[发明专利]一种用扣式半电池评估软包锂离子全电池性能的方法

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种用扣式半电池评估软包锂离子全电池性能的方法，步骤包括制作正极片，制作负极片，组合压实分别制作成两体系和三体系的扣式半电池，对制成的扣式半电池进行电池性能测试，本发明通过设定电解液注入比、涂覆面密度以及选用不同尺寸的负极材料和铜箔的负极组合，制成的扣式半电池可以准确地反映锂离子全电池的电池性能，提高扣式半电池数据的可靠性，并且可以评估一系列不同正极涂覆量的全电池，节省了大量的测试资源，本发明中的测试方法在三电极体系中也具有良好的适用性，缩短了扣式半电池锂离子全电池评估结果之间的差异。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是涉及一种用扣式半电池评估软包锂离子全电池性能的方法。

背景技术

以金属锂为对电极的扣式半电池在锂离子电池的研究中引起了广泛的兴趣，成为锂离子动力电池产品开发中采用的重要研究手段，但由于扣式半电池组件特性和全电池存在明显不同，包括扣式半电池中对电极为纯锂片(全电池中主要为石墨等材料)，并且电解液添加量比率比全电池高等，由于上述这些因素会显著影响软包锂离子全电池的性能，利用扣式半电池对新材料特性进行验证，并预估大尺寸软包锂离子全电池性能具有一定的技术挑战。因此在扣式半电池和软包全电池之间建立桥梁，可以有效减少两种电池之间的性能评估差异，降低材料评估和性能验证的风险，加快新型锂离子电池产品开发。

例如，一种在中国专利文献“测试锂电材料质量比容量的方法”，其申请号为CN109375113A，公开了一种测试锂电材料质量比容量的方法。采用的技术方案包括制作正极片，制作负极片，冲模、称重，按照正负极材料种类选择正负极片的质量进行对应配对，然后放置于手套箱中2h；手套箱扣点组装，将制作完成的扣式电池加持在电化学测试柜上，根据测试倍率(0.2C、1C、3C、5C)计算充放电电流，电流＝倍率×理论克容量×(M₂-M₁)×w。该发明将传统的金属锂片负极替换为常规负极片，在裁切并组装扣式半电池时，负极涂层容易从集流体上脱落，导致测试结果准确性下降，电池在持续充放电过程中容易短路，对于厚电极来说，该问题更加突出，原因是涂覆层越厚越容易剥离，具有一定的技术局限性。

一种在中国专利文献“一种采用扣式电池评价循环后锂电池电极材料的方法”，其申请号为CN110927593A，公开了一种采用扣式电池评价循环后锂电池电极材料的方法，主要包括以下步骤：S1拆解锂离子全电池，取出电池电极极片；S2擦拭掉步骤S1得到的极片的一面，整块烘烤；S3将步骤S2中得到的极片进行冲片，并组装成扣式电池；S4将步骤S3得到的扣式电池进行电化学性能测试；S5根据步骤S4的电性能测试评价电极材料的容量发挥情况。该发明利用扣式电池评估循环后的锂离子电池材料性能，目的在于分析循环前后电池材料衰减行为和机理，没有考虑和评估扣式电池和全电池的差别，具有技术局限性。

商业化的锂离子全电池以涂覆在铜箔上的石墨层作为对电极，如用相同的负极材料制作扣式电池，其过程繁琐，操作时间长，且当正极片涂覆变化超过5g/m²时，对应的最佳尺寸的石墨与铜箔组合的半电池负极不同，需要重新进行设计和测试负极极片的组成。

为了解决上述问题，需要一种用扣式半电池评估软包锂离子全电池性能的方法。通过确认影响扣式半电池的主要实验参数，建立了与软包锂离子全电池相关的扣式半电池测试标准，保证扣式半电池评估结果与软包锂离子全电池结果一致，并验证该测试标准在三电极扣式半电池和软包锂离子全电池评测结果对比的准确性。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中扣式电池和软包锂离子全电池之间缺少有限的联系，使扣式电池性能评估结果存在技术偏差和风险，降低数据可靠性，延缓产品研发效率的问题，提供一种用扣式半电池评估软包锂离子全电池性能的方法，通过选用不同尺寸的负极材料和铜箔制成的负极片代替传统的纯锂片负极，与一定涂覆量的正极片组合形成扣式电池，用扣式电池的电池性能评估锂离子全电池的电池性能，准确度高；该扣式电池还能测试评估一系列不同正极涂覆量的全电池，节省了大量测试资源。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：