[发明专利]评估正极材料结构稳定性的方法

说明书

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种评估正极材料结构稳定性的方法。本发明通过原位XRD的方法测试充电过程中三元正极材料的(003)峰的峰角度的变化，表征正极材料的结构稳定性。本发明不仅可以快速评估正极材料的结构稳定性，并且，通过原位XRD测试的方法，表征正极材料在充放电过程中的晶胞参数变化，以达到评估正极材料在充放电过程中的结构稳定性的目的。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种评估正极材料结构稳定性的方法。

背景技术

现有锂离子电池中，正极材料的性能关系到整个电池体系的性能。常见的正极材料有磷酸铁锂、三元层状正极材料、钴酸锂等材料，其中三元层状正极材料以其较高的工作电压以及较高的能量密度而得到广泛的应用以及研究。正极材料的结构稳定性决定了正极材料的循环稳定性，进而影响整个电池体系的循环性能。

针对正极材料的稳定性评估，一般采用纽扣式全电池或者软包全电池的方式进行长时间的充放电循环直至电池的放电容量衰减至电池初始容量的80％，并通过反向扣电的测试方式确定正极材料在整个电池充放电过程中的容量损失，以正极材料在电池中的容量衰减速率表征正极材料的优劣。或者通过电池阻抗、物理表征等手段表征正极材料的本征物理化学特性以表征正极材料的优劣。

当前评估正极材料稳定性的方法中采用充放电循环的方法需要消耗大量的测试资源以及时间，评估周期长，导致正极材料以及体系开发周期长，资源消耗成本增加；而电池阻抗、物理表征的手段只能测试正极材料的静态信息，无法表征正极材料在充放电过程中的稳定性变化，导致正极材料评估出现差异。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种评估正极材料结构稳定性的方法，以解决现有技术中采用充放电循环的方法评估正极材料稳定性需要消耗大量的测试资源以及时间，评估周期长，采用电池阻抗、物理表征的手段只能测试正极材料的静态信息，无法表征正极材料在充放电过程中的稳定性变化，导致正极材料评估出现差异的技术问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

评估正极材料结构稳定性的方法，包括以下步骤：

(a)将至少两种待评估的正极材料于相同条件下分别制成正极片；

(b)采用原位XRD测试模具将步骤(a)中各个所述正极片分别组装成扣式电池；

(c)将步骤(b)中的各个所述扣式电池进行充电，同时对所述正极片进行原位XRD扫描，获取每次原位XRD扫描过程中的(003)峰的峰位置及其对应的所述扣式电池的荷电状态；

(d)按照以下公式获取正极最大形变量B1、正极最大形变百分比C1％、正极充电末端形变量B2、正极充电末端形变百分比C2％、正极形变速率D1和正极充电末端形变量速率D2：

B1＝A1-A2；

C1％＝(A1-A2)/A1；

B2＝A3-A2；

C2％＝(A3-A2)/A1；

D1＝(A1-A2)/SOC1；

D2＝(A3-A2)/(1-SOC1)；

其中，A1表示所述扣式电池的荷电状态为0％时的所述正极材料的(003)峰的峰位置角度；A2表示充电过程中的所述正极材料的(003)峰的峰位置最小角度；A3表示所述扣式电池的荷电状态为100％时的所述正极材料的(003)峰的峰位置角度；SOC1表示充电过程中的所述正极材料的(003)峰的峰位置最小时，所述扣式电池的荷电状态；

比较各个所述扣式电池的B1、C1％和D1，其中，B1、C1％和D1越小的所述扣式电池对应的所述正极材料的结构稳定性越好；