一种三电极检测锂离子电池N/P比设计合理性的方法与流程

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种三电极检测锂离子电池n/p比设计合理性的方法。

背景技术：

锂离子电池具有高比能量、寿命长、绿色低碳等优点，在电动汽车、电子消费品中得到广泛应用。然而不合理的锂离子电池设计就会很容易引发电池内部的热失控，导致电池着火、爆炸等不安全事故的发生。而在电池设计中，一个重要的标准就是电池n/p比的大小，n/p比设计过大时，在充电过程中，负极表面的嵌锂量不足，容量不能充分利用，而n/p过小时，正极中的可逆锂含量过剩，大于负极满嵌锂时的锂含量，则在充电过程中，正极中的可逆锂就会部分在负极表面析出，造成电池析锂，最终可能会导致电池出现安全问题。因此，设计一种检测锂离子电池n/p比设计合理性的方法具有很重要的意义。

技术实现要素：

本发明提出的一种三电极检测锂离子电池n/p比设计合理性的方法，可解决由于电池n/p设计不合理可能造成的电池合成投料的浪费或者在电池充电过程中造成电池的析锂，最终可能会导致电池出现危险的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种三电极检测锂离子电池n/p比设计合理性的方法，包括以下步骤：

将三电极电池置于25℃的恒温箱内，连接在测试柜上，以一定的倍率充电至满电态，根据充电过程中负极对参比电势变化的趋势，判断电池n/p设计的合理性；

所述锂离子三电极电池适用于所有锂离子电池全电池体系包括方形、软包等。

所述参比包括锂箔、铜丝、金丝。

所述锂离子电池限定为负极为石墨或si/c（wt(si)≤25%）的三电极电池，小倍率下充电至满电态的过程中负极对参比具有三个完整的嵌锂平台。

所述不同n/p比的三电极电池充电倍率范围为0.01c-0.2c。

所述的三电极电池若充电至满电态过程中，负极电势曲线上出现三个完整的嵌锂平台，则表明该电池n/p比设计合理。

所述三电极电池若充电至满电态过程中，负极电势曲线上未出现三个完整的嵌锂平台，则表明该电池n/p比设计偏大，不合理。

所述三电极电池若充电至满电态过程中，负极电势曲线上除了出现三个完整的嵌锂平台，还在0v左右出现一个析锂平台，则表明该电池n/p比设计偏小，不合理。

由上述技术方案可知，本发明的三电极检测锂离子电池n/p比设计合理性的方法，即当电池n/p比设计合理时，其三电极电池充电至满电态的过程中，负极对参比曲线上具有三个完整的嵌锂平台，而电池n/p比设计不合理时，三电极电池充电至满电态的过程中，负极对参比曲线上三个嵌锂平台不能完全出现或者出现四个平台，据此不同来判断待测电池n/p设计的合理性。

本发明有益效果：

电池n/p的设计对电池性能以及安全都具有很重要的意义，而本发明通过不同n/p比的三电极电池在充电过程中负极电势平台的变化，清晰明了的判断该电池n/p设计的合理性，该方法操作简单、易行，在电池设计方面具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明实施例1的电池负极对参比电势的曲线图；

图3是本发明实施例2的电池负极对参比电势的曲线图；

图4是本发明实施例3的电池负极对参比电势的曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例所述的三电极检测锂离子电池n/p比设计合理性的方法，包括以下步骤：

s100、将锂离子三电极电池置于25℃的恒温箱内，连接在测试柜上，以设定的倍率充电至满电态；

s200、根据充电过程中负极对参比电势变化的趋势，判断电池n/p设计的合理性。

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。下列实施例仅用于解释和说明本发明，而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常为常规条件，或者按照制造厂商所建议的条件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实例1：

当n/p=1.1时，三电极电池n/p比设计合理性的判断：

（1）将n/p=1.1，锂箔为参比，负极为石墨的三电极电池置于25℃的恒温箱内，连接在测试柜上，0.05c充电至满电态，

（2）分析充电过程中负极对参比的电势的变化趋势；

（3）由图2中曲线可以看出，充电至4.2v的过程中，该电池负极对参比电势的曲线上出现三个完整的嵌锂平台，该现象表明该电池在0.05c充电至4.2v的过程中，正极所脱出的可逆锂恰好嵌满负极石墨内部，因此判断该电池的n/p比设计合理。

实例2：

当n/p=1.3时，三电极电池n/p比设计合理性的判断：

（1）将n/p=1.3，锂箔为参比，负极为石墨的三电极电池置于25℃的恒温箱内，连接在测试柜上，0.05c充电至满电态，

（2）分析充电过程中负极对参比的电势的变化趋势；

（3）由图3中曲线可以看出，充电至4.2v的过程中，该电池负极对参比电势的曲线上第三个嵌锂平台未完全出现，该现象表明该电池在0.05c充电至4.2v的过程中，正极所脱出的活性锂不能嵌满负极石墨内部，因此判断该电池的n/p比设计过大，不合理。

实例3：

当n/p=0.8时，三电极电池n/p比设计合理性的判断：

（1）将n/p=0.8，锂箔为参比，负极为石墨的三电极电池置于25℃的恒温箱内，连接在测试柜上，0.05c充电至满电态，

（2）分析充电过程中负极对参比的电势的变化趋势；

（3）由图4中曲线可以看出，充电至4.2v的过程中，该电池负极对参比电势的曲线上除了出现三个完整的嵌锂平台外，还在0v左右出现第四个析锂平台，该现象表明该电池在0.05c充电至4.2v的过程中，正极脱出的活性锂量大于负极表面满嵌时所能容纳的锂量，多余的活性锂就会在负极表面析出，造成电池析锂，因此判断该电池的n/p比设计过小，不合理。

综上，本发明实施例的的三电极检测锂离子电池n/p比设计合理性的方法，根据电池n/p比不同时，其对应的三电极电池在充电至满电的过程中，负极对参比的电势平台也会有所差异来判断电池n/p比设计的合理性。其主要过程为，将不同n/p的三电极电池以一定的倍率充电至满电态，根据充电过程中，该电池负极对参比电势平台的变化趋势判断该电池n/p比设计的合理性，且已通过实际的实验设计，证明了该方法的可行性。本方法简单易行，可准确检测锂离子电池n/p比设计的合理性，故该方法在电池设计方面具有很好的运用前景。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。