一种快速评估锂离子电池体系稳定性的方法与流程

本发明属于锂电池，尤其涉及一种快速评估锂离子电池体系稳定性的方法。

背景技术：

1、在锂离子电池产品开发过程中，往往需要通过大量的实验及长时间的测试来全面评估体系稳定性，锂离子电池体系不仅与正极、负极、电解液、隔膜等关键组成材料息息相关，而且还受结构设计及工艺过程的影响。

2、现有评价锂离子电池体系稳定性的方法主要是通过改变电池温度、压力、充放电电压及电流等条件来对电池进行循环加速测试。专利申请公布号为cn115656849a的专利文献公开了一种锂离子电池体系稳定性的测试方法，包括：s10、在预设温度下，以第一预设电流对锂离子电池进行恒流充电至锂离子电池达到充电终止电压再对所述锂离子电池进行恒压充电，所述预设温度的范围为45℃～60℃，所述第一预设电流为小电流；

3、s11、以第一预设时长对所述锂离子电池进行静置；s12、重复步骤s10和步骤s11并实时记录所述锂离子电池每次充电的充电终止电压直至记录的所述充电终止电压达到或者低于预设电压值，记录重复次数，所述预设电压值低于所述锂离子电池的规定上限电压。上述专利技术主要通过在预设高温下锂离子电池的高电压区间进行小电流间歇充电，该方法能够避免对电池过充而产生析锂对体系稳定性判断造成影响。但是，这些条件的改变可能会导致锂离子电池体系内部所发生的化学反应与实际循环制式下发生的衰减反应不一致，进而导致与电池的实际体系稳定性偏差较大。

4、如何快速对电池体系稳定性的评估，寻找准确有效的评判方法，已成为行业内亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，通过对比实际循环制式下锂离子电池不同体系相同循环次数对应的放电休眠后电压变化率大小，快速判断锂电池体系稳定性能。

2、本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，在预设温度环境下，以实际循环制式对不同体系的锂离子电池进行充放电测试，对比不同体系循环x次的放电休眠后电压变化率ux％，如果在相同的循环次数放电休眠后电压变化率越大，说明锂离子电池内部积累在负极附近的锂离子越多，锂离子在液相中的扩散所受阻力越大，同时伴随副反应的发生，说明体系的极化越大，内部可用锂离子减少，体系越不稳定，具体步骤如下：

3、步骤1、按照锂离子电池生产制造流程得到不同体系的锂离子电池；

4、步骤2、在预设温度环境下，以实际充电循环制式对步骤1中得到的不同体系的锂离子电池进行充电测试，充电休眠时间为t1，再以实际放电循环制式进行放电测试，放电休眠时间为t2，此为一个完整循环，首次放电休眠后电压记为u1；

5、步骤3、按照步骤2重复进行循环x次，导出循环数据并收集每次放电休眠t2后对应的电压ux；

6、步骤4、将步骤3得到的ux减去步骤2首次放电休眠后电压u1得到循环x次的电压变化值△ux，再将△ux除以循环次数x得到循环x次的电压变化率ux％，即ux-u1＝△ux；△ux/x＝ux％；

7、步骤5、以电芯循环次数x为横坐标，步骤4得到的ux％为纵坐标，绘制u％-x曲线；

8、步骤6、对比不同体系循环x次的放电休眠后电压变化率ux％，体系1对应的电压变化率为ux％1，体系2对应的电压变化率为ux％2；

9、若ux％1＞ux％2，则所述体系1的稳定性能劣于体系2的稳定性能；

10、若ux％1＜ux％2，则所述体系1的稳定性能优于体系2的稳定性能；

11、若ux％1＝ux％2，则所述体系1的稳定性能与体系2的稳定性能相近。

12、优选地，步骤1所述不同体系的锂离子电池包括不同的正极材料、不同的负极材料、不同的隔膜、不同的电解液、不同的箔材、不同的辅材、不同的材料配方、不同的制作工艺或不同的结构设计构成的锂离子电池，变量可以是上述的一种或多种。

13、优选地，步骤2所述预设温度为25-60℃；实际循环制式指的是在电池开发时，针对不同客户需求制定的充电和放电循环制式，包括充电截止电压、放电截止电压、充电电流和放电电流以及充放电休眠时间t1、t2内容。

14、优选地，步骤2所述实际充电循环制式为0.8c恒流充电至4.2v，然后转为恒压充电，电流降至0.5c时再以0.5c恒流充电至4.45v，上限电压4.45v，然后恒压充电，电流降至0.05c时停止，充电休眠时间5min，然后以0.5c进行恒流放电，直至达到下限电压3.0v，放电休眠时间5min。

15、优选地，步骤6所述循环次数x大于等于总循环次数的10％，不超过总循环次数的50％。

16、优选地，所述正极材料包括钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂或锰酸锂的一种或多种；负极材料包括石墨或硅负极的一种或多种。

17、有益效果：与现有技术相比较，本发明根据锂电池放电休眠后的电压电压变化率来判断锂离子电池体系稳定性具有可行性；对锂电池放电休眠后电压的记录及后续处理简单方便，具有强实现性，适用于各种锂离子电池体系稳定性的判断，可指导研发人员优化电池体系设计，有效缩短测试时间、电池体系及产品开发周期，提高研发效率；采用实际循环制式，克服了现有技术存在无法实现与实际使用过程中性能一致的缺陷。

技术特征：

1.一种快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，其特征是：在预设温度环境下，以实际循环制式对不同体系的锂离子电池进行充放电测试，对比不同体系循环x次的放电休眠后电压变化率ux％，如果在相同的循环次数放电休眠后电压变化率越大，说明锂离子电池内部积累在负极附近的锂离子越多，锂离子在液相中的扩散所受阻力越大，同时伴随副反应的发生，说明体系的极化越大，内部可用锂离子减少，体系越不稳定，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，其特征是：步骤1所述不同体系的锂离子电池包括不同的正极材料、不同的负极材料、不同的隔膜、不同的电解液、不同的箔材、不同的辅材、不同的材料配方、不同的制作工艺或不同的结构设计构成的锂离子电池，变量可以是上述的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，其特征是：步骤2所述预设温度为25-60℃；实际循环制式指的是在电池开发时，针对不同客户需求制定的充电和放电循环制式，包括充电截止电压、放电截止电压、充电电流和放电电流以及充放电休眠时间t1、t2内容。

4.根据权利要求1或2所述的快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，其特征是：步骤2所述实际充电循环制式为0.8c恒流充电至4.2v，然后转为恒压充电，电流降至0.5c时再以0.5c恒流充电至4.45v，上限电压4.45v，然后恒压充电，电流降至0.05c时停止，充电休眠时间5min，然后以0.5c进行恒流放电，直至达到下限电压3.0v，放电休眠时间5min。

5.根据权利要求1所述的快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，其特征是：步骤6所述循环次数x大于等于总循环次数的10％，不超过总循环次数的50％。

6.根据权利要求2所述的快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，其特征是：所述正极材料包括钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂或锰酸锂的一种或多种；负极材料包括石墨或硅负极的一种或多种。

技术总结
本发明涉及一种快速评估锂离子电池体系稳定性的方法，其特征是：在预设温度环境下，以实际循环制式对不同体系的锂离子电池进行充放电测试，对比不同体系循环x次的放电休眠后电压变化率Ux％，如果在相同的循环次数放电休眠后电压变化率越大，说明锂离子电池内部积累在负极附近的锂离子越多，锂离子在液相中的扩散所受阻力越大，同时伴随副反应的发生，说明体系的极化越大，内部可用锂离子减少，体系越不稳定。本发明根据锂电池放电休眠后的电压变化率来判断锂离子电池体系稳定性具有可行性；适用于各种锂离子电池体系稳定性的判断，有效缩短测试时间、电池体系及产品开发周期，提高研发效率。

技术研发人员：王亚,郭立超,郭纪,孔令丽,张志荣,郝琦
受保护的技术使用者：天津聚元新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21