[发明专利]测试电池中金属杂质析出电压的方法及其应用

说明书

本发明公开了测试电池中金属杂质析出电压的方法及其应用，其中，测试方法包括：制备实验组正极片和空白组正极片，实验组正极片涂布面上掺杂有金属杂质；利用实验组正极片和空白组正极片制作全电池；将全电池的正负极与化成设备连接，并将全电池的正负极和参比电极与多通道电压记录仪的正极/负极、正极/参比电极和负极/参比电极三个电压通道连接，对全电池进行充电并利用多通道电压记录仪测试全电池三个不同电压通道的电位曲线图；比较全电池的电位曲线图，实验组全电池正负极电位较空白组全电池出现升高或下降的电压即为金属杂质的初始析出电压。该测试方法可以快速监测出不同组成的金属杂质的析出电位以及在不同倍率下析出速度。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体而言，涉及测试电池中金属杂质析出电压的方法及其应用。

背景技术

锂离子电池正极材料生产工序较多，制造过程中的每一个环节都会有金属异物引入的风险。当正极材料中存在铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)等金属杂质时，电池化成阶段的电压达到这些金属元素的氧化还原电位后，这些金属就会先在正极氧化再到负极还原，当负极处的金属单质累积到一定程度，就会刺穿隔膜，造成电池自放电。但是如果化成阶段电压未达到这些金属元素的氧化还原电位，不能保证金属杂质析出完全，会出现自放电电池漏判风险。这些自放电电池在后期的循环过程当中，金属异物随着充放电的进行逐渐析出，影响电池的安全性及循环寿命。为了让金属杂质在化成阶段开始逐渐溶解析出，需要研究每个金属的析出电位及析出速度。然而，目前的锂电池制造企业，并不会对金属杂质的析出电位进行深入研究并结合金属杂质析出电位来设计电池的化成流程，仅仅是依靠高温老化及常温老化进行自放电电芯的筛选。这种原始工艺的缺点是：1、生产周期长，成本高；2、不能保证在化成阶段有效析出金属杂质，增加后续生产过程风险性及自放电电池漏判率。因此，如何快速筛选自放电电芯/电池仍有待研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出测试电池中金属杂质析出电压的方法及其应用。该测试方法可以利用三电极体系快速监测出不同组成的金属杂质的析出电位以及在不同倍率下析出速度，由此可以以此制定或调整合理的化成流程，并进一步结合加压高温老化，从而显著提高金属杂质导致的自放电电池的筛选效率。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种测试电池中金属杂质析出电压的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)制备实验组正极片和空白组正极片，两组正极片区别在于：在正极涂布过程中向所述实验组正极片的涂布面上掺杂金属杂质；

(2)利用所述实验组正极片制作实验组全电池，利用所述空白组正极片制作空白组全电池，所述全电池包括正极、负极和参比电极；

(3)将所述空白组全电池的正极、负极与化成设备连接，同时将所述空白组全电池的正极、负极和参比电极分别与多通道电压记录仪的正极/负极电压通道、正极/参比电极电压通道和负极/参比电极电压通道连接，利用所述化成设备对所述空白组全电池进行充电，并利用所述多通道电压记录仪测试所述空白组全电池三个不同电压通道的电位曲线图；

(4)在相同条件下对所述实验组全电池重复步骤(3)的操作，以便获得所述实验组全电池三个不同电压通道的电位曲线图；

(5)比较所述实验组全电池和所述空白组全电池的电位曲线图，所述实验组全电池正负极电位较所述空白组全电池出现升高或下降的电压即为金属杂质的初始析出电压。