[发明专利]一种利用对称电池评估锂离子电池性能的方法

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，公开了一种利用对称电池评估锂离子电池性能的方法，所述对称电池包括参比电极、高聚物隔膜、铝塑膜、待测电极、电解液；所述评估锂离子电池的方法主要包括测定循环前后不同SOC值下含有参比电极的软包对称电池待测电极的开路电位和阻抗值评估锂离子电池性能，本发明制备的含有参比电极的对称锂离子电池，能够更好得反映锂离子电池极片的电化学性能包括真实阻抗和开路电位，适用于目前所有的锂离子电池体系分析，开发成本低，具有重要的技术价值。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种利用对称电池评估锂离子电池性能的方法。

背景技术

随着锂离子系统的应用从消费电子产品扩展到交通和电力存储市场，电池寿命已成为大规模商业化使用的主要难题。电池寿命主要由电池容量和阻抗特性决定，这些特性随着电极电位和电化学去离子界面的变化而变化。因此，电极电位检测对于电池老化的研究是非常重要的，可以确认电池性能老化的原因，优化设计提高电池寿命，因此在电池中增加参比电极监测电池电位可以提供特别有价值的信息；除此之外，由同一类型正负电极(例如 NCM/NCM，石墨/石墨，硅碳/硅碳)组成的对称电池，也为分析锂离子电池电化学过程提供了另一种有效的补充手段，传统的NCM/石墨电池中获得的正负电极是交叉匹配的，在长期的性能衰减过程中正负极会出现“互扰”行为，包括NCM中的过渡金属氧化物溶解并沉积到负极界面，加速电池容量的衰减，正极表面产生的气体也可以在负极表面被消耗等，对称电池选用同一种电极为正负极，可以有效避免和解释传统锂离子电池的互扰行为，了解每一个电极的电化学行为；因此，将参比电极组装到对称电池，是一种非常有效的锂离子电池分析技术方法。申请号为201810142740.7的专利提出了一种采用对称电池评价锂离子电池的电池材料的方法，制备锂离子扣式对称电池，用于分析锂离子电池材料的性能，但是该方案采用的是扣式对称电池，所利用的极片面积有限，结果准确性低，由于电池中缺乏参比电极，无法监测电极电位，存在一定的技术局限性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种利用对称电池评估锂离子电池性能的方法，采用含有参比电极的软包装对称电池，分析了高比能锂离子动力电池NCM正极和硅碳复合负极的在不同条件下的开路电压和阻抗特性，为电池失效机理分析提供重要的数据支持，有利于进一步确认电池失效机理。

本发明的具体技术方案为：一种利用对称电池评估锂离子电池性能的方法，所述对称电池包括参比电极、高聚物隔膜、铝塑膜、待测电极、电解液，所述参比电极位于所述高聚物隔膜内部中间位置，所述高聚物隔膜由所述铝塑膜包覆，且所述高聚物隔膜位于所述铝塑膜内部中间位置，所述待测电极位于所述铝塑膜两侧，所述电解液位于所述高聚物隔膜内；所述评估锂离子电池的方法包括如下步骤：

1)组装软包锂离子电池并进行活化处理；

2)将步骤1所述电池分成两组，一组进行循环老化测试；

3)常温下在充满惰性气体的密闭容器内拆解步骤1所述电池，取出正负极片用DMC溶剂冲洗，干燥，作为待测试电极用于组装对称电池；

4)制备参比电极；

5)在充满惰性气体的密闭容器中组装对称电池，注入电解液并封口，然后将电池用夹板固定；

6)采用电化学测量系统测试待测电极的交流阻抗。

本发明中组装软包锂离子电池并进行活化处理，将电池以0.2C小电流调整至所需要的 SOC，静置20-25小时以获得目标SOC值；步骤2中，分组进行循环老化测试以测试循环前后待测电极阻抗值变化，从而评估电池性能。