專利名稱：磷酸鐵鋰電池正負極實際容量配比及化成情況的評測方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰離子二次電池生產制造技術，特別是磷酸鐵鋰電池正負極材料 容量配比與化成程度的評測方法。
背景技術：
目前，磷酸鐵鋰鋰離子二次電池以其優良的充放電特性、高安全性以及穩定循環 性能，在礦燈、小型動力裝置、混合動力汽車、純電動大巴等領域具有廣泛應用。但該種電池 正極材料與以往鋰離子二次電池正極材料電化學性能、物理性能等差異較大，加之未完全 市場化，不同生產廠家因自身設備條件、工藝水平差異，在該電池不同容量設計生產中，設 計容量與實際容量相差較大，電池正負極材料實際容量配比難以評測，且對電池化成程度 不能正確判斷，電化學上原因分析困難復雜，重復實驗，致使磷酸鐵鋰電池研發成本增加， 生產周期延長，不利于工業生產。
發明內容
為了克服對磷酸鐵鋰電池正負極材料實際容量配比情況以及電池化成程度評測 困難復雜的不足，本發明方法通過對成品磷酸鐵鋰電池穩態充電電量微分曲線上各個峰值 之間相對位置關系以及特定峰值下充電容量比例的精確確定，可以準確評測正負極材料實 際發揮容量配比情況與電池化成程度，提供一種簡單的、直觀的評測電池正負極材料實際 容量配比的方法，可以更好分析正負極材料容量發揮情況與電池化成程度，節約成本，縮短 生產周期。本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下確定穩態充電微分電量曲線對磷酸鐵鋰電池進行包括首次充放電在內的多次充 放電測試取得容量電壓測試數據，測試方案為恒流充電階段，電流范圍為o. 05CT1C ；恒壓 充電階段，電壓范圍為3. 65疒3. 8V，恒壓至0. 01C ；恒流放電階段，電流范圍為0. 05C 1C，電 壓下限為2. 5V ；以上述每個循環恒流充電過程數據分別作微分電量曲線，并計算充電完成 時相對應充電容量C ；計算上述每條微分電量曲線上峰值1處相對應充電容量C1 ；計算上 述每條曲線C1/C值；當上述相鄰兩條充電電量微分曲線C1/C值相同時，則把該條充電電量 微分曲線作為穩態充電電量微分曲線；確定穩態充電微分電量曲線上特定峰值相對位置關系以上述技術方案確定已知 正負極實際容量配比的正常電池穩態充電微分電量曲線，作為標準參考曲線；以上述技術 方案確定相同正負極設計容量配比實驗電池的穩態充電微分電量曲線，作為分析曲線；分 別計算參考曲線與分析曲線上峰值2、1處位置之差AU 胃、AUm。所述的AU麵、A U分析，當AU分析> A U參考時，分析曲線正負極容量配比大于參考 曲線正負極容量配比；當AU 胃時，分析曲線正負極容量配比小于參考曲線正負 極容量配比；AU 胃時，分析曲線正負極容量配比等于參考曲線正負極容量配比。 根據配比情況，確定試驗電池正負極材料容量相對發揮情況。
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所述的充電微分電量曲線C1/C比值，當相鄰兩條充電微分電量曲線C1/C值相同 時，實驗電池化成完全，反之，實驗電池則未完全化成。本發明的優點在于1、電池充電測試數據取得簡單、可靠，充電微分電量曲線計算繪制簡單，曲線上所 測峰值相對位置關系確定精確，便于正負極材料容量發揮情況分析，減少重復實驗，降低研 發成本，縮短生產周期。2、微分電量曲線C1/C比值精確，方法簡單，直觀反映電池化成過程中副反應發生 情況，準確判斷化成程度，指導生產工藝制定，節約成本。
圖1是本發明中磷酸鐵鋰電池穩態充電微分電量標準參考曲線示意圖；圖2是本發明中磷酸鐵鋰實驗電池穩態充電微分電量分析曲線示意具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明方法進一步詳細說明圖1為容量為4Ah磷酸鐵鋰電池穩態充電微分電量曲線，充電電流為恒流1C倍 率，此時相鄰兩條充電微分電量曲線C1/C值相同，峰值1之前曲線與橫坐標所圍面積為C1 =600mAh，整個充電容量C = 4506mAh，計算C1/C = 13%,已知該電池正負極容量配比為 0. 85，峰值2、1相對位置關系A U參考=89. 6mV。圖2為容量為9Ah磷酸鐵鋰實驗電池穩態充電微分曲線，充電電流為恒流1C倍 率，此時相鄰兩條充電微分電量曲線C1/C值相同，峰值1之前曲線與橫坐標所圍面積為C1 =1050mAh，整個充電容量C = 9998mAh，計算C1/C = 11 %，已知該電池正負極容量設計配 比為0.85，峰值2、1相對位置關系AU分析=105.4mV。AU分析=105.4mV > AU參考=89. 6mV，因此實驗電池正負極容量配比實際大于 0. 85，可以估測實驗電池負極相對容量發揮較標準電池負極容量發揮較差。當實驗電池Cl/C= 11%，此時相鄰兩條充電微分電量曲線C1/C值相同，因此，該 磷酸鐵鋰電池此時化成完全。
權利要求
一種磷酸鐵鋰電池正負極實際容量配比及化成情況的評測方法，其特征在于，包括以下步驟A、穩態充電微分電量曲線的確定，對磷酸鐵鋰電池進行包括首次充放電在內的多次充放電測試取得容量-電壓測試數據，測試方案為恒流充電階段，電流范圍為0.05C~1C；恒壓充電階段，電壓范圍為3.65V~3.8V，恒壓至0.01C；恒流放電階段，電流范圍為0.05C~1C，電壓下限為2.5V；以上述每個循環恒流充電過程數據分別作微分電量曲線，并計算充電完成時相對應充電容量C；計算上述每條微分電量曲線上峰值1處相對應充電容量C1；計算上述每條曲線C1/C值；當上述相鄰兩條充電電量微分曲線C1/C值相同時，則把該條充電電量微分曲線作為穩態充電電量微分曲線，完成化成過程情況評測；B、分別計算穩態充電微分電量曲線參考曲線與分析曲線上峰值2、1處位置之差ΔU參考、ΔU分析，比較ΔU參考、ΔU分析大小，當ΔU分析＞ΔU參考時，分析曲線正負極容量配比大于參考曲線正負極容量配比；當ΔU分析＜ΔU參考時，分析曲線正負極容量配比小于參考曲線正負極容量配比；ΔU分析＝ΔU參考時，分析曲線正負極容量配比等于參考曲線正負極容量配比；根據配比情況，確定試驗電池正負極材料容量相對發揮情況，完成電池實際容量配比情況評測。
全文摘要
本發明提供一種磷酸鐵鋰電池正負極實際容量配比及化成情況的評測方法，涉及鋰離子二次電池制造技術領域，包括以下步驟標準與分析磷酸鐵鋰電池穩態充電數據的取得；對恒流充電數據進行電量/電壓-電壓數值計算并分別繪制穩態充電微分電量曲線；分別確定標準與分析穩態充電微分電量曲線上特定峰值相對位置關系，進行對比，確定配比與化成情況。該方法根據電化學原理，可準確判斷磷酸鐵鋰電池正負極實際容量配比情況，有助于分析正負極材料實際容量發揮，在新產品開發過程中，簡單易行，節約實驗成本，縮短生產周期。該方法還可以判斷磷酸鐵鋰電池化成及副反應完成程度，從而指導化成制度的建立，提高電池質量，并節約生產成本。
文檔編號H01M10/44GK101865978SQ20101018510
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月24日 優先權日2010年5月24日
發明者張小惠, 楊智寧, 范建, 谷亦杰, 陳先榮 申請人:重慶戴徠密客電源有限公司