[发明专利]测量电池正极材料扩散系数的方法、装置、设备和介质

说明书

本申请涉及一种测量电池正极材料扩散系数的方法及装置。该方法包括：获取全固态薄膜锂电池的阻抗谱和对称锂金属电池的阻抗谱。根据对称锂金属电池的阻抗谱，获取对称锂金属电池的负极界面参数。将对称锂金属电池的负极界面参数代入全电池阻抗模型。在不同参数的全电池阻抗模型得到的阻抗谱中，确定与全固态薄膜锂电池的阻抗谱的相似度最高的阻抗谱，并将对应的正极材料扩散系数作为全固态薄膜锂电池的正极材料扩散系数。使用该方法求得的正极材料扩散系数排除了负极材料和电解质材料的干扰，使得求得的正极材料扩散系数更加准确，使用该正极材料扩散系数进行电池仿真实验时，得到的实验结果更加准确。

技术领域

本申请涉及电池材料测量技术领域，特别是涉及一种测量电池正极材料扩散系数的方法、装置、设备和介质。

背景技术

随着新能源技术的发展，由于锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应的优点，成为了目前最适合于电动车的动力源。而锂离子电池的性能在很大程度上取决于锂离子电池的正极材料扩散系数，因此，为了对锂离子电池进行仿真或者设计出更合理的电池电极结构，需要测量锂离子电池的正极材料扩散系数。

传统技术中，先测量电池的阻抗谱，再通过等效电路模型对阻抗谱进行拟合，得到模型阻抗谱对应的模型参数，最后使用Goodenough的理论模型来估算锂离子电池的正极材料扩散系数。

然而，传统技术中估算正极材料扩散系数的方法，由于扩散过程包括离子在负极活性材料、电解质和正极活性材料中的扩散，因此获得的扩散系数综合了离子分别在负极活性材料、电解质、正极活性材料中的扩散系数，难以从中区分出正极材料的扩散系数，从而使得测量的正极材料扩散系数不准确，导致使用传统技术得到的正极材料扩散系数进行电池实验仿真得到的结果不准确。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够准确测量锂离子电池正极材料扩散系数的测量电池正极材料扩散系数的方法、装置、设备和介质。

一种测量电池正极材料扩散系数的方法，所述方法包括：获取全固态薄膜锂电池的阻抗谱和对称锂金属电池的阻抗谱，所述全固态薄膜锂电池包括依次层叠的锂金属负极、全固态电解质和复合材料正极，所述对称锂金属电池包括依次层叠的锂金属负极、全固态电解质和锂金属正极；根据所述对称锂金属电池的阻抗谱，获取所述对称锂金属电池的负极界面参数；将所述对称锂金属电池的负极界面参数代入全电池阻抗模型，所述全电池阻抗模型为所有电池阻抗的通用模型，不同电池阻抗对应的全电池阻抗模型中的参数不同；在不同参数的全电池阻抗模型得到的阻抗谱中，确定与所述全固态薄膜锂电池的阻抗谱的相似度最高的阻抗谱，并将对应的正极材料扩散系数作为所述全固态薄膜锂电池的正极材料扩散系数。

在其中一个实施例中，所述获取全固态薄膜锂电池和对称锂金属电池的阻抗谱，包括：获取所述全固态薄膜锂电池的样品和所述对称锂金属电池的样品；使用电化学工作站对所述全固态薄膜锂电池的样品进行阻抗谱测量，得到所述全固态薄膜锂电池的阻抗谱；使用电化学工作站对所述对称锂金属电池的样品进行阻抗谱测量，得到所述对称锂金属电池的阻抗谱。

在其中一个实施例中，所述获取所述全固态薄膜锂电池的样品和所述对称锂金属电池的样品，包括：在第一玻璃基底的第一区域上使用磁控溅射的方式依次形成第一正极集流体、复合材料正极、第一全固态电解质，在所述第一玻璃基底的第二区域上使用磁控溅射的方式形成第一负极集流体；在所述第一全固态电解质和所述第一负极集流体上蒸镀第一锂金属负极，使得所述第一锂金属负极将所述第一全固态电解质和所述第一负极集流体连接，形成所述全固态薄膜锂电池的样品；

在第二玻璃基底的第一区域上使用磁控溅射的方式形成第二正极集流体，在所述第二玻璃基底的第二区域上使用磁控溅射的方式形成第二负极集流体；

通过放电在所述第二正极集流体上沉积锂金属正极；

通过磁控溅射的方式在所述锂金属正极上形成第二全固态电解质；