一种锂离子电池水分含量测定方法及其锂离子电池与流程

1.本发明涉及锂离子电池水分含量测定技术领域，尤其涉及一种锂离子电池水分含量测定方法及其锂离子电池。


背景技术：

2.锂离子电池的电解液通常包含酯类溶剂，并包含如六氟磷酸锂之类的含氟锂离盐添加剂。如果锂离子电池电解液含有水分，水分会与六氟磷酸锂反应形成氢氟酸，使电解液变质，电池内阻增加。而酯类溶剂会在氢氟酸的作用下水解，产生副产物并产气。副产物和产气都会使锂离子电池负极固体电解质界面膜(sei膜)的成膜量减少，影响电芯的性能和安全。因此，必须严格控制锂离子电池电解液的水分含量，并且在锂离子电池制造过程中的每一道工序，也要严格控制水分的接触。
3.因此在锂离子电池的生产过程中，除了需要控制电解液的水分含量之外，同样还需要控制锂离子电池的水分含量。为控制水分含量，需要对电解液和锂离子电池的水分含量进行监测。常规的水分含量测定方法是卡尔
·
费休水分测定法，该方法可以测定电解液中ppm量级的水分含量。但是，卡尔
·
费休水分测定法只可以用于测定电解液的水分含量，电解液注入到成品锂离子电池中后，电解液水分含量可能受收到电极片等水含量的影响产生变化，此时成品锂离子电池的水分含量难以监测。
4.因此，亟需一种能够准确测定锂离子电池水分含量是否合格的测定方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种锂离子电池水分含量测定方法及其锂离子电池，能够准确测定锂离子电池水分含量是否合格。
6.本发明公开了一种锂离子电池水分含量测定方法，包括步骤：
7.取未化成的待测锂离子电池，进行化成和预循环；
8.记录待测锂离子电池化成至3v的化成时间，若化成时间小于待测锂离子电池水分含量标准值对应的标准时间阈值，则判定待测锂离子电池水分含量不合格；
9.获取待测锂离子电池的首次效率，若首次效率大于待测锂离子电池水分含量标准值对应的标准首次效率阈值，则判定待测锂离子电池水分含量不合格；
10.获取待测锂离子电池理论容量和实际容量的差值，若差值小于待测锂离子电池水分含量标准值对应的差值阈值，则判定待测锂离子电池水分含量不合格；
11.若待测锂离子电池的化成时间、首次效率和差值皆判定合格，则判定待测锂离子电池水分含量合格。
12.可选地，标准时间阈值根据化成电压到3v时间-水分含量标准曲线图得到。
13.可选地，标准首次效率阈值根据首次效率-水分含量标准曲线图得到。
14.可选地，差值阈值根据差值-水分含量标准曲线图得到。
15.可选地，首次效率＝首次充电容量/首次放电容量。
16.可选地，理论容量＝w
×
实际正极活性物质质量；其中，w为克容量，w＝锂离子电池第一周容量/正极活性物质质量；差值＝理论容量-实际容量。
17.可选地，待测锂离子电池水分含量标准值为100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm中的一种。
18.可选地，测定方法还包括步骤：
19.取无水电解液制备多个水分含量不同的含水电解液；
20.将多个含水电解液以相同体积分别注入多个未注液的无水锂离子电池中，封装并静置得到多个标样锂离子电池；
21.将多个标样锂离子电池进行化成和预循环，记录待测锂离子电池化成电压到达3v所需时间；
22.根据多个标样锂离子电池化成电压到达3v所需时间和对应含水电解液的含水量，绘制得到化成电压到3v时间-水分含量标准曲线图。
23.可选地，测定方法还包括步骤：
24.取无水电解液制备多个水分含量不同的含水电解液；
25.将多个含水电解液以相同体积分别注入多个未注液的无水锂离子电池中，封装并静置得到多个标样锂离子电池；
26.将多个标样锂离子电池进行化成和预循环，记录待测锂离子电池首次效率；
27.根据多个标样锂离子电池首次效率和对应含水电解液的含水量，绘制得到首次效率-水分含量标准曲线图。
28.本发明还公开了一种锂离子电池，采用如上述的锂离子电池水分含量测定方法测定水分含量。
29.本发明通过测试待测锂离子电池的化成电压到达3v的时间、首次效率、理论容量和实际容量的差值，并分别与待测锂离子电池水分含量标准值对应的标准时间阈值、标准首次效率阈值、差值阈值比较，来判定锂离子电池电解液中水分含量，只要有其中一种判定不合格则锂离子电池的水含量不合格。通过三级判定来筛选锂离子电池的水含量是否合格，测定准确。
附图说明
30.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
31.图1是本发明实施例化成电压到3v时间-水分含量标准曲线图；
32.图2是本发明实施例首次效率-水分含量标准曲线图；
33.图3是本发明实施例差值-水分含量标准曲线图。
具体实施方式
34.需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅
受限于这里所阐述的实施例。
35.下面参考附图和可选的实施例对本发明作详细说明。
36.作为本发明的一实施例，公开了一种锂离子电池水分含量测定方法，包括步骤：
37.s100：取未化成的待测锂离子电池，进行化成和预循环；
38.s200：记录待测锂离子电池化成至3v的化成时间，若化成时间小于待测锂离子电池水分含量标准值对应的标准时间阈值，则判定待测锂离子电池水分含量不合格；否则为合格；
39.s300：获取待测锂离子电池的首次效率，若首次效率大于待测锂离子电池水分含量标准值对应的标准首次效率阈值，则判定待测锂离子电池水分含量不合格；否则为合格；
40.s400：获取待测锂离子电池理论容量和实际容量的差值，若差值小于待测锂离子电池水分含量标准值对应的差值阈值，则判定待测锂离子电池水分含量不合格；否则为合格；
41.s500：若待测锂离子电池的化成时间、首次效率和差值皆判定合格，则判定待测锂离子电池水分含量合格。
42.本发明通过测试待测锂离子电池的化成电压到达3v的时间、首次效率、理论容量和实际容量的差值，并分别与待测锂离子电池水分含量标准值对应的标准时间阈值、标准首次效率阈值、差值阈值比较，来判定锂离子电池电解液中水分含量，只要有其中一种判定不合格则锂离子电池的水含量不合格。通过三级判定来筛选锂离子电池的水含量是否合格，测定准确。
43.具体地，步骤s200、s300、s400中的待测锂离子电池水分含量标准值指的是待测锂离子电池所要求的水分含量标准，例如当前生产中的待测锂离子电池水分含量要求是100ppm，则100ppm即是当前生产中的待测锂离子电池所要求的水分含量标准，如果测定的化成电压到达3v所需时间、首次效率、电池理论容量和实际容量的差值中的其一，有大于100ppm对应的标准时间阈值、标准首次效率阈值和差值阈值的，则判定待测锂离子电池水分含量不合格。只有在待测锂离子电池的化成时间、首次效率和差值皆判定合格，才判定待测锂离子电池水分含量合格。具体地，步骤s200、s300、s400并不限制先后执行顺序。
44.可选地，如图1所示，标准时间阈值根据化成电压到3v时间-水分含量标准曲线图得到。通过化成电压到3v时间-水分含量标准曲线图，在得到待测锂离子电池化成至3v的化成时间后，根据待测锂离子电池化成至3v的化成时间在标准曲线图上查找对应的水分含量，在标准曲线图上查找到的水分含量即是当前待测锂离子电池水分含量。所以，既可以知道当前待测锂离子电池具体水分含量值以供参考，又可以比对得出当前待测锂离子电池水分含量是否合格。例如，待测锂离子电池水分含量标准值为100ppm(该数值来源于生产要求)，在标准曲线图上100ppm对应的标准时间阈值200min(假定值)，而当前待测锂离子电池化成至3v的化成时间是小于标准时间阈值200min，则判定待测锂离子电池水分含量不合格。
45.可选地，如图2所示，标准首次效率阈值根据首次效率-水分含量标准曲线图得到。类似上述分析，通过首次效率-水分含量标准曲线图，既可以判定待测锂离子电池水分含量是否合格，又可以知道当前待测锂离子电池具体水分含量值以供参考。
46.可选地，如图3所示，差值阈值根据差值-水分含量标准曲线图得到。类似上述分
析，通过差值-水分含量标准曲线图，既可以判定待测锂离子电池水分含量是否合格，又可以知道当前待测锂离子电池具体水分含量值以供参考。
47.进一步地，分别从化成电压到达3v所需时间、首次效率、电池理论容量和实际容量的差值得到的3个具体水分含量值，可以作为待测锂离子电池具体水分含量值的综合参考。
48.可选地，首次效率＝首次充电容量/首次放电容量。理论容量＝w
×
实际正极活性物质质量；其中，w为克容量，w＝锂离子电池第一周容量/正极活性物质质量；差值＝理论容量-实际容量。
49.可选地，待测锂离子电池水分含量标准值为100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm中的一种。
50.可选地，测定方法还包括步骤：
51.取无水电解液制备多个水分含量不同的含水电解液；
52.将多个含水电解液以相同体积分别注入多个未注液的无水锂离子电池中，封装并静置得到多个标样锂离子电池；
53.将多个标样锂离子电池进行化成和预循环，记录待测锂离子电池化成电压到达3v所需时间；
54.根据多个标样锂离子电池化成电压到达3v所需时间和对应含水电解液的含水量，绘制得到化成电压到3v时间-水分含量标准曲线图。
55.在本方案中，通过无水电解液制备多个水分含量不同的含水电解液，制成标样锂离子电池后，绘制得到化成电压到3v时间-水分含量标准曲线图，化成电压到3v时间-水分含量标准曲线图准确性高。
56.可选地，测定方法还包括步骤：
57.取无水电解液制备多个水分含量不同的含水电解液；
58.将多个含水电解液以相同体积分别注入多个未注液的无水锂离子电池中，封装并静置得到多个标样锂离子电池；
59.将多个标样锂离子电池进行化成和预循环，记录待测锂离子电池首次效率；
60.根据多个标样锂离子电池首次效率和对应含水电解液的含水量，绘制得到首次效率-水分含量标准曲线图。
61.在本方案中，通过无水电解液制备多个水分含量不同的含水电解液，制成标样锂离子电池后，绘制得到首次效率-水分含量标准曲线图，首次效率-水分含量标准曲线图准确性高。
62.可选地，测定方法还包括步骤：
63.取无水电解液制备多个水分含量不同的含水电解液；
64.将多个含水电解液以相同体积分别注入多个未注液的无水锂离子电池中，封装并静置得到多个标样锂离子电池；
65.将多个标样锂离子电池进行化成和预循环，记录预循环第一周实际容量；
66.根据实际容量和理论容量得到的容量差值，根据多个待测电芯的容量差值和对应含水量，绘制得到容量差值-水分含量标准曲线图。
67.在本方案中，通过无水电解液制备多个水分含量不同的含水电解液，制成标样锂离子电池后，绘制得到容量差值-水分含量标准曲线图，容量差值-水分含量标准曲线图准
确性高。
68.具体地，化成方式如下表1，预循环方式如下表2：
69.表1
[0070][0071]
表2
[0072][0073]
本发明还公开了一种锂离子电池，采用如上述的锂离子电池水分含量测定方法测定水分含量。
[0074]
需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本发明的保护范围。
[0075]
以上内容是结合具体的可选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。