用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池技术检测领域，特别涉及用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法。
【背景技术】
[0002]目前，具有能量密度高、使用寿命长、安全性能好的绿色电源一一锂离子电池应用广泛。锂离子电池被广泛应用于储能、动力等领域。试验发现，同样制作的电池，电池组的使用寿命要低于单体电池的使用寿命，这说明电池一致性明显影响电池的使用寿命。在电池的串并联应用中，电池的一致性问题影响电池的效率和寿命，并且安全问题也有影响。所以，组配成电池组的单体电池的一致性的要求应该更加严格。
[0003]要保证电池的一致性，首先要保证电池的各项初始性能一致，电池的自放电性要保持一致，在使用过程中的衰退率要保持一致。目前电池一致性的筛选主要是利用常温、低温及高温环境下对电池容量、内阻、电压、充放电放电平台及自放电差异进行筛选。
[0004]目前对电动车用锂离子动力电池的生产一致性评价仅仅局限在对“宏观”参数的定量评价上，然而，这些宏观参数往往不能有效地评价电极的“微观”特性。在锂离子电池一致性的影响因素中，电极的一致性最为关键，也最为直接，因此探究出一种有效地、快速地评价电极一致性的方法无论对电池企业及时了解生产批次之间的稳定性，还是对改善生产工艺均具有很强的现实意义。
【发明内容】
[0005]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，解决现有的仅能从宏观上评价锂离子电池生产一致性的问题。
[0006]本发明采用的技术方案为:
[0007]用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，其特征在于，采用电化学阻抗谱测试法，包括以下步骤:
[0008](I)选择同一批次的同极电极片，冲裁成圆片；
[0009](2)取步骤⑴制得的两片圆片，在两片之间加入隔膜，隔膜的直径大于圆片的直径；
[0010](3)装入电池模型，固定压力；
[0011](4)注入电解液，静止0.5?1.5h ；
[0012](5)对电池施加一个交流信号的激励，进行阻抗谱扫描测试；
[0013](6)取另一批的同极电极片，重复步骤⑴?步骤(5)，比较不同批次电极片阻抗谱的变化趋势。
[0014]其中，优选地，所述圆片的直径为4?6cm，所述隔膜的直径的为5?7cm。
[0015]其中，优选地，所述圆片的直径为5cm，所述隔膜的直径的为6cm。
[0016]其中，优选地，所述电解液的注入量为2.0±0.2g。
[0017]其中，优选地，所述交流信号的频率为0.0lHz?10kHz。
[0018]其中，优选地，所述步骤(3)中的压力值为0.1MPa0
[0019]在本发明中，对称电极指的是不同批次的同极电极(正极或负极)。
[0020]本发明的有益效果:
[0021]本发明提出的方法主要是用来评价锂离子电池生产中不同批次之间极片的一致性，该方法不仅能有效地评价电极的“微观”特性，并且评价快速，能够提高生产效率，同时也有利于改善、优化生产工艺，从而提高单体电池的一致性。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
[0023]图1是实施例1中3个不同批次的正极的一致性对比图；
[0024]图2是实施例2中2个不同批次的正极的一致性对比图；
【具体实施方式】
[0025]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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]实施例1
[0027]在锂电池生产线上选择三个不同批次(A/B/C)的正极极片，制备成模型电池。
[0028]采用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，采用电化学阻抗谱测试法，包括以下步骤:
[0029](I)选择A批次的正极电极片，冲裁成直径为5cm的圆片；
[0030](2)取步骤⑴制得的两片圆片，在两片之间加入隔膜，隔膜的直径为6cm ;
[0031](3)装入电池模型，固定压力，压力为0.1MPa ；
[0032](4)注入2g电解液，静止Ih ；
[0033](5)对电池施加一个交流信号的激励，电压激励为5mV，频率范围:0.01Hz?10kHz，进行阻抗谱扫描测试；
[0034](6)取B批次和C批次的同极电极片，分别重复步骤⑴?步骤(5)，比较不同批次电极片阻抗谱的变化趋势。
[0035]图1为三个批次之间的一致性测试结果，从测试结果可以看出，在扩散阶段，一致性差异比较大，这间接的说明的电极内部的扩散阻抗比较大，电极的孔隙率有所差异。
[0036]同时，我们也测试了 A批次、B批次和C批次负极极片的抗谱，并对不同批次的变化趋势进行比较，结果显示，负极极片抗谱的变化趋势与正极极片的变化趋势相同。
[0037]实施例2
[0038]根据实施例1的测试结果，对锂电池的生产工艺进行改进，包括涂布速度和烘箱温度梯度的调整，然后选择在锂电池生产线上选择A批次和B批次的正极极片，制备成模型电池。
[0039]采用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，该方法采用电化学阻抗谱测试法，包括以下步骤:
[0040](I)选择A批次的正极电极片，冲裁成直径为4cm的圆片；
[0041](2)取步骤⑴制得的两片圆片，在两片之间加入隔膜，隔膜的直径为5cm ;
[0042](3)装入电池模型，固定压力，压力为0.1MPa ；
[0043](4)注入2g电解液，静止Ih ；
[0044](5)对电池施加一个交流信号的激励，电压激励为5mV，频率范围:0.01Hz?10kHz，进行阻抗谱扫描测试；
[0045](6)取B批次正极电极片，分别重复步骤⑴?步骤(5)，比较不同批次电极片阻抗谱的变化趋势。
[0046]图2为改进后电极的一致性测试结果，可以看出一致性得到了很大的改善。
[0047]同时，我们也测试了 A批次和B批次负极极片的抗谱，并对不同批次的变化趋势进行比较，结果显示，负极极片抗谱的变化趋势与正极极片的变化趋势相同。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，其特征在于，采用电化学阻抗谱测试法，包括以下步骤: (1)选择同一批次的同极电极片，冲裁成圆片； (2)取步骤(I)制得的两片圆片，在两片之间加入隔膜，隔膜的直径大于圆片的直径； (3)装入电池模型，固定压力； (4)注入电解液，静止0.5?1.5h ; (5)对电池施加一个交流信号的激励，进行阻抗谱扫描测试； (6)取另一批的同极电极片，重复步骤⑴?步骤(5)，比较不同批次电极片阻抗谱的变化趋势。2.根据权利要求1的所述的用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，其特征在于:所述圆片的直径为4?6cm，所述隔膜的直径的为5?7cm。3.根据权利要求2所述的一种用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，其特征在于:所述圆片的直径为5cm，所述隔膜的直径的为6cm。4.根据权利要求1所述的用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，其特征在于:所述电解液的注入量为2.0±0.2g。5.根据权利要求1所述的用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，其特征在于:所述交流信号的频率为0.0lHz?10kHz。6.根据权利要求1所述的用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，其特征在于:所述步骤(3)中的压力值为0.1MPa0
【专利摘要】本发明公开一种用对称电极快速评价锂离子电池电极生产一致性的方法，该方法采用电化学阻抗谱测试法，包括以下步骤：选择同一批次的同极电极片，冲裁成圆片；取制得的两片圆片，在两片之间加入隔膜，隔膜的直径大于圆片的直径；装入电池模型，固定压力；注入电解液，静止0.5～1.5h；对电池施加一个交流信号的激励，进行阻抗谱扫描测试；取另一批的同极电极片，重复上述步骤，比较不同批次电极片阻抗谱的变化趋势。该方法不仅能有效地评价电极的“微观”特性，还能够提高生产效率，同时也有利于改善、优化生产工艺，从而提高单体电池的一致性。
【IPC分类】G01R31/36, H01M10/058, H01M10/42
【公开号】CN105006597
【申请号】CN201510253241
【发明人】安富强, 王浩然
【申请人】北京波士顿动力电池有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年5月18日