[发明专利]一种正极材料循环寿命的快速检测方法

说明书

本发明涉及一种正极材料循环寿命的快速检测方法。具体地，本发明涉及一种LiFePO₄正极材料循环寿命的快速检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将所述LiFePO₄正极材料的粉体与酸性溶液混合，以进行反应；(2)对反应混合物进行固液分离，获得滤液和不溶物；(3)检测所述滤液中的金属元素Fe的浓度C_Fe，并根据所述金属元素Fe的浓度C_Fe评估所述LiFePO₄正极材料的循环寿命。采用本发明的方法，能够快速检测和比较不同LiFePO₄正极材料的金属溶出性质，从而快速预测正极材料的循环寿命以及由正极材料获得的电芯或电池的循环寿命。本发明的方法尤其用于LiFePO₄正极材料的寿命评估和长寿命LiFePO₄正极材料的选择。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域。具体地，本发明涉及一种正极材料循环寿命的快速检测方法。本发明还涉及一种正极材料循环寿命的快速比较方法。

背景技术

作为高效的能量存储和转化装置，锂离子二次电池与传统的镍系电池、铅酸电池等相比，在能量密度、循环寿命和环境友好等方面占据明显的优势。正极材料作为锂离子二次电池的关键组成部分，其材料性质可直接决定着电芯的性能发挥和使用寿命。例如，采用LiFePO₄为正极材料的锂离子电池以其长循环寿命、高安全性能和低成本等特性，被广泛应用于城市公共交通动力系统，并在大规模储能领域拥有重要的应用前景。

然而，由于不同的正极材料生产厂家所采用原材料和合成工艺等不同，使得合成出的正极材料在结晶性、粒径分布、比表面、杂质含量和包碳性质等方面展示出明显的理化性质差异性，进一步影响正极材料中金属元素的溶出性质以及由正极材料制造的电芯的寿命衰减行为。除了与例如电解液成分、纯度和电芯的设计等的因素有关外，LiFePO₄正极材料的金属溶出性质和衰减行为尤其受正极材料自身的性质，例如结晶性、碳包覆均匀性和厚度、杂质成分含量和粒径分布等因素综合影响。

由于正极材料粉体自身差异比较细微，如何对正极材料循环寿命进行快速检测从而进行筛选是本领域中的一个技术难题。常规检测手段例如SEM、XRD等检出限较高，无法对正极材料进行详细的区分。而比较精密的测试手段如HRTEM、XPS、Raman等测试成本较高、制样过程复杂、操作技术要求较高。另一种方法是，将正极材料制成电芯进行测试评估。这种方法虽然能够直观地展示材料在电芯中的实际性能，但是其具有电芯制作周期较长、原料成本较高、测试费用高和人力成本较高等缺点。此外，有报道称，可以通过测定电池极片的光泽度来判断电池极片的质量。然而，此方法适用范围较小，而且无法真实反应正极材料整体的性能，准确性较低。

因此，需要一种能够对正极材料(尤其是LiFePO₄正极材料)循环寿命进行快速检测或比较的方法，所述方法适用于实际生产过程，并且能够快速、准确地检测或比较正极材料的金属溶出性质，从而快速预测正极材料的循环寿命以及由正极材料获得的电芯或电池的循环寿命。

发明内容

采用本文中所描述的技术方案，能够实现上述目的。

本发明的第一个方面提供一种LiFePO₄正极材料循环寿命的快速检测方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将所述LiFePO₄正极材料的粉体与酸性溶液混合，以进行反应；

(2)对反应混合物进行固液分离，获得滤液和不溶物；

(3)检测所述滤液中的金属元素Fe的浓度C_Fe，并根据所述金属元素Fe的C_Fe浓度评估所述LiFePO₄正极材料的循环寿命；