本申請涉及電池，尤其涉及一種鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法。

背景技術(shù)：

1、以碳作為能量載體的現(xiàn)代工業(yè)給人類社會的可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大的挑戰(zhàn)，開發(fā)低碳高效的材料制備和資源利用技術(shù)是應(yīng)對此挑戰(zhàn)的必然選擇；以鋰離子電池優(yōu)異的理化特性為代表的電化學(xué)儲能因其靈活便捷、易于維護(hù)、較高的能量存儲和轉(zhuǎn)化效率等特點備受青睞，但隨著儲能電池需求的增加，鋰資源地域上的分布不均和成本的上升以及碳酸鋰的價格波動，此時采用低成本的鈉離子電池作為替代是當(dāng)下形式的最佳選擇；由于鈉與鋰的電化學(xué)性質(zhì)相似，故鈉離子電池亦具有較高的能量密度和極長的循環(huán)壽命。

2、然而，由于在循環(huán)過程中硬碳負(fù)極活性物質(zhì)的損失和材料晶體結(jié)構(gòu)的疲勞損傷，極化會愈發(fā)顯著，此時在負(fù)極的表面，鈉離子在成核過電位和不良的動力學(xué)環(huán)境影響下容易得電子從而沉積在硬碳的表面和孔隙當(dāng)中，即析鈉現(xiàn)象，析鈉不僅會帶來活性鈉離子的損失造成容量衰減，嚴(yán)重時還會催動產(chǎn)氣，放熱，副反應(yīng)等情況的惡化。繼而引發(fā)內(nèi)短路，熱失控等安全問題。目前科學(xué)界缺少析鈉機理的理論研究，產(chǎn)業(yè)界也深受其困擾，特別是在大電池上表現(xiàn)尤為突出。

3、析鈉/嵌鈉反應(yīng)的氧化還原電勢對于電池充放電截止電壓的選取和bms的管理尤為重要，如果能通過調(diào)控電池運行過程中的電壓、電流、溫度等參數(shù)使得鈉離子電池負(fù)極不觸及析鈉電位，對于電池的循環(huán)性能和安全性能具有積極的導(dǎo)向作用。但是在電池測試中往往難以通過循環(huán)數(shù)據(jù)的變化來判斷是否出現(xiàn)了析鈉以及析鈉電位的準(zhǔn)確數(shù)值，一般需要對失效電池進(jìn)行拆解后通過肉眼觀察，或者極片的理化表征才能實現(xiàn)。無損分析中，常用的嵌鈉過充放電，三電極循環(huán)伏安，微分電容等常規(guī)測試手段又需要耗費較多的時間成本和人力資源。電化學(xué)交流阻抗能夠一定程度上解決上述問題，但電荷轉(zhuǎn)移阻抗對應(yīng)的nyquist半圓的減小可能是由于析鈉(鋰)以外的原因造成的(如內(nèi)短路)，增加了實驗的不確定性。

4、因此，目前為止對于長循環(huán)析鈉仍缺乏高效的無損檢測技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提供一種鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，以解決上述問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本申請?zhí)峁┮环N鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，包括：

3、將負(fù)極片和鈉片組裝得到電池，將所述電池與電化學(xué)工作站的正負(fù)極連接；

4、按照設(shè)定的極化電位、極化時間進(jìn)行極化，再按照設(shè)定的開路時間進(jìn)行開路，得到時間和電壓的關(guān)系曲線，并得到第一平衡電位；

5、所述第一平衡電位大于0時，則所述第一平衡電位為嵌鈉電位；

6、調(diào)整所述極化電位和所述極化時間，得到第二平衡電位，重復(fù)進(jìn)行所述極化和所述開路直至所述第二平衡電位小于0，所述第二平衡電位為析鈉電位。

7、可選地，所述極化電位為-1v至-0.2v。

8、可選地，得到所述嵌鈉電位時設(shè)置的所述極化電位為大于-0.5v和小于等于-0.2v。

9、可選地，得到所述析鈉電位時設(shè)置的所述極化電位為大于等于-0.5v和小于等于-1v。

10、可選地，所述極化時間為10s-60s。

11、可選地，所述電池包括扣式電池。

12、可選地，所述開路時間大于等于120s。

13、可選地，還包括：設(shè)置多組所述極化電位和所述極化時間，得到多個所述關(guān)系曲線，驗證所述平衡電位的電壓平臺是否一致。

14、可選地，當(dāng)多組所述平衡電位的電壓平臺大于0且一致時，則所述平衡電位為嵌鈉電位；

15、當(dāng)多組所述平衡電位的電壓平臺小于0且一致時，則所述平衡電位為所述析鈉電位。

16、可選地，所述負(fù)極片包括硬碳。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果包括：

18、本申請?zhí)峁┑拟c離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，通過極化使適量鈉金屬沉積在負(fù)極表面后，斷開回路，此時負(fù)極表面鈉離子以一定速率擴(kuò)散至負(fù)極內(nèi)部，該過程為兩相平衡狀態(tài)，然后進(jìn)行開路電位-時間的數(shù)據(jù)采集，通過分別歸一化的兩個不同的平臺獲取負(fù)極嵌鈉和析鈉電位；該檢測方法在不對電池造成損壞的情況下，實現(xiàn)鈉電負(fù)極材料析鈉電位和嵌鈉電位的快速、精準(zhǔn)檢測，該數(shù)據(jù)有利于bms對電池運行過程中的電壓范圍(上限)進(jìn)行調(diào)控，使電池在使用過程中具有更好的電化學(xué)性能和安全性能。

技術(shù)特征：

1.一種鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，所述極化電位為-1v至-0.2v。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，得到所述嵌鈉電位時設(shè)置的所述極化電位為大于-0.5v和小于等于-0.2v。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，得到所述析鈉電位時設(shè)置的所述極化電位為大于等于-0.5v和小于等于-1v。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，所述極化時間為10s-60s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，所述電池包括扣式電池。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，所述開路時間大于等于120s。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，還包括：設(shè)置多組所述極化電位和所述極化時間，得到多個所述關(guān)系曲線，驗證所述平衡電位的電壓平臺是否一致。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，當(dāng)多組所述平衡電位的電壓平臺大于0且一致時，則所述平衡電位為嵌鈉電位；

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，其特征在于，所述負(fù)極片包括硬碳。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N鈉離子電池析鈉電位和嵌鈉電位的檢測方法，涉及電池技術(shù)領(lǐng)域。該檢測方包括：將負(fù)極片和鈉片組裝得到電池，將電池與電化學(xué)工作站的正負(fù)極連接；按照設(shè)定的極化電位、極化時間進(jìn)行極化，再按照設(shè)定的開路時間進(jìn)行開路，得到時間和電壓的關(guān)系曲線，并得到第一平衡電位；第一平衡電位大于0時，則第一平衡電位為嵌鈉電位；調(diào)整極化電位和極化時間，得到第二平衡電位，重復(fù)進(jìn)行極化和開路直至第二平衡電位小于0，所述第二平衡電位為析鈉電位。該檢測方法實現(xiàn)鈉電負(fù)極材料析鈉電位和嵌鈉電位的快速、精準(zhǔn)檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：陳灝,胡銘昌,陳柳玲,余沛,曾思遠(yuǎn),彭程斌,李鳳梅,舒彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市比克動力電池有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10