[发明专利]辨别锂离子电池正极材料组份的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的辨别方法，特别是一种对混合组份的锂离子电池正极材料的定性辨别方法。

背景技术

锂离子电池由于其优异的电性能被认为是为新能源汽车提供动力的最佳选择之一，与之相关的一些产业的发展更是方兴未艾，正极材料、负极材料、隔膜、电解液等相关企业迅速崛起，相比于其他锂离子电池原材料，正极的种类更多，如尖晶锰酸锂、钴酸锂、多种不同的组成比例的三元材料、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂等，目前已经商业化的为前四种，为抢占正极材料市场份额，多数正极材料的厂家均在同时生产或研发多种类型的正极材料，因此正极材料生产厂商有可能会出现物料混杂现象，这不仅会导致严重的品质事故，同时也大幅度增加了生产成本。因此通过某一些手段迅速鉴定混合正极材料或未知的正极物料的组份显得尤为重要。现有技术鉴别物料组份的方法是通过X射线粉末衍射、红外光谱或荧光光谱仪器检测鉴别其组份，在上述方法中，X射线粉末衍射法可鉴别物相，但不适合普及于非专业人员，同时在多种物料混杂的情况下，衍射峰繁杂且重叠，不易辨别；红外光谱对无机材料辨别能力较弱；荧光光谱可辨别组份，但正极材料所有过渡金属的主元素为Ni、Co、Mn、Fe、V，即使可辨别组份也无法辨别物相，对镍钴锰酸锂来讲更为困难，因为镍钴锰酸锂的组份均为镍钴锰，但其比例不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种辨别锂离子电池正极材料组份的方法，要解决的问题是准确、快捷鉴别正极材料的组份。

本发明采用以下技术方案：一种辨别锂离子电池正极材料组份的方法，包括以下步骤：一、将单一正极材料制作的锂离子电池进行充放电循环，将充放电循环的数据，以横坐标为电压，纵坐标为比容量作图，得到电压和比容量关系的曲线，电压和比容量关系曲线进行微分处理，得到以横坐标为电压，纵坐标为过渡金属组份强度的锂离子电池正极材料的标准容量微分图谱；二、将待判别的锂离子电池正极材料组份的正极材料制作电池；三、将电池进行充放电循环，将第1至10次循环中的某次循环的数据，以横坐标为电压，纵坐标为比容量作图，得到电压和比容量关系的曲线，电压和比容量关系曲线进行微分处理，得到以横坐标为电压，纵坐标为过渡金属组份强度的锂离子电池正极材料的容量微分图谱；四、将容量微分图谱中纵坐标出现的特征峰所对应的横坐标电压值，对照标准容量微分图谱，鉴别锂离子电池正极材料的组份。

本发明的充放电循环以＞0至＜1.0mA/cm²的电流密度，充放电电压为范围为2.0～5.0V。

本发明采用第1次循环中数据得到标准容量微分图谱和容量微分图谱。

本发明充放电循环以0.05mA/cm²的电流密度，充电至5.0V，放电至2.0V。

本发明的方法将电压值从大到小制成电压值比色卡，再将电压值比色卡设置在横坐标表示的电压值的容量微分图谱上。

本发明的锂离子电池正极材料锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸锰锂、磷酸钒锂、磷酸铁锰锂和磷酸钒锂中的两种以上。

本发明的锰酸锂标准容量微分图谱上，对应三价锰离子到二价锰离子过程，在电压2.6-3.0V区域表现为一个特征峰，对应四价锰离子到三价锰离子过程，电压3.9-4.2V区域表现为分裂的双峰；所述磷酸铁锂标准容量微分图谱上，对应三价铁离子到二价铁离子过程，在电压3.0-3.4V区域表现为一个特征峰；所述三元材料标准容量微分图谱上，对应四价镍离子到三价镍离子再到二价镍离子过程，在电压3.4-3.8V区域表现为一个特征峰；所述钴酸锂标准容量微分图谱上，对应四价钴离子到三价钴离子过程，在电压3.7-3.9V区域表现为一个特征峰；所述镍锰酸锂标准容量微分图谱上，对应四价镍离子到三价镍离子再到二价镍离子过程，在电压4.5-4.7V区域表现为一个特征峰。

本发明与现有技术相比，简单快捷、成本低廉，协助人员将物料分类，避免品质风险易于普及于非专业人士，是一种快速定性鉴别正极物料组份的新方法，具有极大的推广价值。

附图说明

图1是本发明的电压值比色卡图片。

图2是本发明实施例1的正极材料尖晶石锰酸锂、磷酸铁锂、三元镍钴锰酸锂三种物料混合后容量微分特征图谱。

图3是本发明实施例2的正极材料三元镍钴锰酸锂、尖晶石锰酸锂两种物料混合后容量微分特征图谱。

图4是本发明实施例3的正极材料磷酸铁锂容量微分特征图谱。