电池中电解液消耗量的检测方法以及电解液配方的优化方法与流程
本技术涉及电解液分析领域，具体涉及电池中电解液消耗量的检测方法以及电解液配方的优化方法。
背景技术：
1、锂电池电解液是电池中离子传输载体，由锂盐、有机溶剂、少量添加剂组成，电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证，电解液对电池的可靠性影响至关重要。需要研究电解液在锂电池中的作用机制，优化电解液配方，进而提升电芯的性能。实际应用过程中，锂离子电池电解液量不是一成不变的，随着工况运行电解液不断被消耗，当电解液消耗到一定值时，电池容量会衰减加速，影响电池寿命性能。可见，电解液消耗量对于电解液设计是非常重要的，是电池寿命可靠性的重要影响因素。因此，对电解液消耗量研究可以优化电解液配方、识别电池缺液风险。
2、目前，专利cn105449297 a、cn110994057 a报道了电解液消耗量的定量分析方法，该方法通过在电池中加入内标物，通过内标物含量得到电解液消耗。但是这种方法容易导致内标物分散不均匀，离心无法保证电解液完全分离出来，而且离心过程中还存在电解液有机溶剂的挥发，这些因素均影响所得结果的准确度。
3、专利cn109088108a报道了一种锂离子电池电解液消耗量的定量分析方法，该方法通过加热挥发溶剂，称量前后质量变化得到电解液消耗量。但是该方法受天平精度以及加热过程sei分解等反应影响，误差较大。
4、现有电解液消耗计算方法还有用到ic-gc联用的测定方法，但是该方法仅适合于游离电解液的消耗量，对于无游离电解液的电池并不适用。还有一些方法通过极片萃取、离心等方法得到电解液消耗量，但是该方法无法均匀萃取、完全离心，使测试结果存在一定偏差。
5、因此，需要开发一种更为便捷、准确有效的方法定量分析电池充放电过程中电解液消耗量。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了电池中电解液消耗量的检测方法以及电解液配方的优化方法。该检测方法操作简单、快捷，测试结果更为准确。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种电池中电解液消耗量的检测方法，包括如下步骤：
4、s1，根据极片中的电解质盐的电导率，绘制孔隙率-电导率标准曲线；
5、s2，将处于空电状态的第一bol电池进行拆解，得到第一游离电解液、第一正极极片和第一负极极片；
6、测试第一正极极片和第一负极极片对应的电导率；
7、s3，将第二bol电池进行老化处理，得到老化电池；
8、将处于空电状态的老化电池进行拆解，得到第二游离电解液、第二正极极片和第二负极极片；
9、测试第二正极极片和第二负极极片对应的电导率；
10、第一bol电池与第二bol电池具有相同的规格，且均包含相同的测试电解液；
11、其中，步骤s1、步骤s2、步骤s3的执行不分先后顺序；
12、s4，根据步骤s1中得到的孔隙率-电导率标准曲线，步骤s2中得到的第一正极极片、第一负极极片对应的电导率，以及步骤s3中得到的第二正极极片、第二负极极片对应的电导率，得到第一正极极片、第一负极极片、第二正极极片和第二负极极片的孔隙率；
13、根据第一正极极片、第一负极极片、第二正极极片和第二负极极片的孔隙率，步骤s2中的第一游离电解液的质量、第一正极极片的体积、第一负极极片的体积，步骤s3中的第二游离电解液的质量、测试电解液的密度，获得测试电解液的消耗量。
14、在本发明实施方式中，步骤s1具体包括：
15、s11，将至少两个具有不同孔隙率的极片置于测试电解液中进行浸泡处理，取出极片；
16、s12，萃取极片中的电解质盐，得到电解质盐溶液，测试电解质盐溶液的电导率，得到极片对应的电导率；
17、s13，根据极片的孔隙率和对应的电导率，得到孔隙率-电导率标准曲线。
18、作为优选，步骤s11中浸泡处理的时间不低于10min。
19、在本发明实施方式中，步骤s12具体包括：
20、待极片中的有机溶剂挥发完之后，将极片完全浸于有机萃取剂中，依次进行静置处理、超声萃取，得到电解质盐溶液；获取预设时间点上的电解质盐溶液的电导率为极片对应的电导率，预设时间点为50~70s。
21、作为优选，有机萃取剂包括碳酸丙烯酯（pc）、碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）、碳酸甲乙酯（emc）中的至少一种。
22、作为优选，静置处理和超声萃取均在密闭容器中进行。
23、作为优选，密闭容器中有机萃取剂的液面高度≥10mm。
24、作为优选，极片与有机萃取剂的质量百分比为10%～20%。
25、作为优选，静置处理的时间为8～24 h。
26、作为优选，超声萃取的功率为300～500 w，时间为10～40 min。
27、在本发明实施方式中，采用步骤s12相同的方法，测试第一正极极片和第一负极极片对应的电导率，以及测试第二正极极片和第二负极极片对应的电导率。
28、作为优选，电导率的测试温度为24～26℃。
29、作为优选，老化处理的温度为40～70℃，时间为100～150天。
30、在本发明实施方式中，步骤s2中，将第一bol电池进行第一放电，得到处于空电状态的第一bol电池。
31、在本发明实施方式中，步骤s3中，将老化电池进行第二放电，得到处于空电状态的老化电池。
32、作为优选，第一放电或第二放电的放电倍率≤0.05c。
33、作为优选，拆解为在低湿环境中拆解。
34、作为优选，低湿环境的露点≤–20℃。
35、在本发明实施方式中，电池为锂离子电池或钠离子电池；
36、在本发明实施方式中，电解质盐为锂盐或钠盐。
37、第二方面，本发明提供了一种电解液配方的优化方法，包括如下步骤：
38、采用上述电解液消耗量的检测方法，检测至少两种不同配方的电解液的消耗量；
39、通过比较不同配方的电解液的消耗量大小，筛选出优选配方。
40、与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
41、本发明基于电池老化过程中正、负极孔隙率的变化，计算老化过程中电解液消耗量。该方法先建立孔隙率-电导率标准曲线，再将老化电池拆解，取出正、负极极片，将正负极极片浸泡在一定有机溶剂进行萃取，通过萃取有机溶剂电导率，得到正、负极极孔隙率，再根据正负极孔隙率变化，计算电池老化过程中电解液消耗量。该方法不仅操作简单、快捷，提高测试效率，而且由于避免了内标物不均匀、离心、加热等造成的误差，使得测试结果更为准确；
42、本发明不需要使用昂贵的测试仪器，就可以测试锂离子电池电解液分布，不仅可以用来评估新鲜电池电解液浸润分布，也可以用来评估老化电池电解液分布，节省大量测试成本以及劳动成本。
技术特征：
1.电池中电解液消耗量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤s1具体包括：
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，步骤s12具体包括：
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述有机萃取剂包括碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述静置处理和所述超声萃取均在密闭容器中进行；
6.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，采用步骤s12相同的方法，测试第一正极极片和第一负极极片对应的电导率，以及测试第二正极极片和第二负极极片对应的电导率，所述电导率的测试温度为24～26℃。
7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述老化处理的温度为40～70℃，时间为100～150天。
8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤s2中，将第一bol电池进行第一放电，得到所述处于空电状态的第一bol电池；
9.根据权利要求1-8中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述电池为锂离子电池或钠离子电池；
10.电解液配方的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
技术总结
本申请涉及电解液分析领域，具体涉及电池中电解液消耗量的检测方法以及电解液配方的优化方法。该检测方法包括：将处于空电状态的第一BOL电池进行拆解，得到第一游离电解液、第一正极极片和第一负极极片；将第二BOL电池进行老化处理，得到老化电池，将处于空电状态的老化电池进行拆解，得到第二游离电解液、第二正极极片和第二负极极片；根据孔隙率‑电导率标准曲线，以及各个极片对应的电导率，得到各个极片的孔隙率；根据各个极片的孔隙率，以及第一游离电解液的质量、第一正极极片的体积、第一负极极片的体积、第二游离电解液的质量、测试电解液的密度，获得测试电解液的消耗量。本发明检测方法操作简单、快捷，测试结果更为准确。
技术研发人员：邵素霞,刘宏勇,陆红,柴延全,於洪将
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23