[发明专利]一种锂离子扩散系数的测试方法及其应用

说明书

本申请公开了一种锂离子扩散系数的测试方法及其应用。该测试方法包括如下步骤：S1、于0.05C‑0.5C电流对锂离子电池恒流充电10‑60mi n，然后静置100‑240mi n，测量所述锂离子电池的电池电压和比容量；S2、若步骤S1所述锂离子电池的电池电压＞3.65V，则执行步骤S3；S3、于0.05C‑0.5C电流对所述锂离子电池恒流放电10‑60mi n，然后静置100‑240mi n，测量所述锂离子电池的电池电压和比容量；S4、若步骤S3所述锂离子电池的电池电压＜2.50V，则停止测试。本申请还提供所述测试方法的应用。本申请能快速获得锂离子扩散系数，适用于专业的电芯测试柜。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种锂离子扩散系数的测试方法及其应用。

背景技术

随着科技的发展，锂电池作为一种能源装置越来越备受关注，在手机、电动汽车、电动工具等领域得到了广泛的应用。

锂离子扩散系数是衡量电极材料的电化学性能和进行电池化学建模仿真必不可少的参数，在电化学测试中具有极其重要的意义。受多种因素的共同影响，目前测定锂离子扩散系数的方法分为电化学间接测定和物理直接测定两大类。其中，恒电流间歇滴定技术(GITT)作为常用的锂离子扩散系数的测试方法，重点分析电流与时间之间的关系，其在一定时间间隔t对体系施加一定的恒电流I，在电流脉冲期间，测试工作电极和参比电极之间的电位随时间的变化；这种测试方法计算过程复杂，测试要求苛刻，很难适用于专业的电芯测试柜。

发明内容

基于此，本发明提供一种锂离子扩散系数的测试方法及其应用，旨在解决现有的锂离子扩散系数测试要求苛刻、计算过程复杂、不能适用于专业的电芯测试柜等问题。本申请的测试方法简单，计算过程简易便捷，可以适用于专业的电芯测试柜。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种锂离子扩散系数的测试方法，包括如下步骤：

S1、于0.05C-0.5C电流对锂离子电池恒流充电10-60min，然后静置100-240min，测量所述锂离子电池的电池电压和比容量；

S2、若步骤S1所述锂离子电池的电池电压≤3.65V，则重复步骤S1的操作；

若步骤S1所述锂离子电池的电池电压＞3.65V，则执行步骤S3；

S3、于0.05C-0.5C电流对所述锂离子电池恒流放电10-60min，然后静置100-240min，测量所述锂离子电池的电池电压和比容量；

S4、若步骤S3所述锂离子电池的电池电压≥2.50V，则重复步骤S3的操作；

若步骤S3所述锂离子电池的电池电压＜2.50V，则停止测试。

作为优选的实施方式，所述锂离子扩散系数的测试方法还包括：

S5、根据式一计算得到锂离子扩散系数：

其中：D_Li为锂离子扩散系数；C_Li为锂离子浓度；x为微观尺度下，锂离子电池内部的电解液与活性物质之间的距离；t为弛豫时间；为锂离子浓度分布情况，表示锂离子浓度分布随时间和距离的变化情况；为锂离子浓度分布情况的二阶微分，表示锂离子浓度分布随时间和距离的变化加速情况。

作为优选的实施方式，步骤S1中，

所述恒流充电优选为于0.1C电流对锂离子电池恒流充电30min。

所述锂离子电池优选为纽扣电池或者方形铝壳电池。

作为优选的实施方式，步骤S3中，

所述恒流放电优选为于0.1C电流对锂离子电池恒流放电20min。