本发明属于锂离子电池,具体涉及一种储能电池正极材料能量效率的判断方法。
背景技术:
1、电化学储能行业快速兴起,储能用锂离子电池作为电化学储能手段的最重要的组成部分,主要是磷酸铁锂锂离子电池。能量效率是储能电池的一个很重要的参数,直接表现其性能优异;相对旧版储能国标,新版储能国标对电池能量密度提出了更高的要求和标准。
2、影响电池能量效率的因素很多,包括:内阻、电流、负极材料、正极材料、电解液等等。其中,正极材料对电池能效影响较大。
3、当前,判断正极材料对电池能效影响的方法主要是:将不同正极材料,做成全电池(控制其他条件相同),然后测试相同电流下的全电池能量效率,通过全电池的能效大小,选择更优正极。该方法耗时长(电池制作周期需要大概20天),成本高。
4、所以需要一种耗时短、成本低的方法,来进行储能电池正极材料能量效率的判断方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种储能电池正极材料能量效率的判断方法,具有周期短、测试成本低。
2、本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种储能电池正极材料能量效率的判断方法,包括以下步骤:
3、(1)制备正极片:将标准磷酸铁锂(l-标准)、导电剂和粘结剂,按照比例混合搅拌均匀,单面涂覆在铝箔上,经烘干和辊压得到标准正极片;将待测磷酸铁锂(l-1)、导电剂和粘结剂,按照比例混合搅拌均匀,单面涂覆在铝箔上,经烘干和辊压得到待测正极片;其中标准正极片与待测正极片的区别仅在于磷酸铁锂不同;
4、(2)扣电半电池的组装:将步骤(1)中的标准正极片、待测正极片分别真空烘烤后,分别与锂片搭配组装成扣电半电池,分别记为扣电半电池(b-标准)、扣电半电池(b-1);
5、(3)扣电测试:常温下,分别对扣电半电池(b-标准)、扣电半电池(b-1)进行测试,具体如下:
6、a.静置一段时间;
7、b.以电流i恒流充电至截止电压v1;
8、c.静置一段时间;
9、d.以电流i恒流放电至截止电压v2;
10、e.分别得到标准磷酸铁锂放电至3.2v的克容量和放电至v2的克容量、待测磷酸铁锂放电至3.2v的克容量和放电至v2的克容量,其中v2<3.2<v1;此处选择放电至3.2v的克容量是因为:3.2v是磷酸铁锂的放电平台电压,平台电压处的容量占比越高,说明磷酸铁锂的极化越小,动力学性能越好。
11、(4)分别计算标准磷酸铁锂、待测磷酸铁锂放电至3.2v的克容量占放电至v2的克容量的比例,分别记为p(l-标准)、p(l-1);
12、(5)分析判断:
13、a.如果p(l-1)≥p(l-标准),则认为磷酸铁锂l-1做成的全电池的能量效率优于或等于磷酸铁锂l-标准;
14、b.如果p(l-1)<p(l-标准),则认为磷酸铁锂l-1做成的全电池的能量效率差于磷酸铁锂l-标准。
15、优选的,步骤(3)中的截止电压v1、v2分别满足v1≥3.75v,v2≥2.0v。
16、优选的,步骤(3)中电流i满足i≥1c。
17、优选的,步骤(3)的a中静置时间为至少3h,c中静置时间为t,t满足10≤t≤30min。
18、可通过以下验证方法来验证本发明储能电池正极材料能量效率的判断方法的可行性,具体如下:
19、(1)将上述的标准磷酸铁锂l-标准和待测磷酸铁锂l-1,分别做成全电池(除了磷酸铁锂材料不同,其他均相同),记为全电池(b-标准)、全电池(b-1);
20、(2)测试上述全电池(b-标准)、全电池(b-1)的能量效率;
21、(3)比较全电池(b-标准)、全电池(b-1)的能量效率的大小关系,再与扣电半电池的 p(l-1)和p(l-标准)的大小关系进行比较,如果全电池和半电池的大小关系是一致的,则认为该发明方法是可行的;反之,则认为该发明方法不可行。
22、本发明方法的原理解释:
23、磷酸铁锂的扣电半电池,3.2v放电克容量占比越高,说明磷酸铁锂的动力学性能越好,有利于其在全电池中能量效率的发挥。
24、与现有技术相比,本发明的优点在于:
25、与传统判断方法,需要做成全电池的周期长(20天左右)、成本高(包括物料成本,过程成本等),本发明储能电池正极材料能量效率的判断方法将正极材料做成扣电半电池,其测试周期短(5天),且大大降低了测试成本。
1.一种储能电池正极材料能量效率的判断方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的储能电池正极材料能量效率的判断方法,其特征在于:步骤(1)中具体为:将标准磷酸铁锂(l-标准)、导电剂和粘结剂,按照比例混合搅拌均匀,单面涂覆在铝箔上,经烘干和辊压得到标准正极片;将待测磷酸铁锂(l-1)、导电剂和粘结剂,按照比例混合搅拌均匀,单面涂覆在铝箔上,经烘干和辊压得到待测正极片。
3.根据权利要求1所述的储能电池正极材料能量效率的判断方法,其特征在于:步骤(3)中的截止电压v1、v2分别满足v1≥3.75v, v2≥2.0v。
4.根据权利要求1所述的储能电池正极材料能量效率的判断方法,其特征在于:步骤(3)中电流i满足i≥1c。
5.根据权利要求1所述的储能电池正极材料能量效率的判断方法,其特征在于:步骤(3)的a中静置时间为至少3h,c中静置时间为t,t满足10≤t≤30min。
