[发明专利]一种锂离子电池可逆锂消耗量的评价方法及系统

说明书

本发明实施例提供的锂离子电池可逆锂消耗量的评价方法及系统，包括：对待测电池进行恒流限压充电，直至充电状态达该电压下饱和；按预设时间间隔，反复对充电后的待测电池进行恒流放电后对其进行拆解，获取双面涂覆的正极极片；将正极极片处理成单面涂覆的正极极片之后，与锂金属片组装成半电池；进行恒流限压充电，直至半电池的充电状态饱和之后，获取充电容量；对充电后的半电池进行恒流放电，获取放电容量；根据充电容量和放电容量，确定待测电池的可逆锂消耗量。本发明实施例通过对待测电池进行充放电控制后，重新组建半电池，并获取半电池的充电容量和放电容量，以实现包括负极可逆锂消耗和正极可逆锂消耗的总量，有效的提高了检测准确度。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种锂离子电池可逆锂消耗量的评价方法及系统。

背景技术

锂离子电池作为一种新型高能绿色电池，由于被广泛的应用于笔记本电脑、移动电话和新能源电动车等领域，因此这对锂离子电池能量密度、循环寿命、成本以及安全性等提出了更高的要求。

目前，国内外动力电池主要采用三元层状正极材料或磷酸铁锂正极材料和石墨负极，其能量密度≤230Whkg^-1。为了进一步提高单体电池的能量密度，使其达到350Whkg^-1甚至更高的目标，需要有更高比容量的电极材料和负极应用到锂离子电池领域。其中，高镍单晶三元和富锂锰基这两种正极材料由于在高电压时，正极材料可以释放高的比容量。

大量的研究表明，经过长期高压或高温循环老化后，由于电解液的分解在正极表面产生了非电化学活性的物质，如Li₂CO₃、LiF、Li₂O、LiOH等无机物以及ROCO₂Li、ROLi、(ROCO₂Li)₂等有机物，消耗掉了大量的活性锂。加之正极界面成膜(CEI膜)也是锂离子电池容量损失和阻抗增大的原因之一。与传统石墨负极材料相比，在常温条件下，Si和Li形成Li_3.75Si，其理论比容量可达3580mAhg^-1，且硅碳或硅氧碳材料比容量远大于石墨负极，因此上述几种高容量电极材料受到研究者的广泛关注。

对于负极材料而言，其在电池的首次充电过程中，会由于固体电解质膜的生成消耗部分的活性锂，导致首次库伦效率降低。此外，在循环过程中，高容量负极不稳定的SEI膜导致电解液在负极表面不断被消耗，还原产生了大量的SEI膜，同样不断消耗大量的活性锂，导致电池循环容量快速衰减和阻抗不断增大。如何准确的评价活性锂的消耗量，降低或者弥补这部分锂损失是当今研究的热点。。

为了准确的评价锂离子电池中活性锂的消耗量，目前主要有如下方法：原子吸收或发射法以及三电极方法。

其中，原子吸收或发射法通过对拆解的正极材料或负极进行预处理，通过原子吸收/发射检测正极中锂含量或负极中剩余锂含量。如现有技术中记载了一种采用原子吸收或发射光谱分析锂离子电池负极所消耗的可逆锂含量的检测方法，该方法采用的有损检测方法，其预处理过程复杂且对正极极片活性锂的消耗无法检测。

另外，现有技术中记载了一种三电极方法，提出利用在充放电循环过程中，正极中可脱嵌锂逐渐减少，可嵌入到石墨中的锂减少，导致石墨的脱嵌锂平台部分消失的原理，通过石墨的三个平台来量化电池正极的可逆锂损失。但是该方法仅仅基于负极结构未坍塌情况且负极阻抗未变化下计算可逆锂量。

电解液在正极表面的氧化或在负极表面的还原，均导致电池的中的可逆锂的不断消耗，从而使得电池的容量衰减和内阻增大，但是前面提到的技术均无法实现对其准确的有效测定。有鉴于此，亟需提供一种更有效、精确的锂离子电池中可逆锂消耗量的检测方法。

发明内容

本发明实施例提供一种锂离子电池可逆锂消耗量的评价方法及系统，用于克服或部分解决现有技术在锂离子电池可逆锂消耗量的评价中存在的运算效率低、检测精度差等缺陷。