[go: up one dir, main page]

CN116819006A - 电解液添加剂含量的确定方法 - Google Patents

电解液添加剂含量的确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116819006A
CN116819006A CN202310785841.7A CN202310785841A CN116819006A CN 116819006 A CN116819006 A CN 116819006A CN 202310785841 A CN202310785841 A CN 202310785841A CN 116819006 A CN116819006 A CN 116819006A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
thickness
days
change rate
electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310785841.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116819006B (zh
Inventor
吴美兰
戴璐
冯林林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningde Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningde Amperex Technology Ltd filed Critical Ningde Amperex Technology Ltd
Priority to CN202310785841.7A priority Critical patent/CN116819006B/zh
Publication of CN116819006A publication Critical patent/CN116819006A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116819006B publication Critical patent/CN116819006B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本申请公开了一种电解液添加剂含量的确定方法，所述确定方法包括以下步骤：S100：对含有同一添加剂不同添加剂含量的多个电芯进行化成处理，得到电池，S200：对步骤S100中得到的所述电池进行浮充测试，获取所述电池在设定天数的实时厚度，得到所述电池在设定天数的厚度变化率，S300：根据相邻的n个厚度变化率，得到厚度变化率的斜率值，S400：根据厚度变化率的斜率值，得到所述电池的厚度拐点数值，S500：根据厚度拐点数值确定电解液添加剂含量，以提升浮充性能。本申请利用厚度拐点数值建立电池浮充性能与添加剂含量之间的关系，能够快速且准确地得到提升电池浮充性能的电解液添加剂的最优含量。

Description

电解液添加剂含量的确定方法
技术领域
本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液添加剂含量的确定方法。
背景技术
浮充充电是在电池充电的末期以一种持续的、长时间的模式，用小电流来缓慢增加电池的充电深度，或者补偿电池在长期静置下的自放电损失，使电池处于电量饱满状态。对于电池浮充改善的有效性，目前没有科学、有效的评估方法，只能肉眼看浮充厚度拐点出现的越晚则说明浮充性能越好，但是这种肉眼识别的方式存在以下缺点：首先，人工识别拐点判定标准不一，给厚度拐点样本的识别带来干扰，其次，在现有技术的实验过程中，当浮充厚度拐点出现之后，测试还是会继续进行，直到电池厚度变化率到达预定失效阈值后才终止实验，导致锂离子电池浮充测试实验成本较高，且无法批量化操作，影响样本检出效率，最后，现有技术无法建立浮充性能与添加剂含量之间的关系，因此无法获取利于浮充性能提升的最佳电解液添加剂含量。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种电解液添加剂含量的确定方法，能够获取利于浮充性能提升的最佳电解液添加剂含量。
第一方面，本申请提供了一种电解液添加剂含量的确定方法，所述确定方法包括以下步骤：S100：对含有同一添加剂不同添加剂含量的多个电芯进行化成处理，得到不同添加剂含量的电池，S200：对所述步骤S100中得到的所述电池进行浮充测试，获取所述电池在浮充测试过程中的实时厚度，得到所述电池的厚度变化率，S300：根据相邻的n个厚度变化率，得到所述电池厚度变化率的斜率值，S400：根据所述电池厚度变化率的斜率值，得到所述电池厚度拐点数值，S500：根据所述电池厚度拐点数值确定电解液添加剂含量，以提升电池浮充性能。本申请通过对锂离子电池浮充过程中厚度变化率曲线进行分析，确认合适相邻数量的厚度变化率的斜率值可做为识别厚度拐点的参数，再利用厚度拐点数值建立电池浮充性能与电解液添加剂之间的关系，能够快速且准确地得到提升电池浮充性能的电解液添加剂的最优含量。
在一些实施方式中，基于电解液的质量，所述添加剂的质量百分含量为0.01～10wt％。示例性地，所述添加剂的质量百分含量为0.01wt％、0.1wt％、1wt％、2wt％、4wt％、5wt％、6wt％、8wt％、10wt％或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施方式中，在步骤200之前还包括：获取所述电池的初始状态厚度。所述初始状态厚度即成品电池的厚度，所述的成品电池是指通过将正极极片和负极极片经分条后进行卷绕，正极极片和负极极片之间以隔离膜进行分隔，从而制备得到卷绕裸电芯，裸电芯经顶侧封、喷码、真空干燥、注入电解液、高温静置后进行化成及容量，即可得到所述成品电池。
在一些实施方式中，所述步骤S200包括：在所述浮充测试过程开始前：将所述电池置于30～60℃环境中静置20～30min，以电池标定电流恒流充电至电池额定电压，电池转恒压充电，电流至0.03～00.05C时停止充电，静置8～10min，再将所述电池置于22～28℃的环境温度下静置1～2h，获取所述电池浮充第0天的厚度。
优选地，所述获取所述电池浮充第0天的厚度包括：将所述电池置于45℃环境中静置30min，以电池标定电流恒流充电至电池额定电压，电池转恒压充电，电流至0.05C时停止充电，静置10min，再将所述电池置于25℃的环境温度下静置1h，获取所述电池浮充第0天的厚度。
在一些实施方式中，在所述步骤S200中，所述浮充测试过程包括：将电池在30～60℃环境中静置20～30min，以0.1～1.5C电流将电池放电至2.5～3.0V，静置8～10min，以电池标定电流恒流充电至电池额定电压，电池转恒压充电，进行浮充测试。在浮充测试前对电池进行充放电的目的是使电池处于满充状态。
优选地，将电池在45℃环境中静置30min，以0.5C电流将电池放电至2.5～3.0V，静置10min，以电池标定电流恒流充电至电池额定电压，电池转恒压充电，进行浮充测试。
在一些实施方式中，所述S200步骤包括：根据不同正极体系的电池，预设电池厚度测试频率，所述浮充测试过程开始当天记为第1天，根据所述电池厚度测试频率，获取电池的实时厚度，具体包括：
对于钴酸锂正极体系的锂离子电池，每间隔5～8天获取一次电池的实时厚度。示例性地，对于钴酸锂体系正极的锂离子电池，在一些示例中，在浮充第0天、第5天、第10天，…，获取电池的实时厚度；在另一些示例中，在浮充第0天、第7天、第14天，…，获取电池的实时厚度；需要说明的是，上述仅是示例性举例，具体的间隔天数，只要满足上述范围即可，本申请不做限制。
对于磷酸铁锂正极体系的锂离子电池，浮充测试第1天至第60天中每间隔30天获取一次电池厚度，第60天之后每间隔8～15天获取一次电池的实时厚度。示例性地，对于磷酸铁锂体系正极的锂离子电池，在一些示例中，在浮充第0天、第30天、第60天、第70天，…，获取电池的实时厚度；在另一些示例中，在浮充第0天、第30天、第60天、第75天，…，获取电池的实时厚度；需要说明的是，上述仅是示例性举例，浮充第60天之后的间隔天数，可以自行选择，只要满足上述范围即可，本申请不做限制。
对于三元正极体系的锂离子电池，浮充测试第1天至第90天中每间隔30天获取一次电池厚度，第90天之后每间隔8～15天获取一次电池的实时厚度。示例性地，对于三元体系正极的锂离子电池，在一些示例中，在浮充第0天、第30天、第90天、第98天，…，获取电池的实时厚度；在另一些示例中，在浮充第0天、第30天、第90天、第115天，…，获取电池的实时厚度；需要说明的是，上述仅是示例性举例，浮充第90天之后的间隔天数，可以自行选择，只要满足上述范围即可，本申请不做限制。
在一些实施方式中，在所述步骤S200中，厚度变化率根据式I求得；厚度变化率％＝[(电池的实时厚度/初始状态厚度)-1]*100％式I。
在一些实施方式中，在所述步骤S300中，根据相邻的n个厚度变化率，得到所述电池厚度变化率的斜率值包括：以预设天数为横坐标，以厚度变化率为纵坐标，根据相邻的n个厚度变化率制作线性标准曲线，得到厚度变化率的斜率值；将得到的首个斜率值记为所述电池的第一斜率值；将所述斜率值记为k，k根据式II求得；
其中，x为预设天数，y为预设天数对应的电池的厚度变化率，为n个预设天数的平均值，为相邻的n个厚度变化率的平均值。
在一些实施方式中，在所述步骤400中，根据所述电池厚度变化率的斜率值，得到所述电池厚度拐点数值包括：将除第一斜率值以外的其他实时得到的斜率值分别与所述第一斜率值相除，当比值高于限定值M时，则确定对应的预设天数为所述电池的厚度拐点数值。其中，M的取值范围为2～8。对于钴酸锂体系正极的锂离子电池，限定值M为3，对于磷酸铁锂体系正极的锂离子电池，限定值M为5，对于三元体系正极的锂离子电池，限定值M为6。
在一些实施方式中，在所述步骤S500中，根据所述电池厚度拐点数值确定电解液添加剂含量包括：以电解液添加剂含量为横坐标，以厚度拐点数值为纵坐标，绘制电解液添加剂含量与对应厚度拐点数值的线性标准关系曲线图，线性标准关系曲线图中纵坐标的最高点对应的横坐标的含量即为能够提升电池浮充性能的电解液添加剂的最佳含量。即该位置处的电解液含量能够实现最晚天数的厚度拐点的出现，厚度天数出现的越晚则电池的浮充性能越好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例1中不同添加剂含量钴酸锂电池厚度变化率曲线示意图；
图2为本申请实施例1中B4组钴酸锂电池厚度变化率曲线示意图；
图3为图2对应的钴酸锂电池厚度变化率斜率值的曲线示意图；
图4为本申请实施例1中不同添加剂含量与厚度拐点数值的曲线示意图；
图5为本申请实施例2中不同添加剂含量钴酸锂电池厚度变化率曲线示意图；
图6为本申请实施例2中不同添加剂含量与厚度拐点数值的曲线示意图；
图7为本申请实施例3中不同添加剂含量钴酸锂电池厚度变化率曲线示意图；
图8为本申请实施例3中不同添加剂含量与厚度拐点数值的曲线示意图；
图9为本申请实施例4中不同添加剂含量钴酸锂电池厚度变化率曲线示意图；
图10为本申请实施例4中不同添加剂含量与厚度拐点数值的曲线示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
实施例设计：
实施例1
(一)锂离子电池
正极极片的制备
采用铝箔作为正极集流体，在铝箔表面均匀的涂布一层钴酸锂浆料，所述钴酸锂浆料包括97.8wt％LiCoO2(LCO)、0.8wt％聚偏二氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，并随后进行冷压，制备得到正极极片。
负极极片的制备
采用铜箔作为负极集流体，在铜箔表面均匀的涂布一层石墨浆料，所述石墨浆料包括97.7wt％人造石墨、1.3wt％羧甲基纤维素(CMC)以及1.0wt％丁苯橡胶(SBR)，并随后进行冷压，制备得到负极极片。
隔离膜的制备
选用9μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜作为隔离膜。
电解液的制备
在干燥的氩气气氛手套箱中，将有机溶剂碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比EC：PC:EMC:DEC＝6:34:20:40混合，然后向有机溶剂中加入六氟磷酸锂(LiPF6)溶解并混合均匀，再加入二氟草酸硼酸锂(LiDFOB，电解液添加剂)，得到电解液。其中，LiPF6在电解液中的质量百分含量为12％，LiDFOB在电解液中的质量百分含量为2％，余量为有机溶剂在电解液中的质量百分含量。其中，EC在电解液中的质量百分含量为5.2％，PC在电解液中的质量百分含量为29.2％，EMC在电解液中的质量百分含量为17.2％，DEC在电解液中的质量百分含量为34.4％。
锂离子电池的制备
将所述正极极片和所述负极极片经分条后进行卷绕，所述正极极片和所述负极极片之间以所述隔离膜进行分隔，制备得到多个卷绕裸电芯，将所述的多个卷绕裸电芯经顶侧封、喷码、真空干燥、注入不同浓度的LiDFOB(电解液添加剂)、高温静置后进行化成及容量，即可得到多个成品电池。所述的不同浓度的LiDFOB分别是0、1％、2％、3％、4％，将得到的所述电池对应编号为B0、B1、B2、B3、B4；然后进行浮充测试。
(二)电池浮充测试
测试方法：(1)利用厚度测试仪测试厚度，记录所述电池的初始状态厚度；(2)将所述电池放置在高温箱中，在45℃环境中静置30min，以1.0C(1C为电池的额定容量)电流恒流充电至电池电压至4.45V(额定电压)，电池转恒压充电，电流至0.05C时停止充电，电池静置10min，将电池取下来用厚度仪测试厚度，记为所述电池浮充第0天的厚度；(3)将所述电池再放置于高温箱中，在45℃环境中静置30min，以0.5C电流将电池放电至3.0V，静置10min，再以1.0C(1C为电池的额定容量)电流恒流充电至电池电压至4.45V(额定电压)，电池转恒压充电开始浮充；(4)每7天测试一次厚度，直至电池厚度变化率>40％，得到电池浮充每7天对应的厚度值，以满充的厚度为基准厚度，厚度变化率％＝[(每个点厚度/初始状态厚度)-1]*100％，以此类推得到多条电池厚度变化率曲线，见图1。从图1中可以看到随着LiDFOB浓度的改变，浮充厚度增长率不同，利用浮充厚度增长率的斜率值，可计算得到不同浓度LiDFOB电池浮充的厚度拐点数值，见图1。
具体地，计算过程以B4为例(其他电池厚度拐点数值的计算过程与B4相同)，见图2和图3，以厚度变化率前3个点进行计算厚度变化率的斜率值，例如，以0、7、14这3个点的厚度变化率计算斜率值，做为第一斜率值，以7、14、21这3个点的厚度变化率计算斜率值，得到第二斜率值(即其他实时得到的斜率值)，以此类推得到斜率值变化曲线，其中，斜率值k的计算过程见表1。下述实施例的计算方法均可参见实施例1的计算过程，不再赘述。
表1
其中，1#、2#和3#是三组平行样，x为预设天数，y为预设天数对应的三组平行样的厚度变化率均值，为n个预设天数的平均值，为相邻的n个厚度变化率均值的平均值。
例如，x＝14时，y＝(3.50％+3.31％+3.48％)/3＝3.43％， 代入公式：即k＝0.00058。
从图3中可以看到，随着浮充天数的增加，厚度变化率刚开始呈线性缓慢增加，利用最小二乘法公式可计算得到第一点的斜率值是0.00058，随着浮充天数的继续进行，厚度变化率明显发生快速增长，当浮充至70天时斜率值是0.00196，对于钴酸锂体系正极的锂离子电池，限定值M取3，0.00196/0.00058＝3.38>3，故可以确定浮充厚度出现拐点，从图2中亦可明显看到电池在浮充进行70天后即发生厚度拐点现象。
见图4，以不同浓度LiDFOB为横坐标，以浮充厚度拐点数值为纵坐标，得到图4不同浓LiDFOB与对应厚度拐点数值的线性标准关系曲线图。从图4中可以看到随着LiDFOB浓度的增加，浮充厚度拐点对应的天数先增加后减少；可明显看到B2组电池在浮充进行112天后出现厚度拐点现象，是浮充厚度拐点出现最晚的电池(图4的线性标准关系曲线图中最高点)，即电解液添加剂含量为2.0％时，电池浮充性能最好。需要说明的是，对于不同的锂盐(其他条件均不变)，电解液添加剂的最佳浓度一致，下同。
实施例2
(一)锂离子电池
正极极片的制备
采用铝箔作为正极集流体，在铝箔表面均匀的涂布一层钴酸锂浆料，所述钴酸锂浆料包括97.8wt％LiCoO2(LCO)、0.8wt％聚偏二氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，并随后进行冷压，制备得到正极极片。
负极极片的制备
采用铜箔作为负极集流体，在铜箔表面均匀的涂布一层石墨浆料，所述石墨浆料包括97.7wt％人造石墨、1.3wt％羧甲基纤维素(CMC)以及1.0wt％丁苯橡胶(SBR)，并随后进行冷压，制备得到负极极片。
隔离膜的制备
选用9μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜作为隔离膜。
电解液的制备
在干燥的氩气气氛手套箱中，将有机溶剂碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比EC：PC:EMC:DEC＝6:34:20:40混合，然后向有机溶剂中加入六氟磷酸锂LiPF6溶解并混合均匀，再加入二氟磷酸锂(LiPO2F2，电解液添加剂)，得到电解液。其中，LiPF6在电解液中的质量百分含量为13.0％，LiPO2F2在电解液中的质量百分含量为1.0％，余量为有机溶剂在电解液中的质量百分含量，其中，EC在电解液中的质量百分含量为5.2％，PC在电解液中的质量百分含量为29.2％，EMC在电解液中的质量百分含量为17.2％，DEC在电解液中的质量百分含量为34.4％。
锂离子电池的制备
将所述正极极片和所述负极极片经分条后进行卷绕，所述正极极片和所述负极极片之间以所述隔离膜进行分隔，制备得到多个卷绕裸电芯，将所述的多个卷绕裸电芯经顶侧封、喷码、真空干燥、注入不同浓度的LiPO2F2(电解液添加剂)、高温静置后进行化成及容量，即可得到多个成品电池。所述的不同浓度的LiPO2F2分别是0、0.1％、0.3％、0.6％、0.9％、1.0％，将得到的所述电池对应编号为B-0、B-1、B-2、B-3、B-4、B-5；然后进行浮充测试。
(二)电池浮充测试
测试方法：(1)利用厚度测试仪测试厚度，记录所述电池的初始状态厚度；(2)将所述电池放置在高温箱中，在40℃环境中静置30min，以1.0C(1C为电池的额定容量)电流恒流充电至电池电压至4.25V(额定电压)，电池转恒压充电，电流至0.05C时停止充电，电池静置10min，将电池取下来用厚度仪测试厚度，记为所述电池浮充第0天的厚度；(3)将所述电池再放置于高温箱中，在40℃环境中静置30min，以0.5C电流将电池放电至2.8V，静置10min，再以1.0C(1C为电池的额定容量)电流恒流充电至电池电压至4.25V(额定电压)，电池转恒压充电开始浮充；(4)每8天测试一次厚度，直至电池厚度变化率>40％，得到电池浮充每8天对应的厚度值，以满充的厚度为基准厚度，厚度变化率％＝[(每个点厚度/初始状态厚度)-1]*100％，以此类推得到多条电池厚度变化率曲线，见图5。从图5中可以看到随着LiPO2F2浓度的改变，浮充厚度增长率不同，利用浮充厚度增长率的斜率值，可计算得到不同浓度LiPO2F2电池浮充的厚度拐点数值，计算过程可参照实施例1中B4的计算过程，不在赘述。
见图6，以不同浓度LiPO2F2为横坐标，以浮充厚度拐点数值为纵坐标，得到图6不同浓度LiPO2F2与对应厚度拐点数值的线性标准关系曲线图。从图6中可以看到随着LiPO2F2浓度的增加，浮充厚度拐点对应的天数先增加后减少；可明显看到B-3组电池在浮充进行288天后发生厚度拐点现象，是浮充厚度拐点出现最晚的电池，即电解液添加剂含量为0.6％时，电池浮充性能最好。
实施例3
(一)锂离子电池
正极极片的制备
采用铝箔作为正极集流体，在铝箔表面均匀的涂布一层钴酸锂浆料，所述钴酸锂浆料包括97.8wt％LiCoO2(LCO)、0.8wt％聚偏二氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，并随后进行冷压，制备得到正极极片。
负极极片的制备
采用铜箔作为负极集流体，在铜箔表面均匀的涂布一层石墨浆料，所述石墨浆料包括97.7wt％人造石墨、1.3wt％羧甲基纤维素(CMC)以及1.0wt％丁苯橡胶(SBR)，并随后进行冷压，制备得到负极极片。
隔离膜的制备
选用9μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜作为隔离膜。
电解液的制备
在干燥的氩气气氛手套箱中，将有机溶剂碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比EC：PC:EMC:DEC＝6:34:20:40混合，然后向有机溶剂中加入六氟磷酸锂LiPF6溶解并混合均匀，再加入硫酸乙烯酯(电解液添加剂)，得到电解液。其中，LiPF6在电解液中的质量百分含量为11.5％，硫酸乙烯酯在电解液中的质量百分含量为2.5％，余量为有机溶剂在电解液中的质量百分含量。其中，EC在电解液中的质量百分含量为5.2％，PC在电解液中的质量百分含量为29.2％，EMC在电解液中的质量百分含量为17.2％，DEC在电解液中的质量百分含量为34.4％。
锂离子电池的制备
将所述正极极片和所述负极极片经分条后进行卷绕，所述正极极片和所述负极极片之间以所述隔离膜进行分隔，制备得到多个卷绕裸电芯，将所述的多个卷绕裸电芯经顶侧封、喷码、真空干燥、注入不同浓度的硫酸乙烯酯(电解液添加剂)、高温静置后进行化成及容量，即可得到多个成品电池。所述的不同浓度的硫酸乙烯酯分别是0、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％，将得到的所述电池对应编号为A-0、A-1、A-2、A-3、A-4、A-5；然后进行浮充测试。
(二)电池浮充测试
测试方法：(1)利用厚度测试仪测试厚度，记录所述电池的初始状态厚度；(2)将所述电池放置在高温箱中，在40℃环境中静置30min，以1.0C(1C为电池的额定容量)电流恒流充电至电池电压至4.35V(额定电压)，电池转恒压充电，电流至0.05C时停止充电，电池静置10min，将电池取下来用厚度仪测试厚度，记为所述电池浮充第0天的厚度；(3)将所述电池再放置于高温箱中，在40℃环境中静置30min，以0.5C电流将电池放电至2.75V，静置10min，再以1.0C(1C为电池的额定容量)电流恒流充电至电池电压至4.35V(额定电压)，电池转恒压充电开始浮充；(4)每5天测试一次厚度，直至电池厚度变化率>40％，得到电池浮充每5天对应的厚度值，以满充的厚度为基准厚度，厚度变化率％＝[(每个点厚度/初始状态厚度)-1]*100％，以此类推得到多条电池厚度变化率曲线，见图7。从图7中可以看到随着硫酸乙烯酯浓度的改变，浮充厚度增长率不同，利用浮充厚度增长率的斜率值，可计算得到不同浓度硫酸乙烯酯电池浮充的厚度拐点数值，计算过程可参照实施例1中的B4的计算过程，不在赘述。
见图8，以不同浓度硫酸乙烯酯为横坐标，以浮充厚度拐点数值为纵坐标，得到图8不同浓度硫酸乙烯酯与对应厚度拐点数值的线性标准关系曲线图。从图8中可以看到随着硫酸乙烯酯浓度的增加，浮充厚度拐点对应的天数先增加后减少，可明显看到A-3组电池在浮充进行296天后发生厚度拐点现象，是浮充厚度拐点出现最晚的电池，即电解液添加剂含量为1.5％时，电池浮充性能最好。
实施例4
(一)锂离子电池
正极极片的制备
采用铝箔作为正极集流体，在铝箔表面均匀的涂布一层钴酸锂浆料，所述钴酸锂浆料包括97.8wt％LiCoO2(LCO)、0.8wt％聚偏二氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，并随后进行冷压，制备得到正极极片。
负极极片的制备
采用铜箔作为负极集流体，在铜箔表面均匀的涂布一层石墨浆料，所述石墨浆料包括97.7wt％人造石墨、1.3wt％羧甲基纤维素(CMC)以及1.0wt％丁苯橡胶(SBR)，并随后进行冷压，制备得到负极极片。
隔离膜的制备
选用9μm厚的聚乙烯(PE)多孔膜作为隔离膜。
电解液的制备
在干燥的氩气气氛手套箱中，将有机溶剂碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照质量比EC：PC:EMC:DEC＝6:34:20:40混合，然后向有机溶剂中加入双草酸硼酸锂LiBOB溶解并混合均匀，再加入1,4-丁烯磺酸内酯(电解液添加剂)，得到电解液。其中，LiBOB在电解液中的质量百分含量为13.5％，1,4-丁烯磺酸内酯在电解液中的质量百分含量为0.5％，余量为有机溶剂在电解液中的质量百分含量。其中，EC在电解液中的质量百分含量为5.2％，PC在电解液中的质量百分含量为29.2％，EMC在电解液中的质量百分含量为17.2％，DEC在电解液中的质量百分含量为34.4％。
锂离子电池的制备
将所述正极极片和所述负极极片经分条后进行卷绕，所述正极极片和所述负极极片之间以所述隔离膜进行分隔，制备得到多个卷绕裸电芯，将所述的多个卷绕裸电芯经顶侧封、喷码、真空干燥、注入不同浓度的1,4-丁烯磺酸内酯(电解液添加剂)、高温静置后进行化成及容量，即可得到多个成品电池。所述的不同浓度的1,4-丁烯磺酸内酯分别是0、0.2％、0.5％、1.0％、1.5％，将得到的所述电池对应编号为B-0、B-1、B-2、B-3、B-4；然后进行浮充测试。
(二)电池浮充测试
测试方法：(1)利用厚度测试仪测试厚度，记录所述电池的初始状态厚度；(2)将所述电池放置在高温箱中，在45℃环境中静置30min，以1.0C(1C为电池的额定容量)电流恒流充电至电池电压至4.45V(额定电压)，电池转恒压充电，电流至0.05C时停止充电，电池静置10min，将电池取下来用厚度仪测试厚度，记为所述电池浮充第0天的厚度；(3)将所述电池再放置于高温箱中，在45℃环境中静置30min，以0.5C电流将电池放电至3.0V，静置10min，再以1.0C(1C为电池的额定容量)电流恒流充电至电池电压至4.45V(额定电压)，电池转恒压充电开始浮充；(4)每8天测试一次厚度，直至电池厚度变化率>40％，得到电池浮充每8天对应的厚度值，以满充的厚度为基准厚度，厚度变化率％＝[(每个点厚度/初始状态厚度)-1]*100％，以此类推得到多条电池厚度变化率曲线，可计算得到不同浓度1,4-丁烯磺酸内酯电池浮充的厚度拐点数值，以不同浓度1,4-丁烯磺酸内酯为横坐标，以浮充厚度拐点数值为纵坐标，得到不同浓度1,4-丁烯磺酸内酯与对应厚度拐点数值的线性标准关系曲线图，结合图9～10，可明显看到B2组电池在浮充进行192天后发生厚度拐点现象，是浮充厚度拐点出现最晚的电池，进而确定电解液添加剂含量为0.5％时，电池浮充性能最好。需要说明的是，上述实施例仅是示例性例举，对于其他体系的电池也适用于本申请所述的确定方法以确定电解液添加剂的最佳浓度，具体可参照上述实施例的计算过程，本申请不再赘述。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解液添加剂含量的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括以下步骤：
S100：对含有同一添加剂不同添加剂含量的多个电芯进行化成处理，得到不同添加剂含量的电池；
S200：对所述步骤S100中得到的所述电池进行浮充测试，获取所述电池在浮充测试过程中的实时厚度，得到所述电池的厚度变化率；
S300：根据相邻的n个厚度变化率，得到所述电池厚度变化率的斜率值；
S400：根据所述电池厚度变化率的斜率值，得到所述电池厚度拐点数值；
S500：根据所述电池厚度拐点数值确定电解液添加剂含量，以提升电池浮充性能。
2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，基于电解液的质量，所述添加剂的质量百分含量为0.01～10wt％。
3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，在所述步骤S200之前还包括：获取所述电池的初始状态厚度。
4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S200包括：在浮充测试过程开始前：将所述电池置于30～60℃环境中静置20～30min，以电池标定电流恒流充电至电池额定电压，电池转恒压充电，电流至0.03～00.05C时停止充电，静置8～10min，再将所述电池置于22～28℃的环境温度下静置1～2h，获取所述电池浮充第0天的厚度。
5.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，在所述步骤S200中，所述浮充测试过程包括：
将所述电池在30～60℃环境中静置20～30min，以0.1～1.5C电流将电池放电至2.5～3.0V，静置8～10min，以电池标定电流恒流充电至电池额定电压，电池转恒压充电，进行浮充测试。
6.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S200包括：
根据不同正极体系的电池，预设电池厚度测试频率，所述浮充测试过程开始当天记为第1天，根据所述电池厚度测试频率，获取电池的实时厚度，具体包括：
对于钴酸锂正极体系的锂离子电池，每间隔5～8天获取一次电池的实时厚度；
对于磷酸铁锂正极体系的锂离子电池，浮充测试第1天至第60天中每间隔30天获取一次电池厚度，第60天之后每间隔8～15天获取一次电池的实时厚度；
对于三元正极体系的锂离子电池，浮充测试第1天至第90天中每间隔30天获取一次电池厚度，第90天之后每间隔8～15天获取一次电池的实时厚度。
7.根据权利要求3所述的确定方法，其特征在于，在所述步骤S200中，所述厚度变化率根据式I求得；
厚度变化率％＝[(电池的实时厚度/初始状态厚度)-1]*100％式I。
8.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，在所述步骤S300中，根据相邻的n个厚度变化率，得到所述电池厚度变化率的斜率值包括：
以预设天数为横坐标，以厚度变化率为纵坐标，根据相邻的n个厚度变化率制作线性标准曲线，得到厚度变化率的斜率值；
将得到的首个斜率值记为所述电池的第一斜率值；
将所述斜率值记为k，k根据式II求得；
其中，x为预设天数，y为预设天数对应的电池的厚度变化率，为n个预设天数的平均值，为相邻的n个厚度变化率的平均值。
9.根据权利要求8所述的确定方法，其特征在于，在所述步骤400中，根据所述电池厚度变化率的斜率值，得到所述电池厚度拐点数值包括：
将除第一斜率值以外的其他实时得到的斜率值分别与所述第一斜率值相除，当比值高于限定值M时，则确定对应的预设天数为所述电池的厚度拐点数值；
其中，M的取值范围为2～8。
10.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，在所述步骤S500中，根据所述电池厚度拐点数值确定电解液添加剂含量包括：
以电解液添加剂含量为横坐标，以厚度拐点数值为纵坐标，绘制电解液添加剂含量与厚度拐点数值的线性标准关系曲线图，线性标准关系曲线图中最高点对应的含量即为能够提升电池浮充性能的电解液添加剂的最佳含量。
CN202310785841.7A 2023-06-29 2023-06-29 电解液添加剂含量的确定方法 Active CN116819006B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310785841.7A CN116819006B (zh) 2023-06-29 2023-06-29 电解液添加剂含量的确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310785841.7A CN116819006B (zh) 2023-06-29 2023-06-29 电解液添加剂含量的确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116819006A true CN116819006A (zh) 2023-09-29
CN116819006B CN116819006B (zh) 2026-01-13

Family

ID=88125465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310785841.7A Active CN116819006B (zh) 2023-06-29 2023-06-29 电解液添加剂含量的确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116819006B (zh)

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08178895A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Nikko Kinzoku Kk 電解液中添加剤濃度の測定方法
CN1888889A (zh) * 2006-07-21 2007-01-03 天津力神电池股份有限公司 一种测定锂离子电池电解液中有机组分的方法
EP2354787A1 (en) * 2010-02-10 2011-08-10 Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. Potentiometric titration method and potentiometric titration apparatus
CN102637903A (zh) * 2012-04-06 2012-08-15 宁德新能源科技有限公司 一种锂离子电池的化成方法
CN102780041A (zh) * 2012-07-30 2012-11-14 彩虹集团公司 一种锂离子电池用防过充电解液
WO2013147007A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 日本ゼオン株式会社 二次電池負極用スラリー組成物
CN104416944A (zh) * 2013-09-09 2015-03-18 蛇目缝纫机工业株式会社 电动压力机、弯曲点检测方法以及程序
CN107748330A (zh) * 2017-09-20 2018-03-02 镇江恒驰科技有限公司 一种动力锂电池的老化预警方法
CN109346763A (zh) * 2018-10-19 2019-02-15 惠州市豪鹏科技有限公司 一种电解液及锂离子电池
CN110320478A (zh) * 2019-06-19 2019-10-11 天津力神电池股份有限公司 一种检测锂离子电池负极对添加剂需求量的方法
CN110412102A (zh) * 2019-06-19 2019-11-05 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池电解液中添加剂含量的测定方法
CN111224067A (zh) * 2019-11-18 2020-06-02 淮北市锂动芯新能源科技有限公司 一种兼顾高温与倍率性能软包装锂离子电池及其制备方法
CN113433467A (zh) * 2021-05-11 2021-09-24 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池循环加速测评方法
CN113851744A (zh) * 2021-09-28 2021-12-28 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电池的化成方法及其应用
WO2022094770A1 (zh) * 2020-11-03 2022-05-12 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
WO2022141283A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN115513462A (zh) * 2022-10-14 2022-12-23 吉安市优特利科技有限公司 一种优选钠离子正极材料中和添加剂及添加量的方法

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08178895A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Nikko Kinzoku Kk 電解液中添加剤濃度の測定方法
CN1888889A (zh) * 2006-07-21 2007-01-03 天津力神电池股份有限公司 一种测定锂离子电池电解液中有机组分的方法
EP2354787A1 (en) * 2010-02-10 2011-08-10 Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. Potentiometric titration method and potentiometric titration apparatus
WO2013147007A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 日本ゼオン株式会社 二次電池負極用スラリー組成物
CN102637903A (zh) * 2012-04-06 2012-08-15 宁德新能源科技有限公司 一种锂离子电池的化成方法
CN102780041A (zh) * 2012-07-30 2012-11-14 彩虹集团公司 一种锂离子电池用防过充电解液
CN104416944A (zh) * 2013-09-09 2015-03-18 蛇目缝纫机工业株式会社 电动压力机、弯曲点检测方法以及程序
CN107748330A (zh) * 2017-09-20 2018-03-02 镇江恒驰科技有限公司 一种动力锂电池的老化预警方法
CN109346763A (zh) * 2018-10-19 2019-02-15 惠州市豪鹏科技有限公司 一种电解液及锂离子电池
CN110320478A (zh) * 2019-06-19 2019-10-11 天津力神电池股份有限公司 一种检测锂离子电池负极对添加剂需求量的方法
CN110412102A (zh) * 2019-06-19 2019-11-05 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池电解液中添加剂含量的测定方法
CN111224067A (zh) * 2019-11-18 2020-06-02 淮北市锂动芯新能源科技有限公司 一种兼顾高温与倍率性能软包装锂离子电池及其制备方法
WO2022094770A1 (zh) * 2020-11-03 2022-05-12 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
WO2022141283A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 宁德新能源科技有限公司 电解液、电化学装置及电子装置
CN113433467A (zh) * 2021-05-11 2021-09-24 天津力神电池股份有限公司 一种锂离子电池循环加速测评方法
CN113851744A (zh) * 2021-09-28 2021-12-28 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电池的化成方法及其应用
CN115513462A (zh) * 2022-10-14 2022-12-23 吉安市优特利科技有限公司 一种优选钠离子正极材料中和添加剂及添加量的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱宇杰等: "全数据分析方法在预应力智能张拉中的应用", 内蒙古公路与运输, no. 2, 29 February 2020 (2020-02-29), pages 4 *
李慧芳等: "锂离子电池浮充测试的鼓胀原因分析及改善", 电源技术, vol. 37, no. 12, 31 December 2013 (2013-12-31) *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116819006B (zh) 2026-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114024035B (zh) 一种电池
WO2019165796A1 (zh) 电池及电池放电后负极极片中剩余活性锂容量的测试方法
CN110752406B (zh) 电解液及其应用
CN112290090A (zh) 一种高镍三元锂离子电池非水电解液及含该电解液的电池
CN112216862A (zh) 一种高镍三元锂离子电池电解液及三元锂离子电池
CN110808414A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN111129590A (zh) 一种高电压锂离子电池非水电解液及高电压锂离子电池
CN116365013A (zh) 一种二次电池和用电设备
CN112687956A (zh) 锂电池的非水电解液及基于其的锂离子电池
CN117013068A (zh) 一种三元锂离子电池电解液及锂离子电池
CN110783628A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN111276748B (zh) 一种锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池
CN117638231A (zh) 锂离子电池快充电解液、制备方法及锂离子电池
CN109524714B (zh) 一种锂离子电池电解液及锂离子电池
WO2018049985A1 (zh) 电池电解液及其制备方法、锂电池
CN110808413A (zh) 一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池
CN116819006B (zh) 电解液添加剂含量的确定方法
US20230395803A1 (en) Negative electrode composition, negative electrode slurry, negative electrode plate, and secondary battery and electrical device containing same
CN115036570B (zh) 一种电解液和含有该电解液的电池
CN111009687A (zh) 一种非水电解液和锂离子电池
CN119495821A (zh) 电解液、二次电池及用电装置
CN115632106A (zh) 一种复合负极片和二次电池
CN110739490B (zh) 一种电池非水电解液及含有该电解液的二次电池
CN115882070A (zh) 一种电解液及含有该电解液的锂金属电池
CN113659213A (zh) 一种低温电解液及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant