[发明专利]一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法

权利要求书

1.一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：

基于恒电流间歇滴定法在对扩散系数进行求解时考虑极片孔隙率和电极材料比表面积推导出扩散系数计算的改进计算公式；对改进计算公式中的参数进行采集获取；

基于采集获取的参数带入改进计算公式中计算得到锂离子电池中离子扩散速率对应的扩散系数。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：

推导出扩散系数计算的改进计算公式为：

其中，D为扩散系数，V_总表示极片涂布的体积，ε为极片的孔隙率，S_BET为电极材料的比表面积，m_B为电极材料的质量。

3.如权利要求2所述的一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：对改进计算公式中的参数进行采集获取包括采集极片涂布的体积V_总、极片的孔隙率ε、电极材料的比表面积S_BET、电极材料的质量m_B以及在恒电流间歇滴定法测试过程中恒流充电/放电时间τ、弛豫时体系电压的变化ΔE_s和充电/放电时随电流引起的电压变化ΔE_t。

4.如权利要求2或3所述的一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：极片的孔隙率ε采用如下公式计算：

其中，L为极片冷压后的涂布厚度，S_面为冷压后极片的涂布面密度，w₁、w₂、w₃分别为电极材料、导电剂和粘结剂在浆料中的重量占比，ρ₁、ρ₂、ρ₃分别为电极材料、导电剂和粘结剂的真密度。

5.如权利要求2或3所述的一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：通过比表面积测试仪测得电极材料的比表面积S_BET。

6.如权利要求2或3所述的一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：根据极片浆料的制备工艺，收集浆料制备过程中电极材料、粘结剂以及导电剂的重量占比，并根据其成分确认各组分的真密度。

7.如权利要求4所述的一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：

根据极片制备工艺，收集极片冷压后的压实密度ρ，涂布面密度S_面，涂布厚度L以及极片的涂布面积S_涂；

计算冷压后极片的孔隙率记为ε。

8.如权利要求2或3所述的一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：

将制备的极片与纯金属锂片组装成扣式半电池，LiPF₆作为电解液，封装在纽扣式电池壳中；

对组装的扣式半电池进行恒电流间歇滴定法测试；记录测试过程中的电压参数，收集测试过程中，弛豫时体系电压的变化ΔE_s和充电/放电时，随电流引起的电压变化ΔE_t。

9.如权利要求2或3所述的一种锂离子电池中锂离子扩散速率的计算方法，其特征在于：对组装的扣式半电池进行恒电流间歇滴定法测试包括：在电化学工作站上，对组装的扣式半电池进行恒电流间歇滴定法测试，测试流程参数为：电流密度为a1C，恒电流时间为a2s，随后静置弛豫a3s，重复恒电流和静置弛豫程序，直至电池电压达到测试区间上限或下限；其中a1、a2、a3为设置的流程参数。