[发明专利]一种测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法和装置

说明书

本发明实施例提供一种测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法和装置，所述方法包括模拟得到负极在不同嵌锂量时相对于正极的电位曲线；以实际电池时正负极间的稳定电压作为指示电位，将所述指示电位代入所述电位曲线中，从而计算得到实际电池时负极预嵌锂量。本发明实施例提供的测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法，相较传统厚度测量或者称重的方法，具有操作简单、可靠等优点。本发明的方法在准确得到负极预嵌锂量的同时，不影响正常电池制作过程，从而为预嵌锂电池质量控制、后期预嵌锂电池筛选分级、配组等提供参考，保证电池制作和使用可控。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法和装置。

背景技术

锂离子电池由于具有许多突出优点而广泛应用于诸多领域，但是随着应用领域的不断扩展和应用要求的不断提高，对高性能锂离子电池的需求更加迫切。高性能锂离子电池的开发则严重依赖于材料体系的进步，现阶段正极材料逐渐开展转向高镍三元或者下一代的高电压材料，负极材料则从完全的石墨材料逐渐开始掺入硅基材料，这些材料体系的改变往往带来正负极材料首次效率的不匹配，从而导致高容量的正极材料在实际电池中并不能发挥其高的容量。通过负极预锂化是解决这一问题实现电池高能量密度的主要手段。

目前负极预锂化方式包括添加保护锂粉和复合超薄锂带，对于锂粉，其在电极中分布的均匀性存在一定难度；而对于超薄锂带，一般是通过厚的锂带轧制而成，其厚度控制一般仅能做到±4μm，对应的电量约0.825mAh/cm²，但是对于锂离子电池电极一般面密度约2-6mAh/cm²。预嵌锂量对于锂离子电池的性能影响显著，过多会出现析锂导致的安全风险，过少则有可能无法实现材料容量发挥的目标。因此，如何准确测定锂离子电池负极预嵌锂量变得十分重要。

目前，常规的方法是通过对极片预嵌锂前后进行称重从而计算预嵌锂量，但是此方法一方面耗时费力，另一方面增加了单质锂在环境中的暴露时间，可能会影响电池的性能。

发明内容

本发明实施例提供一种测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法和装置，用以解决现有技术中通过称重测量影响电池性能的缺陷，实现方便、准确地测定负极预嵌锂量。

本发明实施例提供一种测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法，包括：

模拟得到负极在不同嵌锂量时相对于正极的电位曲线；

以实际电池时正负极间的稳定电压作为指示电位，将所述指示电位代入所述电位曲线中，从而计算得到实际电池时负极预嵌锂量。

本发明根据电极处于不同嵌锂状态时其电位也会出现特征差异，将实际电池时正负极间的稳定电压作为指示电位，先模拟得到负极不同嵌锂量时相对于正极的电位曲线，再将指示电位代入其中，从而计算得到实际电池时负极预嵌锂量，相较传统厚度测量或者称重的方法，具有操作简单、可靠等优点。

根据本发明实施例提供的测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法，包括以下步骤：

S1、以实际电池中的负极为工作电极，过量厚度的锂片为对电极，实际电池中的正极为参比电极，组成三电极电池；

S2、从所述过量厚度的锂片脱锂，并将脱出的锂嵌入负极工作电极，记录不同脱锂量时负极工作电极和正极参比电极之间的电位，得到不同负极预嵌锂量对应的电位曲线；

S3、将负极与单质锂源复合后与正极组装成实际电池，记录正负极之间稳定的电压，并将此电压代入步骤S2所得电位曲线，从而得到负极预嵌锂量。

根据本发明实施例提供的测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法，步骤S1中，锂片与负极之间还设有隔膜，所述隔膜的作用为防止锂片与负极发生接触短路。

根据本发明实施例提供的测定锂离子电池负极预嵌锂量的方法，所述隔膜的材质为聚烯烃、聚酰胺或PET(聚对苯二甲酸乙二酯)。