[发明专利]锂离子电池电极材料热稳定性的检测方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池电极材料热稳定性的检测方法，包括以下步骤：将锂离子电池以准稳态充电方法充电至目标电位；在保护性气体保护下，拆解锂离子电池，得到极片；在保护性气体保护下，清洗极片，干燥，刮取极片表面的电极材料粉末；以及，在保护性气体保护下，电极材料粉末进行热分析测试。采用准稳态充电方式对锂离子电池充电能够有效地减少充电过程中的极化电阻，从而能够准确控制锂离子电池的电位；通过对极片清洗，能够除去电极材料表面的杂质，进一步提升测量的准确性。上述检测方法可用于检测锂离子电池正极材料及负极材料的热稳定性，尤其适用于检测锂离子电池正极材料热稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电极材料热稳定性的检测方法。

背景技术

锂离子电池是采用含有锂元素的材料作为电极，依赖锂离子在正极和负极之间的移动来工作的一类电池。锂离子电池由于具有高能量密度、高功率密度和循环寿命长等诸多优点，因而在便携式电子设备、动力电池和储能电池等领域得到了极大的关注，并且逐渐在汽车动力能源中广泛应用。为了满足电动汽车续航需求，锂离子电池的研究正在朝着更高的能量密度发展。然而锂离子电池的安全问题仍然是限制其发展和应用的障碍。

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液等组成。其中，正极材料是决定电池性能的关键。为了满足市场对高能量密度的需求，目前锂离子电池正极材料逐步向三元高镍材料发展。三元高镍材料相较于磷酸铁锂材料具有更高的容量，并且具有电导率高、倍率性能好等优点，但是三元高镍材料的热稳定性、安全性较差，在高温时会释放极其活泼的单态氧分子，并与电解液发生剧烈反应，在产生大量热的同时生成助燃剂氧气分子，严重影响电池安全性能。因此，要提高锂离子电池的安全性能就必须要研究正极材料的热稳定性。

传统研究材料热稳定性的方法主要有热重分析法(ThermogravimetricAnalysis,TGA)、差热分析法(Differential Thermal Analysis,DTA)及差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)等方法。

其中，热重分析法(TGA)是在程序控制温度下测量物质质量与温度关系的一种技术。许多物质在加热过程中常伴随质量的变化，这种变化过程有助于研究晶体性质的变化。如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象，也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。差热分析法(DTA)是以某种在一定实验温度下不发生任何化学反应和物理变化的稳定物质(参比物)与等量的未知物在相同环境中等速变温的情况下相比较，未知物的任何化学和物理上的变化，与和它处于同一环境中的标准物的温度相比较，都要出现暂时的增高或降低。降低表现为吸热反应，增高表现为放热反应。差示扫描量热法(DSC)是一种研究材料热稳定性的常用方法。在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差(如以热的形式)与温度的关系。差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt(单位毫焦/秒)为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，可以测量多种热力学和动力学参数，例如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等。该法使用温度范围宽(-175℃～725℃)、分辨率高、试样用量少。差示扫描量热法与差热分析法的原理相同，但性能优于差热分析法，测定热量比差热分析法准确，而且分辨率和重现性也比差热分析法好。它还可以用来研究生物膜结构和功能、蛋白质和核酸构象变化等，具有广泛的应用范围。

传统的研究正极材料热稳定性的方法通常是采用差示扫描量热法(DSC)。具体地，将锂离子电池充电，拆解电池取正极材料粉末，加入或不加入电解液进行差示扫描量热法测试。然而，由于电池极化内阻的存在以及电解液等物质的干扰，通常难以准确地测量正极材料的热稳定性。同时，由于测试操作中容易引入杂质，导致测试结果的重现性差。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题提供一种测量准确性较高的锂离子电池电极材料热稳定性检测方法。

本发明提供了一种锂离子电池电极材料热稳定性的检测方法，包括以下步骤：