[发明专利]一种比较锂离子电池碳负极材料低温性能的方法

说明书

本发明公开了一种比较锂离子电池碳负极材料低温性能的方法，包括以下步骤：（1）碳负极材料制作电极片；（2）半电池组装；（3）常温搁置后循环；（4）循环完低温搁置后电化学性能测试。根据该方法的测试结果能够快速、准确地对比出碳负极材料的低温性能好坏，减少了测试工艺步骤，缩短了测试周期，有效地节约了测试成本、提升了测试效率。

技术领域

本发明涉及碳负极材料的电化学性能测试方法，特别是涉及一种比较锂离子电池碳负极材料低温性能的方法。

背景技术

锂离子电池广泛的应用于储能、移动电子设备及电动汽车等方面，具有能量密度高、无记忆效应、环境污染小等优点，但是其容量随着温度的下降衰减严重，为满足人们日益增长的使用需求，改善其低温性能已刻不容缓。

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液等部分组成，其中绝大多数负极材料为石墨碳材料，理论比容量为372 mAh/g。随着温度的下降，石墨碳材料的可用比容量迅速降低，甚至在-20℃时几乎不能嵌锂，析锂现象严重，是电池容量在低温下迅速衰减的最主要原因。在我国北方冬天，尤其是东北地区，温度低于-20℃很常见，石墨碳负极的这一特性将严重制约锂离子电池在低温环境下的使用。对石墨碳负极的低温性能进行快速、准确测定，选择合适的石墨碳作为低温锂离子电池负极材料具有重要意义。

目前大多数企业对石墨碳负极材料的低温性能测试方法是将其与正极材料组装成全电池后，放在低温恒温箱中进行充放电循环测试，通过对比容量的高低来判断低温性能的好坏。由于大倍率充放电时，负极易析锂产生锂枝晶刺穿隔膜造成安全隐患，因此充放电倍率较低，为0.05 C或0.1 C，测试周期很长。同时，全电池的工艺复杂，放电容量还与正极材料有关，测量误差大。

发明内容

本发明旨在解决以上问题，提出了一种能够快速、准确地对比锂离子电池碳负极材料低温性能的测试方法，减少工艺步骤，缩短测试周期，提升准确性。

为实现以上目的，本发明提供了一种比较锂离子电池碳负极材料低温性能的工艺，包括以下步骤。

（1）通过制浆涂浆的方法将不同的碳负极材料制备得到电极片，随后与金属锂片在充满Ar的手套箱中组装得到半电池。

（2）半电池组装完成后常温下搁置6 ~ 8 h，LAND CT2001A型电池测试系统0.1 C倍率下恒流充放电循环3 ~ 10圈，并在下一圈充满电后放电至开路电压0.1 ~ 0.3 V停止。

（3）半电池测试停止后，常温搁置8 ~ 10 h，至开路电压稳定，随后转移至低温恒温箱中在-10℃～-30℃下恒温搁置10 ~ 12 h。

（4）半电池连接电化学工作站，测试交流阻抗，扫描频率范围为100 KHz ~ 10mHz，振幅为5 ~ 10 mV。

（5）半电池连接电化学工作站，测试循环伏安，扫描范围为0 ~ 1 V，扫描速率为0.1 ~ 0.3 mV/s，扫描段数为4段以上。

进一步地，步骤（1）中所述的碳负极材料为石墨、石墨化碳材料或无定形碳材料，所述石墨为天然石墨、人造石墨或复合石墨。

进一步地，步骤（1）制浆涂浆过程中，不同碳负极材料的浆料配比及涂覆面密度相同，半电池组装所用电解液种类及用量相同。

进一步地，步骤（2）、（3）中，常温搁置温度为20 ~ 30 ℃。

进一步地，步骤（4）、（5）中，电化学工作站工作电极接半电池正极，对电极和参比电极接半电池负极。