电池、电解液的选择方法、储能装置及用电设备与流程

本申请涉及储能，具体涉及一种电池、电解液的选择方法、储能装置及用电设备。

背景技术：

1、随着储能行业的发展，锂离子电池技术不断发展，风光发电侧其他用户场景，对锂离子储能电池提出了更低的寿命衰减幅度和更长的使用寿命的要求，同时电芯安全作为储能运行的底线，随着储能电芯的大型化，集中化，对电池的安全性能提出的较高的要求。但是目前的大型储能电池，随着能量密度越来越高，电芯集成越来越大，电芯产生的热量越来越高，守住安全这个底线的挑战越来越大。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供一种电池、储能装置及用电设备，所述电池具有优异的循环性能及过充性能。

2、本申请提供了一种电池，所述电池包括：电极组件以及电解液，所述电极组件包括依次层叠设置的正极极片、隔膜及负极极片；所述电解液至少浸润部分所述电极组件，所述电解液包括锂盐；其中，拆解满充状态下的所述电池，得到所述正极极片，将所述正极极片及所述电解液装配于扣式电池，以0.1mv/s的电位扫描速率对所述扣式电池进行线性扫描伏安法测试，所述扣式电池的峰电流密度a满足关系式：0.1macm-2≤a≤3macm-2。

3、进一步地，所述扣式电池的峰电位p满足：4.65v≤p≤4.9v。

4、进一步地，所述正极极片包括活性材料层及集流体层，所述活性材料层设置于所述集流体层的外周，所述活性材料层包括粘结剂，在所述活性材料层中，所述粘结剂的质量分数b满足关系式：2%≤b≤4%。

5、进一步地，所述扣式电池的峰电流密度a与所述粘结剂的质量分数b的比值满足关系式：0.025macm-2≤a/b≤1macm-2。

6、进一步地，所述扣式电池的峰电流密度a与所述活性材料层的单位反应面积c的比值满足关系式：0.24mam-2≤a/c≤12.32mam-2，其中，所述活性材料层的单位反应面积c为单位面积的所述活性材料层的重量w与所述活性材料层的比表面积bet的乘积。

7、进一步地，所述活性材料层的单位反应面积c满足关系式：0.1623 m²·cm-2≤c≤0.416m²·cm-2。

8、进一步地，所述活性材料层还包括活性材料，所述活性材料为磷酸铁锂，所述集流体层包括铝。

9、进一步地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。

10、本申请还提供了一种电解液的选择方法，所述电解液的选择方法包括：提供测试电池，所述测试电池包括正极极片及电解液；对所述测试电池进行充电，以使所述测试电池处于满充状态；拆解所述测试电池，得到所述正极极片，以所述正极极片为工作电极，以锂金属为对电极，将所述正极极片、锂金属及所述电解液装配于扣式电池；对所述扣式电池进行线性扫描伏安法测试，以得到所述扣式电池的峰电位p及峰电流密度a；以及选取峰电位p满足关系式：4.65v≤p≤4.9v时，峰电流密度a满足关系式：0.1macm-2≤a≤3macm-2的所述电解液。

11、进一步地，所述对所述扣式电池进行线性扫描伏安法测试，以得到所述扣式电池的峰电位p及峰电流密度a包括：以0.1mv/s的电位扫描速度对所述扣式电池进行线性扫描伏安法测试。

12、本申请还提供了一种储能装置，所述储能装置包括多个本申请提供的电池，多个所述电池相互电连接。

13、本申请还提供了一种用电设备，所述用电设备包括：设备本体以及本申请提供的储能装置，所述储能装置为所述设备本体供电。

14、在本申请中，当所述电池在满充状态下时，所述正极极片及所述负极极片将持续产生热量。通过对处于满脱锂状态的正极极片及电解液装配于扣式电池并进行线性扫描伏安法，可得到特征峰，表明电解液中的官能团如双键、环状结构等发生聚合反应，以生成钝化膜并附着于正极极片的表面上，对正极极片上的高价态的过渡金属氧化物进行钝化，换言之，所述电解液具有钝化正极极片的功能，当所述电解液及所述正极极片装配于所述电池时且所述电池处于过充状态，所述电解液生成钝化膜并钝化了正极极片与电解液之间的界面，避免电解液中的溶剂分子与正极极片上的过渡金属氧化物直接接触继续发生反应，从而减少反应热的产生，避免所述电池在过充过程中发生热失控的情况，降低了所述电池由于过充而发生热失控、着火或者爆炸的风险，提高了所述电池的安全性能。其中，所述钝化膜为固体电解质界面膜（solid electrolyte interface，sei膜），生成的sei膜将阻止电解液与正极极片的反应而避免产生更多的反应热，有利于改善所述电池的过充性能。当所述扣式电池的峰电流密度a满足关系式：0.1macm-2≤a≤3macm-2，所述扣式电池的峰电流密度a在合理的范围内，则所述电池在过充状态下生成的钝化膜的厚度在合理的范围内，所述钝化膜既能钝化所述正极极片，又能避免所述钝化膜过厚而增大了所述活性离子在电解液中移动的阻力，避免所述钝化膜阻止所述电解液与所述正极极片的反应，缩短了所述电池发生过充电的时间，从而避免产生更多的反应热及焦耳热，避免设置于所述正极极片与所述负极极片之间的隔膜被熔破，从而避免所述电池在过充过程中发生热失控的情况。当所述扣式电池的峰电流密度a大于3macm-2时，所述扣式电池的峰电流密度a的值过大，则所述电池在过充状态下生成的钝化膜的厚度过大， 所述电解液对所述正极极片的钝化程度过大，使得所述电池在继续充电的过程中，活性离子在所述电解液中的移动的阻抗过大，使得产生焦耳热，增多了所述电池在过充过程中产生的热量。当所述扣式电池的峰电流密度a小于0.1macm-2时，所述扣式电池的峰电流密度a的值过小，则所述电池在过充状态下生成的钝化膜的厚度过小，使得所述钝化膜难以钝化所述正极极片，所述正极极片仍能与电解液继续反应而产生较多的反应热。所述电池具有优异的循环性能及过充性能。

技术特征：

1.一种电池，其特征在于，所述电池包括：

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述扣式电池的峰电位p满足：4.65v≤p≤4.9v。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极极片包括活性材料层及集流体层，所述活性材料层设置于所述集流体层的外周，所述活性材料层包括粘结剂，在所述活性材料层中，所述粘结剂的质量分数b满足关系式：2%≤b≤4%。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述扣式电池的峰电流密度a与所述粘结剂的质量分数b的比值满足关系式：0.025macm-2≤a/b≤1macm-2。

5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述扣式电池的峰电流密度a与所述活性材料层的单位反应面积c的比值满足关系式：0.24mam-2≤a/c≤12.32mam-2，其中，所述活性材料层的单位反应面积c为单位面积的所述活性材料层的重量w与所述活性材料层的比表面积bet的乘积。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述活性材料层的单位反应面积c满足关系式：0.1623m²·cm-2≤c≤0.416m²·cm-2。

7.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述活性材料层还包括活性材料，所述活性材料为磷酸铁锂，所述集流体层包括铝。

8.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。

9.一种电解液的选择方法，其特征在于，所述电解液的选择方法包括：

10.根据权利要求9所述的电解液的选择方法，其特征在于，所述对所述扣式电池进行线性扫描伏安法测试，以得到所述扣式电池的峰电位p及峰电流密度a包括：以0.1mv/s的电位扫描速度对所述扣式电池进行线性扫描伏安法测试。

11.一种储能装置，其特征在于，所述储能装置包括多个如权利要求1-8所述的电池，多个所述电池相互电连接。

12.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括：

技术总结
本申请涉及一种电池、电解液的选择方法、储能装置及用电设备，所述电池包括电极组件以及电解液，所述电极组件包括依次层叠设置的正极极片、隔膜及负极极片；所述电解液至少浸润部分所述电极组件，所述电解液包括锂盐；其中，拆解满充状态下的所述电池，得到所述正极极片，将所述正极极片及所述电解液装配于扣式电池，以0.1mV/s的电位扫描速度对所述扣式电池进行线性扫描伏安法测试，所述扣式电池的峰电流密度a满足关系式：0.1mAcm<supgt;‑2</supgt;≤a≤3mAcm<supgt;‑2</supgt;。所述电池具有优异的循环性能及过充性能。

技术研发人员：林秉呈,徐坤,贾诗泽
受保护的技术使用者：深圳海辰储能控制技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15