[发明专利]一种在锂离子电池内部引入定量气体的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种在锂离子电池内部引入定量气体的方法及其应用，属于锂离子电池技术领域。本发明包括以下步骤：配制发泡剂溶液，并将发泡剂溶液滴在锂离子电池某一层极片上；通过叠片法或卷绕法按次序放置正、负极片和隔膜后，将正、负极耳分别与集流体焊接后移至真空烘箱中静置，再将其放入成形的铝塑膜或铝硬壳中预封装三边，注入适量电解液后进行真空封装制得锂离子电池；将封装好的锂离子电池进行加热，最终在电池内部获得定量气体。本发明方法有助于研究电池产气对其电化学性能影响的作用机理，具有可定量、可定位、易操作、成本低等优点。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种在锂离子电池内部引入定量气体的方法及其应用。

背景技术

作为一种新型绿色环保化学电源，锂离子电池凭借其高电压、高比能、放电电压平稳、循环性能好和使用寿命长等优势，已广泛应用于信息技术、电动车、航空航天等领域。现如今锂离子电池的生产已初具规模，但在生产过程中常常面临着胀气、微短路等质量问题，严重降低了工业生产的成品率。

锂离子电池内部负压是在制造过程中抽真空形成的用来提升电池的性能的，如果电池内部有气体产生，会导致负压下降，厚度超出设计范围，从而可能对其内部的组件产生影响。锂离子电池内部气体的产生主要有化成产气和储存胀气两种形式。前者一般是由于电解液溶剂在电池负极发生了还原分解反应生成的，导致石墨结构层离和整体钝化；后者则更多是由于生产过程中工艺参数不合理造成的，如电池密封性较差，痕量水分和空气渗入电池内部，导致电解液溶质发生分解生成HF而腐蚀铝塑膜，致使更多的空气进入。目前，国内外大多数研究都是通过考察不同电极材料在不同电位区间下的产气现象和改变电解液组分的方法，针对过充、过放和高温存储这三种在实际使用过程会出现产气的情况来分析电池内部气体对其电化学性能的影响。然而，这些实验手段的产气位置和产气量均不可控，所需试验的周期也较长。除此之外，利用超声波扫描检测方法虽然可以对电池内部的产气情况进行无损实时监测，并能及时反馈电池的充放电特性，但缺乏对电池内部产气的定标手段，给研究人员对机理层次的深入研究带来了一定的困难。

因此，需要开发一种可在电池内部引入定量气体的方法，这将对研究锂离子电池内部的产气位置、含量及组份与电池健康状态的关系具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种在锂离子电池内部引入定量气体的方法及其应用。本发明通过在锂离子电池任一层电极片的某位置上滴加发泡剂溶液，引入定量的气体，由此解决现有实验测试手段因不明确电池内部产气位置和产气量而难以准确分析气体对电池电化学性能影响的难题，同时大大缩短电池内部产气所需周期。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种在锂离子电池内部引入定量气体的方法及其应用，其特征在于，该引入定量气体的方法具有以下特征：

一种在锂离子电池内部引入定量气体的方法，包括以下步骤：

（1）配制浓度为C的发泡剂溶液，并取体积为V的发泡剂溶液滴在锂离子电池某一层极片上；

（2）通过叠片法或卷绕法按次序放置正、负极片和隔膜后，将正、负极耳分别与集流体焊接后移至内在温度为T_o的真空干燥箱中静置1-2 h，再将其放入成形的铝塑膜或铝硬壳中预封装三边，注入适量电解液后进行真空封装制得锂离子电池；

（3）将封装好的锂离子电池置于温度T下加热t小时，最终在电池内部获得总物质的量为kCV的气体，其中，k表示发泡剂热分解产生的气体与发泡剂的摩尔比。

所述锂离子电池为方形软包电池或矩形体状硬壳电池。

所述发泡剂受热易分解，且满足T’≤ T ≤ 80℃，加热时长t ≥ 3t_1/2，其中T’表示发泡剂的热分解温度，t_1/2表示发泡剂在温度T’下的半衰期。