一种日历寿命的测试方法与流程

本发明涉及电池领域，具体涉及一种日历寿命的测试方法。

背景技术：

1、锂离子电池和其他类型电池(或者电芯)一样存在寿命问题，寿命问题是指，影响电池放电能力的内部结构在使用过程中逐渐退化，包括正负极材料的变质、电解液溶剂的损耗等。而电池寿命终止将导致整个系统功能的丧失，可能导致严重后果，因此，提前预知电池(或电芯)的寿命，将提升电池品质，对电池的发展大有助益。

2、电池老化主要包括循环老化和日历老化，对应的，电池寿命包括日历寿命和循环寿命，尤其以日历寿命最为重要，其是指电池从生产之日起到寿命终止的这段时间以年为计量单位，这期间包括搁置、老化、高低温、循环、工况模拟等不同环节。传统的日历寿命的测试方法是采取存储-周期性检测-存储-周期性检测，直至容量保持率降至截止条件(例如70-80％)。但是该测试该方法周期很长，通过1年时间也无法完成测试，无法快速的观察到电芯的失效，从而无法快速识别电芯的日历寿命。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的测试周期长，无法快速识别电芯的日历寿命的缺陷，从而提供一种日历寿命的测试方法。

2、为此，本发明提供了一种日历寿命的测试方法，所述测试方法包括如下步骤：

3、对照电芯的测试步骤：将对照电芯进行实际日历寿命测试，记录容量保持率为c％的循环寿命t1；

4、待测电芯的测试步骤：将待测电芯进行充放电循环处理至电芯的容量保持率为c％-1％～c％+1％；对充放电循环处理之后的待测电芯进行实际日历寿命测试，得到循环寿命t2；

5、计算步骤：将t1与t2加和，即得待测电芯的日历寿命。

6、进一步地，所述充放电循环处理包括如下步骤：

7、(1)第一次静置步骤，(2)放电步骤，(3)第二次静置步骤，(4)充电步骤，重复(1)～(4)步骤。

8、进一步地，所述充放电循环处理还满足如下1)-6)中的至少一项：

9、1)步骤(1)和/或(3)中，静置时间为30-60min，温度为25-60℃，优选地，温度为25-30℃；

10、2)步骤(2)中，放电方式为恒流放电，电流为0.33c-2c，放电至下限截止电压；优选地，电流为0.8-1.2c；

11、3)步骤(4)中，充电方式为恒流转恒压充电，在充电电流为0.33c-2c下恒流充电至上限截止电压，然后恒压充电至0.01c-0.05c；优选地，充电电流为0.8-1.2c；

12、4)步骤(2)中，在温度为25-60℃下进行放电，优选地，温度为25-30℃；

13、5)步骤(4)中，在温度为25-60℃下进行充电，优选地，温度为25-30℃；

14、6)重复次数为100-300次。

15、进一步地，c％≤101％；优选地，c％为99％-100％。

16、进一步地，对照电芯和待测电芯为相同型号的电芯。

17、进一步地，对照电芯的测试步骤和/或待测电芯的测试步骤的实际日历寿命测试包括如下步骤：

18、a、充电步骤，b、存储步骤，c、测试步骤，重复a～c步骤。

19、进一步地，所述实际日历寿命测试还满足如下(1)～(3)中的至少一项：

20、(1)充电方式为恒流转恒压充电，在充电电流为0.33c-2c下恒流充电至上限截止电压，然后恒压充电至0.01c-0.05c；

21、(2)存储温度为25-60℃，时间为7-30天；

22、(3)测试步骤包括1)第一静置步骤，2)放电步骤，3)第二次静置步骤，4)充电步骤。

23、进一步地，所述实际日历寿命测试中的测试步骤满足如下a-e中的至少一项：

24、a、步骤1)和/或步骤3)中，静置时间为30-60min，温度为25-60℃；

25、b、步骤2)中，放电方式为恒流放电，电流为0.33c-2c，放电至下限截止电压；

26、c、步骤4)中，充电方式为恒流转恒压充电，在充电电流为0.33c-2c下恒流充电或者上限截止电压，然后恒压充电至0.01-0.05c；

27、d、步骤2)中，在温度为25-60℃下进行放电；

28、e、步骤4)中，在温度为25-60℃下进行充电。

29、进一步地，对照电芯的测试步骤中还包括将对照电芯的容量保持率与实际日历寿命测试处理的存储总时间的相关性进行多项式拟合，得到式(i)所示的模型，y1＝a1x12+b1x1+c1 (i)；

30、待测电芯的测试步骤中还包括将待测电芯充放电循环处理过程中容量保持率与充放电循环处理时间的相关性进行多项式拟合，得到式(ii)所示的模型，y2＝a2x22+b2x2+c2(ii)；

31、其中y1、y2为容量保持率，x1为充放电循环处理时间、x2为实际日历寿命测试的存储总时间，a1、b1、c1、a2、b2、c2为拟合参数。

32、优选地，充放电循环处理时间包括重复进行如下步骤的总时间：第一次静置步骤、放电步骤、第二次静置步骤、充电步骤。

33、优选地，存储总时间为多次进行存储步骤的时间总和。

34、进一步地，100倍a1与a2之比为1:9-9:1；和/或，10倍b1与b2之比为1:9-9:1。

35、进一步地，待测电芯的测试步骤中还包括在存储时间至少为120天(例如120-210天)时，将待测电芯在实际日历寿命测试过程中容量保持率与实际日历寿命测试中的存储总时间的相关性进行多项式拟合，得到得到式(iii)所示的模型，y3＝a3x3+b3x3+c3 (iii)；其中y3为容量保持率，x3为实际日历寿命测试处理时间，a3、b3、c3为拟合参数；根据模型计算容量保持率达到70-80％时对应的测试时间为循环寿命t2。

36、进一步地，包括标称容量测试步骤。

37、标称容量测定步骤中，控制测试温度为15-45℃下，循环倍率为0.05-1.0c，充电循环次数为1-5次，放电循环次数为1-5次。

38、本专利适用于锂离子电池，包括但不限于软包、方型和l型电池；电芯的厚度7-80mm；电芯的宽度90-300mm；电芯的高度90-300mm。

39、在某些优选的实施方式中，所述待测电芯的正极包括集流体和结合在集流体上的正极活性材料，所述正极活性材料选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍锰酸锂材料、镍酸锂材料、钴酸锂材料、镍钴酸锂材料、镍锰钴酸锂材料中的至少一种。结合的工艺可以采用现有的涂布和冷压工艺。具体地，将正极活性物质、导电剂、粘结剂按照常规比例混合均匀并加入到溶剂中，制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，烘干后冷压，再进行模切、分条，制成正极片。其中该正极浆料的固含量可以为70-75％，导电剂可以为常规导电剂，例如乙炔黑，粘结剂可以为常规粘结剂，例如丁苯橡胶或偏氟乙烯pvdf，溶剂可采用常规有机溶剂，例如n-甲基吡咯烷酮nmp。

40、在某些优选的实施方式中，所述待测电芯的负极包括集流体和结合在集流体上的负极活性材料，所述负极活性材料选自石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球中的至少一种。结合的工艺可以采用现有的涂布和冷压工艺。具体地，将负极活性物质、导电剂、增稠剂、粘结剂按照常规比例混合，加入溶剂水中混合均匀并制成负极浆料；将负极浆料均匀涂布在负极集流体铜箔上，烘干后进行冷压，制成负极片。其中该负极浆料的固含量可以为50-55％，导电剂可以为常规导电剂，例如乙炔黑，粘结剂可以为常规粘结剂，例如丁苯橡胶或者偏氟乙烯pvdf，增稠剂可采用常规增稠剂，例如羟甲基纤维素钠。

41、本发明的电极液可采用常规市售的锂离子电解液，也可采用现有常规材料自制，例如可采用包括溶剂、锂盐和添加剂的电解液，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的至少一种。所述锂盐选自六氟磷酸锂和/或四氟硼酸锂；所述添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、硫酸乙烯酯和二氟磷酸锂中的至少一种。锂盐的摩尔浓度为0.8-1.2mol/l，可采用体积比为1:1:1-1:2:2的碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)的混合液为溶剂。添加剂的体积百分数可以为0.5-5％。本发明的可采用现有的传统隔膜，例如pe隔膜、pp隔膜、pp/pe复合薄膜，或者其他市售隔膜。

42、本发明技术方案，具有如下优点：

43、1.本发明提供的日历寿命的测试方法，对照电芯测试步骤：将对照电芯进行实际日历寿命测试，记录容量保持率为c％的循环寿命t1；待测电芯测试步骤：将待测电芯进行充放电循环处理至电芯的容量保持率为c％-1％～c％+1％；对充放电循环处理之后的待测电芯进行实际日历寿命测试，得到循环寿命t2；计算步骤：将t1与t2加和，即得待测电芯的日历寿命；因对照电芯测试步骤和待测电芯测试步骤互不影响，可以同时进行测试，明显缩短了测试周期，快速识别电芯的日历寿命，且测试结果与传统方法差异值小，在可接受范围内，保证了测试结果的准确性。

44、2.本发明提供的日历寿命的测试方法，通过控制85％<c％≤101％；尤其是c％为99％-100％；和/或，控制对照电芯和待测电芯为相同型号的电芯均可以进一步缩短与传统方法差异值，测试结果的准确度更高。

45、3.本发明提供的日历寿命的测试方法，通过采用所述充放电循环处理包括如下步骤：(1)第一次静置步骤，(2)放电步骤，(3)第二次静置，(4)充电步骤，重复(1)～(4)步骤，采用该方法，以及通过控制静置时间、充放电电流、充放电温度等条件均可以进一步缩短与传统方法差异值，提高测试结果的准确性，尤其是在待测电芯在充放电循环处理中，通过控制放电步骤的电流为0.8-1.2c，或者控制充电步骤的充电电流为0.8-1.2c，或者控制第一次静置步骤、放电步骤或者充电步骤的温度为25-30℃，测试结果的准确度更高。

46、4.本发明提供的日历寿命的测试方法，s1步骤中还包括将对照电芯的容量保持率与实际日历寿命测试处理的存储总时间的相关性进行多项式拟合；s2步骤中还包括将待测电芯充放电循环处理过程中容量保持率与充放电循环处理时间的相关性进行多项式拟合，研究发现，当拟合参数，100倍a1与a2之比为1:9-9:1；和/或，10倍b1与b2之比为1:9-9:1时，测试结果的准确度更高。

47、5.本发明提供的日历寿命的测试方法，s2步骤中还包括还包括在存储时间至少为120天(例如120-210天)时，将待测电芯在实际日历寿命测试过程中容量保持率与实际日历寿命测试中的存储总时间的相关性进行多项式拟合，得到式(iii)所示的模型，y3＝a3x32+b3x3+c3 (iii)；其中y3为容量保持率，x3为实际日历寿命测试处理时间，a3、b3、c3为拟合参数；根据模型计算容量保持率达到70-85％时对应的测试时间为循环寿命t2，通过上述步骤能够进一步缩短测试周期。