申请/专利权人：上海大学

申请日：2020-07-03

公开（公告）日：2020-10-13

公开（公告）号：CN111766527A

主分类号：G01R31/392(20190101)

分类号：G01R31/392(20190101);G01R31/3842(20190101);G01R31/389(20190101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.01.24#授权;2020.10.30#实质审查的生效;2020.10.13#公开

摘要：该方法基于物理老化进程中固态聚合物电解质的阻抗谱图，分析离子扩散系数的演化，据根锂电池正极材料充电状态与电压的关系、聚合物电解质中的场方程和电极上电荷转移动力学方程，确定锂电池完成一次连续放电的截至时间；再通过正电子湮灭寿命谱测试不同老化时间下电解质内部的自由体积含量，解析电极与电解质界面处接触面积的变化规律，据此获得固态聚合物电解质锂电池放电容量的衰减趋势。本发明能够准确预测固态电解质物理对锂电池容量的影响，不仅能够优化先进二次电池的设计，而且可为消费电子设备、电动汽车和混合动力车辆的安全服役提供重要帮助。

主权项：1.一种物理老化过程中全固态电解质锂电池容量的预测方法，其特征在于分析步骤如下：a.将玻璃态聚合物电解质置于其玻璃化转变温度Tg以上15℃的绝干环境中退火处理30-60分钟，消除制备成型过程中的热历史；然后快速降至服役温度T，放入氩气保护的手套箱中贮存。b.将上述固态电解质制成圆形片状直径为30毫米，装配至不锈钢材质的阻塞电池模型中，并其两极分别接于电化学工作站的工作电极和辅助电极，进行不同物理老化时间ta时的交流阻抗谱EIS测试。利用相应的等效电路拟合阻抗数据，得到电解质的离子电导率k+ta，进而获得老化进程电解质锂离子扩散系数D+ta的演化规律。c.根据根锂电池正极材料充电状态SOC与电压的试验曲线、聚合物电解质中的场方程和电极上电荷转移动力学方程，通过数值计算方法确定电解质在物理老化进程中，相应的锂电池完成一次连续放电即放电电压小于截至电压时的截至时间tcta。d.对上述步骤a处理后固态电解质薄膜切成面积为1平方厘米的小块试样，在锡纸中制成单晶硅电解质-22Na放射源-电解质单晶硅的多重层叠试样厚度为1毫米，通过正电子湮灭寿命谱PALS实验，测试物理老化进程中电解质材料内部三重正电子素的本征寿命和强度，由此获得不同物理老化时间ta下的相对自由体积vftavfta＝0，计算此时电极与电解质界面处接触面积的相对改变量，即AtaAta＝0。e.基于tcta、AtaAta＝0及式1，可获得电解质物理老化进程中全固态锂电池恒流电流密度i放电时的容量Qta。Qta＝i×tcta×AtaAta＝01本发明与现有技术相比较，其突出实质性特点和显著优点为：只需通过不同物理老化时间下固态聚合物电解质离子导电率及自由体积的测试，获得相关材料参数的演化规律，即可准确评估与预测此类锂电池因电解质松弛诱导的电化学容量衰退，为消费电子设备、电动汽车和混合动力车辆的正常运行提供重要帮助。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海大学 物理老化过程中全固态聚合物电解质锂电池容量的预测方法

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