一种锂离子电池等效三电极体系构建方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池等效三电极体系构建方法。


背景技术：

2.锂离子电池因其具有能量密度高、输出电压高、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应和环境友好等优异特点而被广泛应用。为了更好地研究电池的正负极性能，经常引入参比电极，并以其作为标准，分别测试正极或者负极对于参比电极的电位。
3.现有的三电极电池以金属锂为参比电极，参比电极与正负极同时存在于电池内部。这种三电极电池不仅制备流程复杂，需要改变电池的结构，而且无法用于生产，仅限于对电池体系进行性能评估。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锂离子电池等效三电极体系构建方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，该方法包括如下步骤：
7.s1、分别获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
以及电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值rn；
8.s2、选取与电池壳体相同的金属材料作为等效参比电极；
9.s3、选取阻值为r
p
的电阻连接电池正极与等效参比电极，选取阻值为rn的电阻连接电池负极与等效参比电极，完成等效三电极体系构建。
10.优选地，步骤s1具体包括：
11.s11、分别测量得到电池正极与电池壳体、电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱；
12.s12、根据电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
；
13.s13、根据电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱获取电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值rn。
14.优选地，步骤s11中：测量电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱时，将电化学工作站采样正极与电池正极相连，电化学工作站采样负极与电池壳体相连；测量电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱时，将电化学工作站采样正极与电池壳体相连，电化学工作站采样负极与电池负极相连。
15.优选地，步骤s12中电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
为电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱的实轴截距。
16.优选地，步骤s13中电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值rn为电池负极与电池
壳体之间的交流阻抗谱的实轴截距。
17.优选地，所述的等效参比电极设置在电池外部。
18.与现有技术相比，本发明具有如下优点：
19.本发明通过获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值以及电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值，进而在电池外部构建等效参比电极，最终形成等效三电极体系，无需对电池进行改造，且实施简便、精度高，便于后续研究电池的正负极性能。
附图说明
20.图1为本发明一种锂离子电池等效三电极体系构建方法的流程框图；
21.图2为本发明电池正极和电池壳体以及电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值计算方法示意图；
22.图3为本发明锂离子电池等效参比电极连接方式示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
24.实施例
25.如图1所示，本实施例提供一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，该方法包括如下步骤：
26.s1、分别获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
以及电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值rn，具体地：
27.步骤s1具体包括：
28.s11、分别测量得到电池正极与电池壳体、电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱；
29.s12、根据电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
；
30.s13、根据电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱获取电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值rn。
31.本发明的理论基础是基于电池正负极与电池壳体之间的相对电位关系构建等效三电极体系，因此所述锂离子电池的壳体表面不能直接与正极或负极相通，否则壳体与正极或负极始终处于等电位，无法测得正负极与等效参比电极之间的交流阻抗谱。因此，测量电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱时，将电化学工作站采样正极与电池正极相连，电化学工作站采样负极与电池壳体相连；测量电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱时，将电化学工作站采样正极与电池壳体相连，电化学工作站采样负极与电池负极相连。
32.根据所获得的阻抗谱计算正极和负极与壳体之间的直流阻抗值r
p
和rn的方法如图2所示。在交流阻抗谱中，曲线实轴截距代表所述锂离子电池的直流阻抗值，因此，可以通过计算电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱曲线的实轴截距来得到电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
，对应地，通过计算电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱曲线的实
轴截距来得到电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值rn。
33.s2、选取与电池壳体相同的金属材料作为等效参比电极；
34.s3、三电极体系构建，具体为：
35.s31、选取阻值为r
p
的电阻连接电池正极与等效参比电极；
36.s32、选取阻值为rn的电阻连接电池负极与等效参比电极。
37.其中，等效参比电极、阻值为r
p
的电阻、阻值为rn的电阻均设置在电池外部。连接示意图如图3所示。
38.本发明通过获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值以及电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值，进而在电池外部构建等效参比电极，最终形成等效三电极体系，无需对电池进行改造，且实施简便、精度高。通过等效参比电极，可以建立电池正极与等效参比电极之间的电位关系，电池负极与等效参比电极之间的电位关系，从而研究电池的正负极性能。
39.上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。


技术特征：
1.一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：s1、分别获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
以及电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值r
n
；s2、选取与电池壳体相同的金属材料作为等效参比电极；s3、选取阻值为r
p
的电阻连接电池正极与等效参比电极，选取阻值为r
n
的电阻连接电池负极与等效参比电极，完成等效三电极体系构建。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，其特征在于，步骤s1具体包括：s11、分别测量得到电池正极与电池壳体、电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱；s12、根据电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
；s13、根据电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱获取电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值r
n
。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，其特征在于，步骤s11中：测量电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱时，将电化学工作站采样正极与电池正极相连，电化学工作站采样负极与电池壳体相连；测量电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱时，将电化学工作站采样正极与电池壳体相连，电化学工作站采样负极与电池负极相连。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，其特征在于，步骤s12中电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值r
p
为电池正极与电池壳体之间的交流阻抗谱的实轴截距。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，其特征在于，步骤s13中电池负极与电池壳体之间的直流阻抗值r
n
为电池负极与电池壳体之间的交流阻抗谱的实轴截距。6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，其特征在于，所述的等效参比电极设置在电池外部。

技术总结
本发明涉及一种锂离子电池等效三电极体系构建方法，该方法包括如下步骤：S1、分别获取电池正极与电池壳体之间的直流阻抗值R


技术研发人员：戴海峰 龚辉 乔冬冬 魏学哲
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/1/10