1.一种锂离子电池、电极及其材料的设计与优化方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:根据需要初步选择锂离子电池电极及其他材料,并进行初步设计,进行电解液和隔膜的选择;
S2:分别制作出电极片,然后分别使用相同的锂金属作为对电极,组装成CR2032半电池;对所组装的半电池进行活化,并将所制作的半电池进行多次循环和静置,使所制作的电池处于稳定的状态;
S3:对所制作的半电池进行脉冲充电和放电,记录脉冲充电和放电驰豫过程中的电压曲线;
S4:对脉冲充电和放电驰豫过程中的电压曲线进行预处理,提取相应驰豫过程中的电压曲线,以便进行后期的数据分析;
S5:得到优化设计后的锂离子电池、电极及其材料的充电和放电性能;
S6:根据测试得到的锂离子电池、电极及其材料的设计进行锂离子电池的生产,测试,以达到设计要求。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池、电极及其材料的设计与优化方法,其特征在于,所述步骤S3中,使用电流脉冲的方法对所制作的半电池进行脉冲充电和放电。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池、电极及其材料的设计与优化方法,其特征在于,所述步骤S5中,优化设计的锂离子电池的脉冲充电和放电性能的具体步骤为:S51:获取半电池脉冲充电和放电驰豫过程中的电压曲线,使用公式(1)和参数辨识的方法获取充电和放电过程中的参数A与参数B,以SOC作为横坐标,绘制参数A与参数B的曲线;
S52:对比参数A与参数B的曲线及相应的值,得出需要改善的指标参数;
S53:通过改变电极材料或者电极设计,通过提升参数A的值,使较小的电极参数A接近较大的电极参数A,使两个电极参数A的比值介于0.5-2之间,从而实现电极参数A的良好匹配;同时在整个过程中降低参数B的值,通过降低参数B的值,提高电池的倍率性能;公式(1)如下所示:其中,U表示驰豫过程中的电压值,I表示对电极施加的脉冲充电或放电电流值,t表示时间值。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池、电极及其材料的设计与优化方法,其特征在于,所述步骤S3中,记录脉冲充电和放电驰豫过程的电压曲线的采样频率为不低于1次/秒,每个充电脉冲或者放电脉冲的电流不小于0.1C;每个脉冲持续时间为1分钟左右,每两个脉冲的间隔为2分钟左右。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池、电极及其材料的设计与优化方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述参数辨识的方法为最小二乘法但不限于最小二乘法。