[发明专利]一种定点析锂的电池内短路模拟方法

摘要

本发明涉及一种定点析锂的电池内短路模拟方法，属于锂离子电池安全技术领域。本发明的模拟方法在正极活性材料层、负极活性材料层或隔膜等部件中引入局部缺陷，并将一种或多种存在局部缺陷的电池部件组装成电池。对所述存在局部缺陷的电池在一定规程下进行充放电循环，诱导电池在局部缺陷的位置发生析锂，并使析出的金属锂持续生长直至刺穿隔膜或者穿过隔膜间的微孔，使电池正负极接触，诱发电池发生内短路。所述定点析锂的电池内短路模拟方法由电池内部触发，可以在不破坏电池的机械结构，不改变电池组件的情况下，可以控制引发内短路的位置以及内短路的类型，从而更好的模拟电池在真实情况下可能发生的内短路情况。

主权项

1.一种定点析锂的电池内短路模拟方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)制备一个用于模拟电池内短路的电池单元，包括正极集流体、正极活性材料层、隔膜、负极活性材料层和负极集流体，制备过程中，在该电池单元的正极活性材料层、隔膜或负极活性材料层中的任意一个或多个上同时引入局部缺陷，其中：在正极活性材料层与隔膜相接触的表面上引入局部缺陷，引入局部缺陷的方法包括：方法a：在正极集流体上涂布正极活性材料浆料，使正极活性材料层的厚度为正极活性材料层正常厚度h2的101～150％；方法b：在正极集流体正常面积s1的1～10％面积上，用水擦除部分正极活性材料层，获得局部没有活性材料的正极电极层；方法c：在正极活性材料层的表面，使用功率为10～20W的激光，将一定形状内的5％～100％的活性物质清除，获得存在局部缺陷的正极活性材料层，所述的形状为圆形、三角形或正方形；方法d：对正极活性材料层的0.01～3cm2面积上，施加400～500牛顿的压力，改变一个位置或多个位置处正极活性材料层的孔隙率；方法e：对正极活性材料层的0.01～3cm2面积上，增加80～100mg的正极活性材料，改变一个位置或多个位置处正极活性材料层的量；或：在隔膜3的一个和/或两个表面引入局部缺陷，引入局部缺陷的方法包括：方法f：对隔膜的0.01～3cm2面积上，施加400～500牛顿的压力，改变一个位置或多个位置处隔膜的孔隙率；方法g：使用化学试剂堵塞隔膜局部位置表面上的微孔，获得局部微孔结构被堵塞的隔膜；方法h：对隔膜的0.01～3cm2面积上，放置2～5层隔膜，并施加800～1000牛顿的压力，获得具有多层结构的隔膜；或：在负极活性材料层与隔膜相接触的表面上引入局部缺陷，引入局部缺陷的方法为：方法i：在负极集流体上涂布负极活性材料浆料，使负极活性材料层的厚度为负极活性材料层正常厚度h4的1～50％，和/或使负极活性材料层的涂布面积为负极活性材料层正常涂布面积s4的1～50％；方法j：在负极集流体5正常面积s5的1～10％面积上，用N‑甲基吡咯烷酮擦除负极活性材料层，获得局部没有活性材料的负极电极层；方法k：在负极活性材料层的表面，使用功率为10～20W的激光，将一定形状内的5％～100％的活性物质清除，获得存在局部缺陷的负极活性材料层，所述的形状为圆形、三角形或正方形；方法l：对负极活性材料层的0.01～3cm2面积上，施加400～500牛顿的压力，改变一个位置或多个位置处负极活性材料层的孔隙率；(2)选择步骤(1)中的任意一种电池单元组装成电池，利用小电流对该电池充放电，以稳定电池结构，所述的小电流的值为1/25C～1/10C，NC为电池从空电态充至满电态需要1/N个小时；(3)对步骤(2)的电池进行充放电循环，包括以下步骤：(3‑1)将步骤(2)的电池置于0℃～‑20℃的下，使用0.5～10C倍率的恒定电流进行充电，电压充至4.1～4.3V，再在恒定电压下充电，充电截止电流为1/25C～1/10C；(3‑2)充电结束后，使用0.5～2C的电流恒流放电，放电截止电压为2.5～3V；(3‑3)重复上述步骤(3‑1)和(3‑2)，使电池持续循环充放电，直到电池发生内短路后失效，在循环过程中监测电池的电压、电流、温度、首次内短路循环次数、由内短路引发的电池失效时的循环次数以及最终由于内短路诱发热失控下的最高温度，实现电池内短路的模拟。