一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法

技术领域

本发明属于蓄电池技术领域，更具体地说，是涉及一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法。

背景技术

科技的迅猛发展虽然不断地为人们的日常生活提供着便利条件，但伴随着科技的发展进步环境污染问题也日益严峻，为了人类社会的可持续发展，探索使用清洁能源则显得甚是关键；然而作为主要清洁能源之一的锂离子电池则由于其本身的优良性能颇受关注。在锂离子电池的生产制作过程中，正极极片的辊压压实对电池的各项性能有着直接的影响作用。

正极极片辊压压实太大时，则会使极片内部结构受到破坏，使得成品电池充放电过程中锂离子无法正常脱嵌，进而使得电池容量、倍率、循环等各项性能大大下降。严重时，则会使得极片发生透光、断片、极片无法继续下转生产等异常。正极极片辊压压实太小时，则会使电池体积容量密度较小、极片粘结性较差、生产过程中短路率较高、电池安全性下降等现象。因此确定锂离子电池极片极限压实对于提高电池化学性能、安全性能有着重要作用。

现行业内虽有测试正极极片极限压实的方法，但测试过程中人为操作误差因素较大，实验测试结果可能存在偏差；且实验验证过程较为繁琐、验证周期较长、测试成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法，可以快速、精准的确定锂离子电池正极极片极限压实，从而提升电池的性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法，包括以下步骤：

S1：裁切多个大小相同的待测极片，记录待测极片的宽度为a，长度为b，分别测量多个待测极片的重量，记录重量值分别为M

S2：沿待测极片的长度方向进行标记，记录的标记长度的初值为L0，对待测极片进行辊压，通过对辊压机气压及辊缝调节，获得不同辊压厚度的极片，并记录此时获得不同厚度极片的厚度分别为H

S3：计算获得极片辊压压实为S

S4：以辊压压实S

在一种可能的实现方式中，在步骤S1中，在同一涂布上裁切出多个极片，裁切出的待测试极片宽度和极片长度应满足：a≥100mm，b≥600mm。

在一种可能的实现方式中，在步骤S2中，极片标记长度的初值应满足：L

在一种可能的实现方式中，在步骤S2中，记录极片的标记长度初值后，对折不同辊压压实，辊压后的极片，并观察极片折痕处的状态，找到使得辊压后极片对折透光的最小压实，将最小压实减小0.05g/cm

在一种可能的实现方式中，在步骤S2中，对待测极片进行辊压时，应沿着极片长度方向将极片送入辊压机中。

在一种可能的实现方式中，在测量多个待测极片的重量时，采用精度为百分之一且使用前重新校准的同一称重设备进行称重。

在一种可能的实现方式中，在测量步骤多个待测极片的宽度、长度、标记长度的初值以及标注长度的终值时，采用精度为千分之一且使用前重新校准的同一量具进行尺寸测量。

本发明提供的一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过测试测量不同辊压压实下极片的延展变化，将辊压压实大小转化为量化表征，使得极限压实测量更加准确、可靠。本发明通过对折不同压实辊压后的极片，观察极片折痕处透光情况进而确定压实实验验证上下限取值，大范围缩小了极限压实的测试范围，缩短了测试周期。本发明通过对辊压压实与极片延展两个指标量进行曲线拟合，清晰明了的将极片压实变化对正极极片材料内部稳定性的影响体现了出来，更加便于极限压实的取值与定性。本发明提供的一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法，可以快速、精准的确定锂离子电池极片极限压实，从而提升电池的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的对折不同辊压压实，辊压后的极片的状态图；

图3为本发明实施例提供的极片辊压压实-极片延展率曲线图；

图4为本发明实施例提供的极片辊压压实-内阻曲线图；

图5为本发明实施例提供的极片辊压压实电池循环周数-容量保持率曲线图；

图6为本发明实施例提供的极片辊压压实电池倍率-容量保持率曲线图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法进行说明。所述一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法，包括以下步骤：

S1：裁切多个大小相同的待测极片，记录待测极片的宽度为a，长度为b，分别测量多个待测极片的重量，记录重量值分别为M

S2：沿待测极片的长度方向进行标记，记录的标记长度的初值为L

S3：计算获得极片辊压压实为S

S4：以辊压压实S

本发明提供的一种确定锂离子电池正极极片极限压实的方法，与现有技术相比，包括以下步骤，裁切多个大小相同的待测极片，记录待测极片的宽度和长度，分别测量多个待测极片的重量，计算获得待测极片的面密度；沿待测极片的长度方向进行标记，记录的标记长度的初值，对待测极片进行辊压，并记录不同极片的厚度，测量辊压后极片上标记长度的终值；计算获得极片辊压压实和延展率；以辊压压实S

以下以1160100-10000mAh锂离子电池为例，提供一个具体的实施例，所述实施例仅为本发明一部分实施例，而非全部实施例(本验证中使用12um铝箔作为基材，箔材面密度为34g/m

1160100-10000mAh涂布后一大片极片进行裁切，裁切为宽度a＝150mm，长度b＝600mm的10片极片。

对裁切制得的10片极片进行编号，并依次对极片进行称重并记录，见表1：测试数据结果表；

依次计算获得10片极片的面密度值并记录，见表1：测试数据结果表；

分别在待测试极片长度方向取400mm长度进行标记；

对折不同辊压压实，辊压后的极片，并观察极片折痕处状态，发现极片在辊压压实为：3.3g/cm

将待测试极片以压实实验测试下限值和压实实验测试上限值为辊压压实范围进行辊压，通过对辊压机气压及辊缝调节，获得10片不同辊压厚度的极片，并对应压实记录获得极片厚度，见表1：测试数据结果表；

依次测量辊压后极片的标记长度的终值并记录，见表1：测试数据结果表；

依次计算获得10片极片辊压后的辊压压实并记录，见表1：测试数据结果表；

依次计算获得10片极片辊压后的延展率并记录，见表1：测试数据结果表；

以极片辊压压实为x轴，极片辊压后延展率为y轴，将上述实验测试获得的多组数据进行拟合，进而获得如图3所述的压实-延展率拟合曲线，观察曲线确定曲线最大斜率点为X＝3.05，则该点对应的辊压压实则为极片极限压实。在该点前，极片延展率随着极片压实的增长上涨速率不断增加，说明此时极片内部材料未受到破坏，极片未达到极限压实；在该点后，极片延展率随着辊压压实的增长上涨速率发生减小，说明此时极片内部材料受到破坏，此时极片已发生过压，则该点对应的压实则为极限压实：3.05g/cm

参照图2，通过观察对折按不同辊压压实辊压后的极片状态-3.20g/cm

说明此时极片内部材料结构已受到破坏，极片已经发生过压，则可确定辊压实验辊压压实上限设定值为：3.3-0.05＝3.25g/cm3，无需继续加压测试,同时可计算获得压实测试起始压实为：2.8g/cm3。

如图4中所示，通过对比不同正极极片辊压压实下制成的电池在化成结束后的静态内阻可发现：在极片辊压压实未达到极限压实时，电池内阻值随辊压压实的增加不断下降；在极片辊压压实达到极限压实时，电池内阻值达到最低峰；在极片辊压压实超过极限压实时，电池内阻值随辊压压实的增加不断上涨。进一步验证了此发明方法可以有效、快捷、准确的找到极片的极限压实。

如图5中所示，通过对比不同辊压压实情况下对应的电池循环曲线可知：电池在正极极片辊压压实为本发明所获得的极限压实时，所对应的电池循环性能最佳。进一步验证了此发明方法可以有效、快捷、准确的找到极片的极限压实。

如图6中所示，通过对比不同辊压压实情况下电池放电倍率性能可知：电池在正极极片辊压压实为本发明所获得的极限压实时，所对应的电池倍率性能最佳。进一步验证了此发明方法可以有效、快捷、准确的找到极片的极限压实。

表1测试数据结果表

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。