活性有影响。

不同电池体系下，负极表面反应活性可以影响到电池的循环稳定性及电池使用寿命。建立判断锂离子电池表面反应活性的评价方法意义重大。因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以有效地对负极表面反应活性进行评价，可以加深对负极成膜行为及反应活性的了解，指导技术人员从负极材料成分、结构、电液溶剂成分、电液添加剂成分、化成制式、老化方式等角度进行理解及改善电池性能，进而有针对性地进行电池体系及工艺的改良。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种锂离子电池负极表面反应活性的评价方法，本方法使负极表面反应活性的比较转化为产气量的比较，进而使负极表面反应活性可量化，可以更加准确有效地评价负极表面反应活性。

本发明提供了一种锂离子电池负极表面反应活性的评价方法，步骤如下：

(1)电池电压选择优化。

对电池进行活化，取5支以上电芯放电，放电电流为0.01C-0.2C，按等差序列(电压差值可以为0.05V、0.1V、0.2V或0.3V)，分别放至不同电压，放电后电压为2.8V-4.45V；对不同电压电芯进行高温存储，电芯存储温度为60-90℃，存储时间为1-30天，并测量最终电芯的厚度膨胀率，确定电芯产气膨胀的电压范围；。

(2)电池拆解及电极封装。

在手套箱中，对膨胀电芯进行拆解，取出负极片，置入铝塑袋，注液，除气并封装成负极包。

(3)负极包储存及产气量测量。

将负极包存储于高温箱中，存储温度范围为70-90℃，存储时间为1-30天，存储后取出，常温下，进行产气量测量。

(4)负极产气分析。

对不同体系负极产气时间、产气量等进行对比，开始产气时间越晚、产气量越少的负极表面反应活性越小，负极体系越稳定。

其中，第一步中，厚度膨胀率＝(存储后厚度-存储前厚度)/存储前厚度。当电芯厚度膨胀率>10％时，定义电芯为膨胀失效。电池膨胀失效时的电压可以设定为负极表面反应活性评价的测试电压。