分析电芯内部电解液分布状态的方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种分析电芯内部极片表面电解液浓度的方法及其应用。其中，该方法包括：通过对电芯内部极片表面残留的电解液成分进行定性定量分析，从而获得电芯内部电解液的分布状态。通过以电芯内部极片为检测对象，直接对极片上残留的电解液成分进行定性和/或定量测定，根据测定所得数据即可直接获得电芯内部电解液的分布状态。根据电芯内部电解液的分布均匀程度和分布离散程度能够进一步表征电芯内部电解液的稳定性，通过电芯内部电解液的分布均匀程度和分布离散程度与电芯制备工艺参数之间的正相关性，用于指导优化工艺参数，改善电芯性能。善电芯性能。善电芯性能。

【技术实现步骤摘要】
分析电芯内部电解液分布状态的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种分析电芯内部极片表面电解液浓度的方法及其应用。

技术介绍

[0002]20世纪以来，随着全球工业化的扩张和人类消费水平的提高，油气资源的大量消耗带来了日益严重的大气污染和全球变暖等生态问题。随着这些问题由发达国家扩散到发展中国家，其严重性逐渐得到各个国家的重视，并为解决这一全球性危机而制定出了相应的产业升级规化。我国也已发布了《中国传统燃油汽车退出时间表研究》，报告指出传统燃油车最晚于2030前后退出中国市场。为填补传统燃油车的庞大市场和发展可持续能源，电动汽车行业由国家牵头展开了飞速的发展。
[0003]锂离子电池现为我国发展新能源汽车动力电池的主要方向之一。为实现电动汽车完美替代燃油汽车，则需要在电池技术上进行大量理论研究和工艺开发。现如今，市面上锂离子电池分为圆柱电池、方壳电池、软包电池等。不同工艺的电池则是为了提高电芯比容量，减少无效死体积。然而不同的工艺造成电芯内部极片呈现不同状态，不同状态下的极片也会影响电芯充放电性能和安全性能。其中原因之一就是电解液在不同状态下在电芯内部的分布状态不同。电解液分布均匀程度影响负极石墨表面SEI膜的形成，从而引发电芯各方面性能的变化。所以对于电芯内部电解液分布状态的研究可以更好地改善电芯工艺以提高电芯性能。具体分析如下：
[0004]1.目前市场上电芯类型多种多样，主要有方壳、圆柱、软包等形式，不同形式的电芯对工艺也有着不同的要求。为测试及改善电芯性能，需要进行测试方法的开发，利用原材料的特性和分析技术进行表征。电芯在进行注液、化成、二次注液等工艺步骤后，电解液在其内部浓度分布产生差异。电芯正常使用或性能测试过程中，电芯呈现密封状态，需借助电子计算机断层扫描(CT)等大型设备从外部分析电解液的分布情况。
[0005]2.锂离子电池内部充满了电解液，即使是打开电芯外壳，也无法保持电解液不流失，电解液本身也具有挥发性。如果采用局部抽取均一体积样品的方法可以进行电解液密度的测试，但是电解液密度与极片表面电解液浓度的相关性不一致。极片表面电解液浓度除了与电芯几何结构影响因素外，也会因为极片工艺中的匀浆、涂布、辊压等步骤产生差异。
[0006]综上所述，目前亟需开发一种能够对电芯内部电解液分布浓度进行检测和/或表征的方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种分析电芯内部极片表面电解液浓度的方法及其应用，以便更好地表征电芯内部电解液分布状态。
[0008]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种分析电芯内部电解液分
布状态的方法，该方法包括：通过对电芯内部极片表面残留的电解液成分进行定性定量分析，从而获得电芯内部电解液的分布状态。
[0009]进一步地，通过对电芯内部极片表面残留的锂盐进行定性定量分析，从而获得电芯内部电解液的分布状态。
[0010]进一步地，通过对电芯内部极片表面残留的锂盐进行定性定量分析，从而获得电芯内部电解液的分布状态包括：S1，对电芯内部极片表面残留的锂盐进行定性定量测试，得到极片表面电解液含量分布图；S2，通过电解液含量分布图分析电芯内部电解液的分布状态；优选地，分布状态包括分布均匀程度和/或分布离散程度。
[0011]进一步地，通过离子色谱法对电芯内部极片表面残留的锂盐进行定性定量测试，优选地，S1包括：S11，取电芯内部若干极片并对每一极片上不同位置残留的锂盐萃取到水溶液中；S12，通过离子色谱法对水溶液中的阴离子进行定量分析。
[0012]进一步地，S1包括：对若干极片中每一极片上不同位置但相同直径的圆片表面残留的锂盐萃取到水溶液中；通过离子色谱法对水溶液中的阴离子进行定量分析，得到若干极片中每一极片的圆片表面的锂盐的含量，根据如下公式(1)计算得到极片表面电解液含量分布图：
[0013][0014]式中：x
i
——第i个样品LiFSI质量，mg；
[0015]C——离子色谱法测试的LiFSI含量，mg/kg；
[0016]m
i
——第i个极片样品质量，g。
[0017]进一步地，S2包括：利用如下公式(2)，根据极片表面电解液含量分布图分析电芯内部电解液分布离散程度S；
[0018][0019]公式(2)中：S——电解液分布离散程度；
[0020]n——取样数量；
[0021]x
i
——第i个样品LiFSI质量，mg；
[0022]x——n个样品LiFSI质量算术平均值，mg；
[0023]i——样品序号；
[0024]利用如下公式(3)计算电芯内部电解液分布均匀程度RSD％；
[0025][0026]公式(3)中：RSD％——电解液分布均匀程度；
[0027]S——电解液分布离散程度；
[0028]x——n个样品LiFSI质量算术平均值，mg。
[0029]进一步地，采用超声波萃取法将每一极片上残留的锂盐萃取到水溶液中；优选地，锂盐为双氟磺酰亚胺锂。
[0030]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了一种电芯的制备工艺，该制备工艺包括辊涂隔膜工艺或喷涂隔膜工艺，根据上述方法分析电芯内部电解液分布状态，得到电芯内部电解液分布离散程度和/或均匀程度；根据电芯内部电解液分布离散程度和均匀程度，调整辊涂隔膜工艺或喷涂隔膜工艺的工艺参数进行制备，得到电芯。
[0031]进一步地，工艺参数包括热压参数、注液系数及老化时间中的至少一种。
[0032]为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，提供了一种电芯内部电解液稳定性的表征方法，通过电芯内部电解液分布离散程度和/或均匀程度来表征电芯内部电解液稳定性，其中，电芯内部电解液分布离散程度和/或均匀程度通过述方法分析得到；
[0033]进一步地，可选地，表征方法还包括：通过电化学阻抗谱绘制曲线分析电芯内部电解液稳定性。
[0034]应用本专利技术的技术方案，本申请通过以电芯内部极片为检测对象，直接对极片上残留的电解液成分进行定性和/或定量测定，根据测定所得数据即可直接获得电芯内部电解液的分布状态。根据电芯内部电解液的分布均匀程度和分布离散程度能够进一步表征电芯内部电解液的稳定性，通过电芯内部电解液的分布均匀程度和分布离散程度与电芯制备工艺参数之间的正相关性，用于指导优化工艺参数，改善电芯性能。
附图说明
[0035]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0036]图1示出了根据本专利技术实施例1的电极片取样部位示意图。
[0037]图2示出了根据本专利技术实施例1的LiFSI标准曲线校正报告结果图。
[0038]图3示出了根据本专利技术实施例1的LiFSI标准曲线结果图。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分析电芯内部电解液分布状态的方法，其特征在于，所述方法包括：通过对电芯内部极片表面残留的电解液成分进行定性定量分析，从而获得所述电芯内部电解液的分布状态。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过对电芯内部极片表面残留的锂盐进行定性定量分析，从而获得所述电芯内部电解液的分布状态。3.根据权利要求2的方法，其特征在于，通过对电芯内部极片表面残留的锂盐进行定性定量分析，从而获得所述电芯内部电解液的分布状态包括：S1，对所述电芯内部极片表面残留的锂盐进行定性定量测试，得到所述极片表面电解液含量分布图；S2，通过所述电解液含量分布图分析所述电芯内部电解液的分布状态；优选地，所述分布状态包括分布均匀程度和/或分布离散程度。4.根据权利要求3的方法，其特征在于，在所述S1中，通过离子色谱法对所述电芯内部极片表面残留的锂盐进行定性定量测试，优选地，所述S1包括：S11，取所述电芯内部若干极片并对每一所述极片上不同位置残留的所述锂盐萃取到水溶液中；S12，通过所述离子色谱法对所述水溶液中的阴离子进行定量分析。5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述S1包括：对若干极片中每一所述极片上不同位置但相同直径的圆片表面残留的所述锂盐萃取到水溶液中；通过所述离子色谱法对所述水溶液中的阴离子进行定量分析，得到若干极片中每一所述极片的所述圆片表面的所述锂盐的含量，根据如下公式(1)计算得到所述极片表面电解液含量分布图：式(1)中：x
i
——第i个样品LiFSI质量，mg；C——离子色谱法测试的LiFSI含量，mg/kg；m
i
——第i个极片样品质量，g。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇春，姚凌峰，鲍展栋，霍四平，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：