一种锂离子电池负极与电解液界面的评价方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，包括：选取单面涂覆的某一批次负极极片，采用某种电解液，组装成对称电池；静置一段时间后，给所述对称电池施加一个恒定电流，进行循环性能测试；绘制所述对称电池的极化电压随测试时间的变化曲线；对该批次负极极片与该种电解液界面形成的SEI膜的稳定性以及该批次负极极片的活性材料与该种电解液的相容性进行分析判断；选取单面涂覆的同一批次负极极片，采用其它不同种类的电解液，组装成对称电池，重复上述步骤。本发明专利技术不仅能够有效地评价电池负极与电解液界面形成的SEI膜的稳定性，还能够有效地评价负极活性材料与电解液的相容性，同时也有利于缩短电解液的筛选时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池检测
，具体是一种锂离子电池负极与电解液界面的评价方法。
技术介绍
在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固相/液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征，是电子绝缘体却是Li+的优良导体，Li+可以经过该钝化层而自由地嵌入和脱出，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”（solidelectrolyteinterface），简称SEI膜。SEI膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响。一方面，SEI膜的形成消耗了部分锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的充放电效率；另一方面，SEI膜具有有机溶剂不溶性，在有机电解质溶液中能稳定存在，并且溶剂分子不能通过该层钝化膜，从而能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。目前关于SEI膜的形成机理、组成成分的研究较多，但是关于SEI膜稳定性的评价方法较少，关于负极活性材料与电解液的相容性的检测手段也较少，因此探究出一种有效评价锂离子电池负极与电解液界面的新方法具有很强的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，判断锂离子电池负极与电解液界面形成的SEI膜的稳定性以及负极活性材料与电解液的相容性。本专利技术的技术方案为：一种锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，采用对称电池循环性能测试法，包括以下步骤：（1）选取单面涂覆的某一批次负极极片，采用某种电解液，组装成对称电池；（2）静置一段时间后，给所述对称电池施加一个恒定电流，在一定的测试温度下，按照预设的沉积溶出时间进行循环性能测试；（3）绘制所述对称电池的极化电压随测试时间的变化曲线；（4）根据所述对称电池的极化电压随测试时间的变化曲线，对该批次负极极片与该种电解液界面形成的SEI膜的稳定性以及该批次负极极片的活性材料与该种电解液的相容性进行分析判断；（5）选取单面涂覆的同一批次负极极片，采用其它不同种类的电解液，组装成对称电池，重复上述步骤（2）～（4）。所述的锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，还包括：通过比较同一批次负极极片与不同种类电解液界面形成的SEI膜的稳定性以及同一批次负极极片的活性材料与不同种类电解液的相容性，对电解液进行筛选。所述的锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，步骤（1）中，所述对称电池为CR2016型扣式对称电池。所述的锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，步骤（2）中，所述恒定电流的密度为0.1～0.5mA·cm-2。所述的锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，步骤（2）中，所述测试温度为25～65℃。所述的锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，步骤（2）中，所述沉积溶出时间为2～15h。本专利技术的有益效果为：由上述技术方案可知，本专利技术不仅能够有效地评价电池负极与电解液界面形成的SEI膜的稳定性，还能够有效地评价负极活性材料与电解液的相容性，同时也有利于缩短电解液的筛选时间。附图说明图1是本专利技术的实施例1中电池极化电压随测试时间的变化曲线；图2是本专利技术的实施例2中电池极化电压随测试时间的变化曲线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例进一步说明本专利技术。实施例1：在锂离子电池生产线上选择某一批次单面涂覆的负极极片，采用电解液A，组装成CR2016型扣式对称电池；静置一段时间后，对该对称电池施加密度为0.25mA·cm-2的恒定电流，测试温度为25℃，沉积溶出时间为6h，进行循环性能测试，分析极化电压的变化趋势。注：对称电池指的是两个极片完全一样的电池；沉积溶出时间指的是经历一次充放电循环的时间。如图1所示，随着测试时间的延长，该对称电池的极化电压趋于稳定，稳定值为30mV。随着金属锂不断地沉积溶出，在这个过程中会有锂枝晶形成，形成的锂枝晶容易穿过隔膜导致对称电池短路。在该对称电池循环了196h之后，可以看到电压为0V，说明该对称电池已经短路。实施例2：选择同一批次单面涂覆的负极极片，采用电解液B，组装成CR2016型扣式对称电池；静置一段时间后，对该对称电池施加密度为0.25mA·cm-2的恒定电流，测试温度为25℃，沉积溶出时间为15h，进行循环性能测试，分析极化电压的变化趋势。如图2所示，在600h的循环测试时间内，该对称电池的极化电压稳定在5mV。该对称电池在更为苛刻的条件下，在连续1200h以上的极化过程中，依然没有看到短路现象出现，但是极化电压从5mV增大到50mV左右。与图1比较可知，负极极片与电解液B的界面稳定性更好，相容性也更佳。以上所述实施方式仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本专利技术的权利要求书确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，其特征在于，采用对称电池循环性能测试法，包括以下步骤：（1）选取单面涂覆的某一批次负极极片，采用某种电解液，组装成对称电池；（2）静置一段时间后，给所述对称电池施加一个恒定电流，在一定的测试温度下，按照预设的沉积溶出时间进行循环性能测试；（3）绘制所述对称电池的极化电压随测试时间的变化曲线；（4）根据所述对称电池的极化电压随测试时间的变化曲线，对该批次负极极片与该种电解液界面形成的SEI膜的稳定性以及该批次负极极片的活性材料与该种电解液的相容性进行分析判断；（5）选取单面涂覆的同一批次负极极片，采用其它不同种类的电解液，组装成对称电池，重复上述步骤（2）～（4）。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极与电解液界面的评价方法，其特征在于，采用对称电池循环性能测试法，包括以下步骤：
（1）选取单面涂覆的某一批次负极极片，采用某种电解液，组装成对称电池；
（2）静置一段时间后，给所述对称电池施加一个恒定电流，在一定的测试温度下，按照预设的沉积溶出时间进行循环性能测试；
（3）绘制所述对称电池的极化电压随测试时间的变化曲线；
（4）根据所述对称电池的极化电压随测试时间的变化曲线，对该批次负极极片与该种电解液界面形成的SEI膜的稳定性以及该批次负极极片的活性材料与该种电解液的相容性进行分析判断；
（5）选取单面涂覆的同一批次负极极片，采用其它不同种类的电解液，组装成对称电池，重复上述步骤（2）～（4）。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极与电解液界面的评...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，宫璐，陶静，吴洋洋，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34