锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法、装置及系统与流程

本发明涉及锂电池，具体为锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法、装置及系统。

背景技术：

1、随着科技的进步和能源需求的增长，锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命和较好的环境性能，已成为消费电子、电动交通工具以及大规模储能系统中不可或缺的能量转换和存储设备。锂离子电池的性能，尤其是其容量和循环稳定性，直接影响到上述应用的可靠性和经济性。

2、锂离子电池的工作原理基于锂离子在正极和负极材料之间的可逆嵌入与脱嵌。电池的总容量受到正负极材料中容量较低一方的限制，即所谓的“木桶效应”。因此，提高锂离子电池的容量和能量密度，关键在于开发具有更高理论容量和库伦效率的电极材料。

3、目前，锂离子电池的负极主要采用石墨材料，而为了提高电池的容量，制造商通常会在石墨负极中掺杂硅基材料。此外，正极材料中也会添加补锂剂以补偿首次充电过程中的材料晶格损失和固体电解质界面膜的锂离子消耗。然而，这种混合电极材料的设计使得评估各组分的容量贡献变得复杂，因为不同组分在充放电过程中会表现出不同的电化学行为。

4、现有的测试方法通常涉及在电池中引入锂参比电极，并通过对充放电过程中的电压-容量变化曲线进行微分分析，来确定各组分的脱/嵌锂行为。但这种方法费时且数据的精确性高度依赖于微分曲线的准确性，难以满足开发者对于快速、精确评估电极组分容量贡献的需求。

5、因此，现有技术中存在一个显著的技术问题：缺乏一种快速、准确的方法和装置来评估不同电极配方下各组分对电池容量的具体贡献。这限制了电极材料配方的优化和电池性能的提升

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法、装置、系统，可快速评测不同电极配方下电极中各组分对电池容量的贡献。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法，本方法包括以下步骤：

4、根据锂离子电池的配方制备对应组分的纯品电极；每个所述纯品电极包括锂离子电池的配方中一种活性物质；

5、并联连接所述纯品电极，在电池测试装置中进行预设工作电压区间的充放电测试；

6、记录各组分纯品电极在充放电过程中的电流数据和电位变化，计算各组分的容量贡献值。

7、上述技术方案中，所述纯品电极中活性物质的质量根据锂离子电池的配方中各组分活性物质的质量占比确定。

8、上述技术方案中，还包括：

9、设置锂金属参比电极，根据锂电池金属参比电极的电位数据进行校准和比较各组分电极的电位。

10、上述技术方案中，所述预设工作电压区根据锂离子电池的开路电压确定的。

11、上述技术方案中，计算各组分的容量贡献值，具体为：

12、对不同电极组分的所述纯品电极的电流数据进行时间积分，获得各组分的容量贡献值。

13、上述技术方案中，当锂离子电池的配方＝第一电极组分x a1％+第二电极组分xa2％+第三电极组分x a3％+…+第n电极组分x an％时，纯品电极的质量为：

14、第一纯品电极片的第一电极组分质量m电极片1＝m x a1％

15、第二纯品电极片的第二电极组分质量m正极片2＝m x a2％

16、第三纯品电极片的第三电极组分质量m正极片3＝m x a3％

17、……

18、第n纯品电极片的第n电极组分质量m正极片n＝m x an％

19、其中，a1％～an％是锂离子电池的配方中各组分活性物质的质量占比。

20、本发明提供一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试装置，用于测试锂离子电池电极组分容量贡献，本装置包括：

21、电解槽，用于容纳电解液进行锂离子电池电极组分容量贡献测试；

22、至少一个组分电极棒，设于电解槽内，且装配根据锂离子电池的配方制备对应组分的纯品电极；

23、密封组件，与所述组分电极棒配合，以将所述组分电极棒固定于所述电解槽中；

24、电解槽顶盖，用于封闭所述电解槽。

25、上述技术方案中，所述密封组件包括封塞与密封胶圈；所述组分电极棒与所述封塞配合，密封胶圈设置于封塞与电解槽之间。

26、上述技术方案中，所述电解槽顶盖靠近所述电解槽的第一面设置有限位结构；组分电极棒经密封组件进入电解槽后，组分电极棒的底端与所述限位结构紧密贴合。

27、本发明提供一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试系统，包括：

28、如上任一所述的锂离子电池电极组分容量贡献的测试装置，装配有根据锂离子电池的配方制备对应组分的纯品电极；

29、电流计，连接所述纯品电极以测量充放电过程中的电流数据；

30、控制模块，通过电流计连接所述锂离子电池电极组分容量贡献的测试装置，记录各组分的纯品电极在充放电过程中的电流数据和电位变化，计算各组分的容量贡献值。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明提供了一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法、装置、系统，通过并联不同组分的电极，根据电流计算，该发明能够更准确地评估各电极组分在充放电过程中的容量贡献。在较短的时间内完成电极组分容量贡献的评估，避免了复杂数学处理和长时间的数据采集，从而提高了研发效率；根据不同电极组分的容量贡献优化材料配方，可以提高电池的生产效率和性能，满足市场对于高容量、高功率电池的需求，降低单位能量成本。

技术特征：

1.一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法，其特征在于，所述纯品电极中活性物质的质量根据锂离子电池的配方中各组分活性物质的质量占比确定。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法，其特征在于，所述预设工作电压区间根据锂离子电池的开路电压确定的。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法，其特征在于，计算各组分的容量贡献值，具体为：

6.根据权利要求2所述的锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法，其特征在于，当锂离子电池的配方＝第一电极组分x a1％+第二电极组分x a2％+第三电极组分x a3％+…+第n电极组分x an％时，纯品电极的质量为：

7.一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试装置，其特征在于，用于测试锂离子电池电极组分容量贡献，本装置包括：

8.根据权利要求7所述的锂离子电池电极组分容量贡献的测试装置，其特征在于，所述密封组件包括封塞与密封胶圈；所述组分电极棒与所述封塞配合，密封胶圈设置于封塞与电解槽之间。

9.如权利要求8所述的锂离子电池电极组分容量贡献的测试装置，其特征在于，所述电解槽顶盖靠近所述电解槽的第一面设置有限位结构；组分电极棒经密封组件进入电解槽后，组分电极棒的底端与所述限位结构紧密贴合。

10.一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种锂离子电池电极组分容量贡献的测试方法及装置、系统，本方法包括以下步骤：根据锂离子电池的配方制备对应组分的纯品电极；每个所述纯品电极包括锂离子电池的配方中一种活性物质；并联连接所述纯品电极，在电池测试装置中进行预设工作电压区间的充放电测试；记录各组分纯品电极在充放电过程中的电流数据和电位变化，计算各组分的容量贡献值。本发明可快速评测不同电极配方下电极中各组分对电池容量的贡献。技术研发人员：施佚涵,肖宏,朱顺成,李国辉,侯强,杨昌军受保护的技术使用者：湖南泰和美新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25