钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法与流程

本申请涉及电池，尤其涉及一种钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法。

背景技术：

1、随着电动汽车、智能电网时代的到来,锂资源短缺严重制约了锂离子电池的发展。因此,亟需发展下一代综合性能优异的储能电池体系，钠离子电池并不面临锂离子电池所面临的资源短缺问题，且钠离子电池地综合性能存在较大发展空间，对钠离子电池的研究变得越来越重要。

2、对于钠离子电池，硬碳负极的内部晶体排布无序，孔隙多；且片层间、封闭微孔、表面缺陷位点均可以提供储钠容量，被认为是最具潜力的钠离子电池负极材料。但是在制备纽扣电池对硬碳负极嵌钠容量进行评估时，由于极化的存在，会使所得到的容量测试结果低于实际容量。

3、如何解决上述问题，实现对钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的有效测定，是本领域技术人员需要考虑的。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的问题，本申请实施例提供一种可以有效测量实际嵌钠容量的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法。

2、本申请实施例提供一种钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，包括如下步骤：

3、提供多个以硬碳极片和钠片为正负极的测试用电池；

4、利用电化学工作站对多个所述测试用电池进行恒流放电，设置截止克容量为所述恒流放电对应的截止条件，使每个所述测试用电池对应有一个所述截止克容量的值，每个所述截止克容量的值均为已知数，多个所述测试用电池所分别对应的所述截止克容量的值不完全相同；

5、对放电后的多个所述测试用电池进行电化学阻抗谱测试，得到与多个所述测试用电池分别一一对应的电化学阻抗谱；

6、对多个所述测试用电池所分别对应的每个所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较并确定其中的最大者，以所述最大者所对应的所述测试用电池的所述截止克容量作为所述测试用电池的实际克容量的参考值。

7、于一实施例中，对多个所述测试用电池所分别对应的每个所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较并确定其中的最大者，以所述最大者所对应的所述测试用电池的所述截止克容量作为所述测试用电池的实际克容量的参考值的步骤包括：

8、按照所述截止克容量的值由小到大对多个所述测试用电池进行排序，对应为x1至xn，其中n为多个所述测试用电池的总数且n为大于1的自然数，对x1至xn分别对应的所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较；

9、若出现xm对应的所述半径大于xm+1对应的所述半径，且xm所对应的所述测试用电池未出现析钠现象，则判定所述测试用电池的实际克容量介于xm对应的所述截止克容量与xm+1对应的所述截止克容量之间，其中m为小于n且大于0的自然数。

10、于一实施例中，还包括如下步骤：

11、再次提供多个以硬碳极片和钠片为正负极的测试用电池；

12、使再次提供的多个所述测试用电池对应的截止克容量的值介于xm对应的所述截止克容量与xm+1对应的所述截止克容量之间，并再次进行恒流充放电及电化学阻抗谱测试，并得到对应的电化学阻抗谱；

13、对多个所述测试用电池所分别对应的每个所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较并确定其中的最大者，以所述最大者所对应的所述测试用电池的所述截止克容量作为所述测试用电池的实际克容量的参考值。

14、于一实施例中，对多个所述测试用电池所分别对应的每个所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较并确定其中的最大者，以所述最大者所对应的所述测试用电池的所述截止克容量作为所述测试用电池的实际克容量的参考值的步骤包括：

15、按照所述截止克容量的值由小到大对多个所述测试用电池进行排序，对应为x1至xn，其中n为多个所述测试用电池的总数且n为大于2的自然数，对x1至xn分别对应的所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较；

16、若出现xm对应的所述半径大于xm+1对应的所述半径，且出现xm对应的所述半径大于xm-1对应的所述半径，同时xm所对应的所述测试用电池出现析钠现象，则判定所述测试用电池的实际克容量介于xm-1对应的所述截止克容量与x m对应的所述截止克容量之间，其中m为小于n且大于0的自然数。

17、于一实施例中，还包括如下步骤：

18、再次提供多个以硬碳极片和钠片为正负极的测试用电池；

19、使再次提供的多个所述测试用电池对应的截止克容量的值介于xm-1对应的所述截止克容量与xm对应的所述截止克容量之间，并再次进行恒流充放电及电化学阻抗谱测试，并得到对应的电化学阻抗谱；

20、对多个所述测试用电池所分别对应的每个所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较并确定其中的最大者，以所述最大者所对应的所述测试用电池的所述截止克容量作为所述测试用电池的实际克容量的参考值。

21、于一实施例中，多个所述测试用电池所分别对应的所述截止克容量的值均不相同。

22、于一实施例中，多个所述测试用电池均以相同的执行标准制备得到。

23、于一实施例中，利用电化学工作站对多个所述测试用电池进行恒流放电时，多个所述测试用电池分别对应的恒流放电电流相同，所述恒流放电电流的值的范围为50μa至200μa，多个所述测试用电池所分别对应的所述截止克容量的值的范围为200mah/g至350mah/g。

24、于一实施例中，所述电化学阻抗谱测试的频率范围为10mhz至100khz、振幅为10mv，测试电压为开路电压。

25、于一实施例中，还包括如下步骤：

26、对电化学阻抗谱测试后的多个所述测试用电池进行恒流充放电测试，设置电压为对应的截止条件，并计算进行所述恒流充放电测试后的多个所述测试用电池的充放电效率。

27、本申请的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，通过将恒流放电的截止条件由“电压为零”替换为“达到预定的克容量”，避免了因为测试用电池存在极化而导致的测试提前结束，通过测试获取更大的克容量的值。同时，在恒流放电测试结束后，获取电池的电化学阻抗谱，并结合对电池内部析钠情况的分析，从而从已有的多个所述测试用电池所分别对应的多个所述截止克容量中挑选出在理论上最接近所述测试用电池的实际克容量的一个，并以该测试克容量作为实际克容量的参考值。本申请的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，可以有效避免电池极化现象对测试的负面影响，获得与实际克容量更接近、更可靠的参考值。

技术特征：

1.一种钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，对多个所述测试用电池所分别对应的每个所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较并确定其中的最大者，以所述最大者所对应的所述测试用电池的所述截止克容量作为所述测试用电池的实际克容量的参考值的步骤包括：

3.如权利要求2所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，还包括如下步骤：

4.如权利要求1所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，对多个所述测试用电池所分别对应的每个所述电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较并确定其中的最大者，以所述最大者所对应的所述测试用电池的所述截止克容量作为所述测试用电池的实际克容量的参考值的步骤包括：

5.如权利要求4所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，还包括如下步骤：

6.如权利要求1所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，多个所述测试用电池所分别对应的所述截止克容量的值均不相同。

7.如权利要求1所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，多个所述测试用电池均以相同的执行标准制备得到。

8.如权利要求1所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，利用电化学工作站对多个所述测试用电池进行恒流放电时，多个所述测试用电池分别对应的恒流放电电流相同，所述恒流放电电流的值的范围为50μa至200μa，多个所述测试用电池所分别对应的所述截止克容量的值的范围为200mah/g至350mah/g。

9.如权利要求1所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，所述电化学阻抗谱测试的频率范围为10mhz至100khz、振幅为10mv，测试电压为开路电压。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，其特征在于，还包括如下步骤：

技术总结
本申请提供一种钠离子电池硬碳负极嵌钠容量的测定方法，包括如下步骤：提供多个以硬碳极片和钠片为正负极的测试用电池；利用电化学工作站对多个测试用电池进行恒流放电，设置截止克容量为恒流放电过程的截止条件，使每个测试用电池对应有一个截止克容量的值，每个截止克容量的值均为已知数，多个测试用电池所分别对应的截止克容量的值不完全相同；对放电后的多个测试用电池进行电化学阻抗谱测试，得到与多个测试用电池分别一一对应的电化学阻抗谱；对多个测试用电池所分别对应的每个电化学阻抗谱的第二个圆弧段对应的半径进行比较并确定其中的最大者，以所述最大者所对应的测试用电池的截止克容量作为测试用电池的实际克容量的参考值。

技术研发人员：师仁兴,陆毅,刘英伟,杨伟,缪永华
受保护的技术使用者：中天储能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15