本申请涉及电池,具体涉及测定电池、正极和负极极化内阻的测试方法及其应用。
背景技术:
1、在二次电池的研发和失效分析过程中,明确电池极化的具体情况对于判定影响电池动力学性能的决速步骤、厘清电池失效原因具有重大意义。其中,一种简单而有效的方法就是在电池中设置参比电极对电池进行三电极测试,但是,目前的测试方法实际上测得是电池的直流内阻,反映的是欧姆极化,并不能准确反应出电池极化的信息;或者,还有测试方法利用对称电池测试电化学阻抗谱(eis),但其本质仍旧是分析电池的界面极化和电荷转移极化,同样无法准确反映出电池极化的信息。
技术实现思路
1、鉴于此,本申请提供了一种电池、正极和负极极化内阻的测试方法,该测试方法克服了现有测试方法的缺点,可以准确测出电池在不同电荷状态(state of charge,soc)下电池的全电池、正极以及负极极化内阻,进而更利于判定影响电池动力学性能的决速步骤、厘清电池失效原因。
2、本申请第一方面提供了一种测定电池、正极以及负极极化内阻的测试方法,包括以下步骤:
3、(1)将待测电池置于电池测试柜中,并充电至电荷状态100%soc;其中,所述待测电池包括正极、负极以及参比电极;
4、(2)将所述充电至100%soc的待测电池以第一电流i1连续放电至0% soc,并监测所述待测电池在所述持续放电过程中的第一参数,所述第一参数包括第一全电池电压u1、第一正极电位第一负极电位
5、(3)将经步骤(2)处理后的所述待测电池充电至100%soc,再以第二电流i2放电,并在所述放电过程中测试n次所述待测电池在预设soc状态下的第二参数,其中,所述n为正整数,在n次测试中,每次测试所述第二参数时,均先停止对所述待测电池放电,静置第一时长后,再测定所述待测电池的第二参数,之后再对所述待测电池继续放电;
6、其中,所述第二参数包括第二全电池电压u2、第二正极电位第二负极电位所述u1、u2、以相同单位计,所述i1、i2以相同单位计;
7、(4)分别计算所述待测电池在不同预设soc下的电池极化内阻rsoc、正极极化内阻负极极化内阻其中,其中,所述u1、u2、对应的所述预设soc状态相同。由于电子传输的时间尺度范围是微秒至毫秒,离子在界面扩散的时间尺度范围是毫秒至秒,离子在本体固相扩散的时间尺度范围是秒至分。上述测试方法通过分钟级的静置去极化过程,可以极大地减小电池放电过程中电池的电化学极化、欧姆极化以及浓差极化对测试结果的影响,从而可更加准确地测试出电池电极自身变化导致的电极极化内阻;同时,上述测试还可以反映活性离子在活性材料中进行固相扩散的相关信息(例如,活性材料离子固相扩散系数的变化趋势),进而更利于判定影响电池动力学性能的决速步骤、厘清电池失效原因,对电池的研发具有重大的辅助意义。
8、本申请第二方面提供了一种区分电池正极极化和负极极化的测试方法,包括以下步骤:
9、(1)将待测电池置于电池测试柜中,并充电至电荷状态100%soc;其中,所述待测电池包括正极、负极以及参比电极;
10、(2)将所述充电至100%soc的待测电池以第一电流i1连续放电至0% soc,并监测所述待测电池在所述持续放电过程中的第一参数,所述第一参数包括第一正极电位第一负极电位
11、(3)将经步骤(2)处理后的所述待测电池充电至100%soc,再以第二电流i2放电,并在所述放电过程中测试n次所述待测电池在预设soc状态下的第二参数,其中,所述n为正整数,在n次测试中,每次测试所述第二参数时,均先停止对所述待测电池的放电,静置第一时长后,再测定所述待测电池的第二参数,之后再对所述待测电池继续放电;
12、其中,所述第二参数包括第二正极电位第二负极电位
13、(4)分别计算所述待测电池在不同预设soc下的正极极化内阻负极极化内阻其中,其中,所述以相同单位计,所述i1、i2以相同单位计;
14、并比较与的大小,以获知所述待测电池的主导极化的区域;
15、若则是正极极化为主导的;若则是负极极化为主导的。
16、上述测试方法简单易行,且能够更加准确地区分出电池在不同soc状态下的极化主导电极,从而利于判定影响电池动力学性能的决速步骤、厘清电池失效原因,对电池的研发具有重大的辅助意义。
1.一种测定电池、正极以及负极极化内阻的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,还包括:分别计算所述待测电池在不同预设soc下的正极极化内阻百分比asoc,其中,
3.根据权利要求1所述的测试方法,其特征在于,还包括计算所述待测电池的全电池面极化内阻rsoc、正极面极化内阻负极面极化内阻rsoc=rsoc×s、其中,所述s为所述正极中,正极极片的敷料面积,单位为cm2。
4.根据权利要求1-3任一项所述的测试方法,其特征在于,所述第一时长大于或等于10min。
5.根据权利要求4所述的测试方法,其特征在于,所述第一时长在10min~60min的范围内。
6.根据权利要求1-3任一项所述的测试方法,其特征在于,步骤(3)中,所述待测电池的soc每下降10%,测定一次所述待测电池的第二参数。
7.根据权利要求1-3任一项所述的测试方法,其特征在于,i1>i2。
8.根据权利要求1-3任一项所述的测试方法,其特征在于,所述i1在0.2c~5c的范围内。
9.根据权利要求1-3任一项所述的测试方法,其特征在于,所述i2小于或等于0.1c。
10.一种区分电池正极极化和负极极化的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
