[发明专利]一种锂离子电池最优N/P比的确定方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，包括：S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池；S2.对上述锂离子电池进行充放电测试，记录充放电曲线；S3.确定上述两种锂离子电池的初始析锂电压；S4.绘制N/P‑初始析锂曲线；S5.确定待设计锂离子电池的工作电压，基于所述工作电压确定其初始析锂电压；并根据上述N/P‑初始析锂曲线确定待设计锂离子电池的N/P比；S6.依据如下公式确定待设计锂离子电池最优N/P比：最优N/P比=待设计锂离子电池的N/P比+na；其中，n为锂离子电池的安全系数；a为N/P比的增减梯度值。本发明中只需通过设计两种过量比的锂离子电池便能确定最优N/P比，该方法操作简单、易行，适用性好，在电池设计方面具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及了锂离子电池技术领域，特别是涉及了一种锂离子电池最优N/P比的确定方法。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池具有高比能量、寿命长、绿色低碳等优点，在电动汽车、电子消费品中得到广泛应用。然而不合理的锂离子电池设计就会很容易引发电池内部的热失控，导致电池着火、爆炸等不安全事故的发生。

N/P比是电芯设计和使用过程中最重要的参数之一，其是指单位面积上负正极材料的实际容量的比，一般要求N/P比大于1，以确保电池的正常使用性能和安全性。在电芯制作过程中，控制N/P比，可协助确定面密度、活性物质含量等参数，辅助确定电芯使用各阶段“正负极有效容量”比值；在电芯使用过程中，N/P比决定电芯性能。但实际上，在电芯整个周期内，N/P比难以准确测定。这是因为在电芯设计过程中，正负极材料实际工作电压窗口难以确定，因此正负极可逆克容量和效率为估计值；而电芯工作过程中，正负极材料不断衰减，使电极可逆克容量不同程度降低。基于此，针对不同电芯体系，设计的过量比直接决定了电芯的电化学性能。

但目前并无可靠方法确定锂离子电池最优N/P比。

因此，提供一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，已经成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供一种锂离子电池最优N/P比的确定方法。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种锂离子电池最优N/P比的确定方法，包括如下步骤：

S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池；

S2.对上述具有不同N/P比的两种锂离子电池分别进行充放电测试，记录充放电曲线；

S3.基于所述充放电曲线确定上述两种锂离子电池的初始析锂电压；

S4. 以上述两种锂离子电池的N/P比为横坐标，初始析锂电压为纵坐标，绘制N/P-初始析锂曲线；

S5.确定待设计锂离子电池的工作电压，基于所述工作电压确定其初始析锂电压；并根据上述N/P-初始析锂曲线确定待设计锂离子电池的N/P比；

S6.依据如下公式确定待设计锂离子电池最优N/P比：最优N/P比=待设计锂离子电池的N/P比+na；其中，n为锂离子电池的安全系数；a为N/P比的增减梯度值。

进一步地，步骤S1.提供具有不同N/P比的两种锂离子电池的具体操作为：（1）分别确定正极活性材料和负极活性材料的克容量和效率；（2）基于所述克容量和效率，计算正极材料首次充电容量和负极材料首次充电容量；（3）根据公式计算N/P比，其中公式为：N/P比=(负极材料首次充电容量÷负极活性物质含量×负极面密度） ÷（正极材料首次充电容量÷正极活性物质含量×正极面密度）。

进一步地，步骤S1中两种锂离子电池的N/P比均小于1。