一种电池极片不可逆膨胀的分解方法技术

本发明专利技术提供了一种电池极片不可逆膨胀的分解方法。该分解方法包括：步骤S1，测试并计算标准极片的表观体积V

【技术实现步骤摘要】
一种电池极片不可逆膨胀的分解方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池检测表征
，具体而言，涉及一种电池极片不可逆膨胀的分解方法。

技术介绍

[0002]锂离子动力电池在使用过程中会发生电池鼓胀，既影响电池的寿命和倍率性能，也会由于其鼓胀超过模组框架而发生模组框架的破坏，进而引发安全事故，因此研究动力电池全生命周期内的膨胀力变化规律对于提升电池性能及安全具有重要意义。
[0003]锂离子的膨胀可以分为软膨胀和硬膨胀，软膨胀指的是电池产气，主要原因是电芯内部水含量超标、副反应、电解液分解等。硬膨胀指的是电池极片变厚，通常硬膨胀分为两类，即可逆膨胀和不可逆膨胀。
①
可逆膨胀：由于锂离子的嵌入和脱出会带来电芯厚度的变化，即电芯充电时，锂离子从正极脱出并嵌入负极，引起负极层间距增大，从而出现膨胀现象；
②
不可逆膨胀：电芯在循环或存储过程中发生的极片不可逆增厚，导致不可逆膨胀的原因有材料晶体结构变化、SEI/CEI增长、粘结剂失效、颗粒破碎、析锂等等。
[0004]目前，电芯膨胀方面，对于产气膨胀和可逆膨胀研究较多，机理已经较清楚，利用开口化成工艺和一定的群裕度设计可以有效避免产气膨胀和可逆膨胀对电芯性能造成影响。然而，对于电芯的不可逆硬膨胀研究较少，由于其机理复杂，其机理尚不十分清楚，因此通过一定的分析测试手段，对极片硬膨胀因子进行分解，明确各膨胀因子占比，可以对电芯硬膨胀机理的研究提供数据支持，对于锂离子电池全生命周期膨胀机理研究具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种电池极片不可逆膨胀的分解方法，以解决现有技术中无法对电池极片不可逆膨胀实现准确分解的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电池极片不可逆膨胀的分解方法，该分解方法包括：步骤S1，测试并计算标准极片的表观体积V
b
、孔体积V
b2
、粘结剂体积V
b3
、真体积V
b1
、活性材料的晶胞体积V0；步骤S2，测试并计算待测极片的表观体积V、孔体积V2、溶胀后的粘结剂体积V3、真体积V1、活性材料的晶胞体积V5；步骤S3，利用计算公式V4＝V
‑
V1‑
V2‑
V3计算待测极片的CEI/SEI体积V4；步骤S4，计算待测极片的真体积V1、溶胀后的粘结剂体积V3、孔体积V2、CEI/SEI体积V4相对于标准极片中的增长量和增长量占比。
[0007]进一步地，标准极片的表观体积的测试方法包括：标准极片的样本选自未经组装的待测极片的正极极片和/或负极极片，样本由集流体和活性层组成；对样本进行冲压，得到面积为S的标准极片，测量标准极片的厚度，记为h
b
；标准极片的表观体积的计算公式为V
b
＝S(h
b
‑
h0)，其中h0为集流体的厚度。
[0008]进一步地，标准极片的孔体积的计算公式为V
b2
＝V
b
×
P0，其中，P0为标准极片的孔隙率。
[0009]进一步地，标准极片的粘结剂体积的计算公式为V
b3
＝V
b
×
x，其中，x为活性层中粘结剂的体积占比。
[0010]进一步地，标准极片的真体积通过公式V
b1
＝V
b
‑
V
b2
‑
V
b3
计算得到。
[0011]进一步地，待测极片的表观体积的测试方法包括：采用碳酸二甲酯对待测极片的样本进行除杂处理后干燥，得到清洁样本；对清洁样本进行冲压得到面积为S的待测极片，待测极片的表观体积的计算公式为V＝S(h
‑
h0)，其中，h为待测极片的厚度。
[0012]进一步地，待测极片的孔体积的计算公式为V2＝V
×
P，其中，P为待测极片的孔隙率。
[0013]进一步地，待测极片的溶胀后的粘结剂体积计算公式为V3＝V
b3
×
(1+y)，其中，y为待测极片的粘结剂溶胀实验得到的粘结剂的体积溶胀率。
[0014]进一步地，待测极片的真体积的计算公式为V1＝V
b1
×
(V5/V0)。
[0015]进一步地，步骤S1和步骤S2均通过XRD测试得到对应的晶胞体积V0和V5。
[0016]应用本专利技术的技术方案，本申请提取了锂离子电池极片不可逆膨胀的关键因子；建立锂离子电池极片不可逆硬膨胀分解方法，将不可逆膨胀分解为材料真体积、孔体积、粘结剂体积、CEI/SEI体积四个关键因子；对各膨胀关键因子进行表征，提高测试准确性；通过设置标准极片，可以准确测得材料真体积和CEI/SEI体积；实现检测膨胀因子在电池生命周期中的演变规律，为进一步探究硬膨胀机理提供指导，比如研究抑制电池膨胀的方案，降低由于电池膨胀导致的安全风险。
附图说明
[0017]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：
[0018]图1示出了本专利技术实施例1中正极各膨胀因子体积；
[0019]图2示出了本专利技术实施例1中正极各膨胀因子体积增长量占比；
[0020]图3示出了本专利技术实施例1中负极各膨胀因子体积；
[0021]图4示出了本专利技术实施例1中负极各膨胀因子体积增长量占比。
具体实施方式
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0023]如
技术介绍
所分析的，现有技术中存在无法对电池极片不可逆膨胀实现准确分解的问题，为了解决这一问题，本申请提供了一种电池极片不可逆膨胀的分解方法。
[0024]在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种电池极片不可逆膨胀的分解方法，该分解方法包括：步骤S1，测试并计算标准极片的表观体积V
b
、孔体积V
b2
、粘结剂体积V
b3
、真体积V
b1
、活性材料的晶胞体积V0；步骤S2，测试并计算待测极片的表观体积V、孔体积V2、溶胀后的粘结剂体积V3、真体积V1、活性材料的晶胞体积V5；步骤S3，利用计算公式V4＝V
‑
V1‑
V2‑
V3计算待测极片的CEI/SEI体积V4；步骤S4，计算待测极片的真体积V1、溶胀后的粘结剂体积V3、孔体积V2、CEI/SEI体积V4相对于标准极片中的增长量和增长量占比。
[0025]导致锂离子电池不可逆硬膨胀的主要原因有材料晶体结构变化、SEI/CEI增长、粘
结剂失效、颗粒破碎、析锂等等，这其中材料晶体结构变化、SEI/CEI增长、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池极片不可逆膨胀的分解方法，其特征在于，所述分解方法包括：步骤S1，测试并计算标准极片的表观体积V
b
、孔体积V
b2
、粘结剂体积V
b3
、真体积V
b1
、活性材料的晶胞体积V0；步骤S2，测试并计算待测极片的表观体积V、孔体积V2、溶胀后的粘结剂体积V3、真体积V1、活性材料的晶胞体积V5；步骤S3，利用计算公式V4＝V
‑
V1‑
V2‑
V3计算待测极片的CEI/SEI体积V4；步骤S4，计算所述待测极片的真体积V1、溶胀后的粘结剂体积V3、孔体积V2、CEI/SEI体积V4相对于标准极片中的增长量和增长量占比。2.根据权利要求1所述的分解方法，其特征在于，所述标准极片的表观体积的测试方法包括：所述标准极片的样本选自未经组装的待测极片的正极极片和/或负极极片，所述样本由集流体和活性层组成；对所述样本进行冲压，得到面积为S的标准极片，测量所述标准极片的厚度，记为h
b
；所述标准极片的表观体积的计算公式为V
b
＝S(h
b
‑
h0)，其中h0为集流体的厚度。3.根据权利要求1所述的分解方法，其特征在于，所述标准极片的孔体积的计算公式为V
b2
＝V
b
×
P0，其中，P0为所述标准极片的孔隙率。4.根据权利要求2所述的分解方法，其特征在于，所述标...

【专利技术属性】
技术研发人员：张震，丰平，徐中领，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：