[发明专利]一种锂离子电池化成产气量检测方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池化成产气量检测方法及测量装置。

 

背景技术

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池是现代高性能电池的代表，自上个世纪90年代产业化以来，得到了迅猛的发展，因其具有高电压、比能量大、循环寿命长和安全环保等优势，一直统治着3C电子产品电源，并逐渐成为便携式电源、动力电源和储能电池的主导者。随着新能源产业的发展，人们对锂离子电池循环寿命、克比容量、安全性能、高低温性能等的要求也越来越高。

化成是锂电池生产过程中的重要工序，化成时在负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜（SEI膜）。在形成SEI膜的同时伴随着大量的负反应，会产生包括CO₂、N₂、CH₄、 C₂H₆、C₂H₄等其它气体。这些气体的产生量直接影响着电池的充放电反应和SEI膜的质量，膜的好坏也直接影响到电池的循环寿命、自放电性能、安全性等电化学性能。而不同的化成工艺产气量有大有小，形成的SEI膜有所不同，对电池的性能影响也存在很大差异。因此，探索一种高效的锂电池化成工艺就很有必要。

目前对锂电池化成工艺的优选，主要是通过后续测试电池性能来判定的。不同的化成工艺产气量有所不同，而这些产生的气体种类多，难收集，受外界影响大，收集到的气体也很难定量分析，由于这些困难，目前在该领域没有一种行之有效的方法和装置来检测电池在化成过程中的产气量。

 

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种实用的锂离子电池化成产气量检测方法及测量装置。本发明的锂离子电池化成产气量检测方法及测量装置操作步骤简便，测量准确。

本发明的方案是，一种锂离子电池化成产气量检测方法，该方法包括以下步骤：

（1）将待测锂离子电池活化，并在电池正复极上焊接金属复合带；

（2）将活化电池固定在夹具上，用导线把所述电池金属复合带连接到充放电设备正负极上；

（3）接通电源，对活化电池进行预充电，记录充电前和充电过程中所需各个时间点的数显压力表数值；

（4）根据充电前后记录的数显压力表数值，计算出各个时间点电池内部的压强，从而分析电池产气量的大小。

作为优选方案，步骤（1）的活化，其操作为：取已装配好的电池烘烤后注入电解液，然后密封电池注液孔，常温活化后在电池正负极上焊接金属复合带，得到待测活化电池。

另一优选方案，步骤（1）中，所述电池烘烤采用真空烤箱，真空度≧-0.085MPa，温度85-90℃，烘烤时间为12-15h。

另一优选方案，步骤（1）中，注入电解液时，采用在露点≦-39℃，湿度≦1RH%，温度≦20℃的干燥手套箱内操作；采用OPP米黄胶胶纸密封电池注液孔。

另一优选方案，步骤（1）中，焊接在电池正极上的为铝带，负极上的为镍带。

另一优选方案，所述充放电设备为锂电池化成测试柜，所述充放电设备还置于露点≦5℃，湿度≦20RH%，温度≦28℃的干燥车间内。

另一优选方案，步骤（3）中，所述预充电是以小电流对所述电池进行慢充电，直到45%-60%电池容量被充满。

本发明还提供一种用于锂离子电池化成产气量检测装置，该测试装置包括底板、支架及电气箱，底板上设有滑块，下夹具固定在滑块上，对应滑块固定在滑块槽内，下夹具可通过滑块后面的螺丝在滑块槽内上下移动，调整到跟电池一样的高度；所述底板上设有支架，支架下端设有上夹具，上夹具尾部为中空针管，针管套在密封橡胶圈内，上夹具头部带有螺纹，固定在支架孔内；所述支架上端设有数显压力表连接套件，套件由中空的螺栓、螺帽和气管连接而成，所述连接套件固定在支架孔内，气管连接在数显压力表上；所述底板后侧设有电气箱，在电气箱的上部设有电源开关，在所述电气箱的侧面设有出线孔。

优选地，所述数显压力表测量范围在-100KPa-100KPa，反应时间2.5ms，误差为±0.1KPa。