[发明专利]定量检测电池内部电解液分布的方法

说明书

本发明提供了一种定量检测电池内部电解液分布的方法。该方法包括：以锂盐LiPF₆的有机溶液作为电解液，对目标电池进行拆解，得到多个极片；分别从各极片上进行取样，得到多组待测试样品；对各待测试样品中的PF₆^‑的含量进行测定，并通过计算各待测试样品对应位置的电解液含量，从而获得目标电池内部电解液的分布数据。上述测试方法简单、成本低，且由于没有额外组分加入，因而该方法不会对电解液造成影响。上述检测方法对于优化电池生产过程的注液工艺起到理论支持，同时也为电池循环过程中不同位置电解液消耗速率提供数据支持，优化注液量，预测电池寿命等方面提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及锂电池制造领域，具体而言，涉及一种定量检测电池内部电解液分布的方法。

背景技术

电解液在锂离子电池中均匀分布是确保电池一致性和循环性能的关键点，电解液含量较多会增加该位置发生副反应的速率，而电解液含量较少则会导致该位置锂离子动力学受阻，充电过程中嵌锂困难，并存在极大的析锂风险。电解液在锂离子电池内部均匀地分布有利于延长锂离子电池的循环寿命，降低析锂风险，提高使用安全性。

目前，对于锂离子电池内部电解液分布的检测方法包括：

超声波法。仪器发射端发出固定频率的超声波，超声波透过电池；仪器接收端接收超声波，并将声波信号转化为电信号；通过对比发射端和接收端处电信号差异，超声波仪器能够将电信号差异最终转化为光学图像，图像中的颜色深浅表示电解液含量多少，定性的判断出电池内部电解液分布情况。

中子衍射法。中子穿透性强，且对Li、H元素十分敏感。通过对电池进行中子衍射，能够得到光学图像，图像中的明暗分布表示电解液的分布。

CT法。在电解液中添加一些造影剂，并注入电池。随后对电池进行CT扫描，通过扫描结果中影像的明暗程度及明暗分布，定性得到电池内部电解液分布情况。

交流阻抗法。电芯注液后，其高频阻抗会随着电解液在电芯内部浸润情况发生改变。随着电芯内部电解液分布逐渐均匀，电芯的高频阻抗值将会逐渐减小，并最终保持稳定。

内标物法。在电解液中添加一些特殊锂盐和电解液添加剂。在电池注液后静置一段时间后，通过IC-ESI-MS、IC-ICP-MS、GC-MS等检测手段，对添加的内标物进行检测，对电池不同位置处的电解液含量做出量化的结论。

同位素法。通过标定电解液中的特定元素，采用元素追踪的测试思路对电池内部的同位素进行测试，然后根据同位素的分布，获知电池内部不同位置的电解液分布情况。

目前的表征方法中如超声波法、中子衍射法、CT法、交流阻抗法虽然测试方便、快捷，但所使用仪器高端，测试费用较高。最为重要的是，以上方法能够定性的判断电解液分布情况，但是无法定量表征不同位置处电解液分布差异。

由于电解液是一种极为敏感的溶液，采用内标物和同位素方法测定电芯内部电解液分布情况时，添加内标物或者某种同位素后，会对电解液的理化性质造成改变，例如对电解液的接触角、粘度、表面张力发生改变，这种测试方法得到的结论与使用未加入内标物的电解液存在着一定的差异，这些差异将会误导得出错误的结论。

鉴于上述问题的存在，需要提供一种低成本，且对电解液影响较小的电解液分布测试方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种定量检测电池内部电解液分布的方法，以解决现有的测试方法存在的成本高和影响电解液组成稳定性的问题。