一種鋰離子電池的化成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池的化成方法。該方法包括在溫度為35℃～55℃、抽真空條件下，以0.01C～0.5C的充電電流對(duì)注液靜置后的鋰離子電池進(jìn)行化成。該方法采用高溫負(fù)壓化成，將化成過(guò)程中電池內(nèi)部產(chǎn)生廢氣及時(shí)抽出，在高溫環(huán)境下使鋰離子電池負(fù)極形成均勻穩(wěn)定的SEI膜，該化成方法處理后的電池，具有活性物質(zhì)容量發(fā)揮高、內(nèi)阻小、鼓脹率低、循環(huán)壽命和存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。同時(shí)該方法具有化成時(shí)間短、設(shè)備利用率高、能耗小的優(yōu)點(diǎn)，是一種適用于批量生產(chǎn)鋰離子電池的高效化成方法。
【專利說(shuō)明】
-種裡離子電池的化成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于裡離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種裡離子電池的化成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池作為一種新型的化成電源，其具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量密度高、工作電壓 高、無(wú)記憶效應(yīng)與環(huán)保等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，如電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、通訊電 源等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景，市場(chǎng)對(duì)裡離子電池的需求也日趨增大。
[0003] 目前，在裡離子電池生產(chǎn)工藝中，化成是裡離子電池生產(chǎn)過(guò)程中的重要工序，化成 時(shí)負(fù)極表面形成一層純化膜，即固體電解質(zhì)面膜(SEI)，SEI膜的好壞直接影響到電池的循 環(huán)性能、穩(wěn)定性、自放電等電化學(xué)性能，而不同的化成工藝形成的SEI膜有所不同，對(duì)電池性 能影響也存在很大差異。目前裡離子電池工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)電池鼓殼、電池容量偏 低、使用壽命縮短等質(zhì)量問題，運(yùn)是由于化成充電過(guò)程中，電池內(nèi)部的微量水、氣化氨及電 解液中的有機(jī)溶劑會(huì)發(fā)生電化學(xué)還原反應(yīng)產(chǎn)生氣體，氣體的存在導(dǎo)致電池鼓脹、電池外觀 差、容量偏低等質(zhì)量問題。探索一種高效的裡離子化成工藝對(duì)充分裡離子電池的性能具有 重要的作用。
[0004] CN102299385A公開了一種軟包裝憐酸鐵裡動(dòng)力電池首次充電化成方法，第一階段 充電電流為0.001~0.1C，充電截止電壓為2.8V~3.4V，期間定時(shí)抽真空;第二階段采用大 電流恒流和高壓電恒壓充電，連續(xù)對(duì)電池抽真空，電流為0.1~1.0C，電壓達(dá)到3.5~4.2V轉(zhuǎn) 恒壓充電，直至電流小于1/30C;CN104037464A公開了一種裡離子電池的化成方法，包括 0.04C~0.2C的電流恒流充電至電池容量的10%; W0.2C~1.0C的電流恒流充電至電池容 量的60%~80%;擱置；從放電電流為0.2(：~0.6。直流放電至截止電壓；擱置；從0.5(：~ 1.0C的電流恒流充電至電池容量的70%~90%; W0.04C~0.2C的電流恒流充電至截止電 壓后轉(zhuǎn)為恒壓充電，充電至電池容量的10%~30%，化成過(guò)程保持-0.03MPa~0.0 lMPa的微 真空狀態(tài)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)的裡離子電池化成方法，工藝較為復(fù)雜，化成時(shí)間長(zhǎng)，且難W形成均勻穩(wěn) 定的SEI膜，電池的質(zhì)量和使用壽命有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種裡離子電池的化成方法，從而解決現(xiàn)有的化成方法，工 藝復(fù)雜、能耗高、負(fù)極的SEI膜均勻性、穩(wěn)定性差的問題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)W上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[000引一種裡離子電池的化成方法，包括在溫度為35°C~55°C、抽真空條件下，W0.01C ~0.5C的充電電流對(duì)注液靜置后的裡離子電池進(jìn)行化成。
[0009]本發(fā)明提供的裡離子電池的化成方法，電池在高溫、抽真空的條件下進(jìn)行充電化 成，有利于電解質(zhì)的電導(dǎo)率提高、活性增強(qiáng)，電解液與活性物質(zhì)的滲透，有機(jī)電解液會(huì)在碳 負(fù)極表面發(fā)生還原、分解，形成一層電子絕緣、裡離子可導(dǎo)的純化層SEI膜，裡離子的嵌入過(guò) 程必然經(jīng)由覆蓋在碳負(fù)極上的SEI膜，故SEI膜的特性對(duì)整個(gè)裡離子電池的電化學(xué)性能、穩(wěn) 定性W及安全性等均有很大的影響，均勻和穩(wěn)定的SEI膜能較好地適應(yīng)裡離子的嵌入和脫 出引起的體積改變，抽真空條件下，可將化成過(guò)程中反應(yīng)產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，避免出現(xiàn)電 池鼓脹、外觀差、容量偏低的質(zhì)量問題?；墒茄e離子電池制作的關(guān)鍵工序，是獲得良好電 化學(xué)性能和安全性能的裡離子電池的重要保障。
[0010] 可選擇將注液靜置后的裡離子電池，置于集成負(fù)壓真空系統(tǒng)、溫度控制、化成充電 功能的一體化設(shè)備，對(duì)電池進(jìn)行高溫負(fù)壓化成。
[0011] 優(yōu)選的，化成過(guò)程中，控制體系真空度不大于90KPa。充電化成時(shí)，將裡離子電池化 成至60%~100%荷電狀態(tài)。
[0012] 化成時(shí)，充電過(guò)程至少分為兩個(gè)階段，其中，第一階段充電電流為0.01C~0.1C，充 電時(shí)間為化~化;第二階段充電電流為0.05C~0.25C，充電時(shí)間為化~地。
[0013] 優(yōu)選的，充電過(guò)程可分為兩個(gè)階段，第一階段充電電流為0.1C，充電時(shí)間為化;第 二階段充電電流為0.2C，充電時(shí)間為化。
[0014] 優(yōu)選的，充電過(guò)程還包括第Ξ階段，第Ξ階段的充電電流為0.1C~0.5C。第Ξ階段 充電時(shí)間為化或充電截止電壓為3.65V。進(jìn)一步優(yōu)選的，充電過(guò)程分為Ξ個(gè)階段，第一階段 充電電流為0.05C，充電時(shí)間為化;第二階段充電電流為0.1C，充電時(shí)間為化;第Ξ階段充電 電流為0.25C，充電時(shí)間為化。也可選擇W下充電化成過(guò)程:充電過(guò)程分為Ξ個(gè)階段，第一階 段充電電流為0.05C，充電時(shí)間為化;第二階段充電電流為0.1C，充電時(shí)間為化;第Ξ階段充 電電流為0.25C，充電截止電壓為3.65V。
[0015] 化成時(shí)，電池恒流充電至60%~80 %荷電狀態(tài)時(shí)，選擇兩個(gè)階段的充電方式；電池 充電至80%~100%荷電狀態(tài)時(shí)，選擇Ξ個(gè)階段的充電方式，第Ξ階段充電至100%滿電荷 電狀態(tài)時(shí)選用充電電壓3.65V為截止條件，第Ξ階段充電至非滿電荷電狀態(tài)時(shí)選用充電時(shí) 間為截止條件。
[0016] 本發(fā)明提供的裡離子電池的化成方法，地~化即可實(shí)現(xiàn)75Ah的裡離子電池快速化 成，電池內(nèi)阻小于〇.378πιΩ，經(jīng)化成處理后的裡離子電池，具有活性物質(zhì)容量發(fā)揮高、內(nèi)阻 小、膨脹率低、循環(huán)壽命和存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)了電池的使用壽命;該 化成方法具有化成時(shí)間短、化成效率高、能耗小的優(yōu)點(diǎn)，是一種適用于批量生產(chǎn)裡離子電池 的高效化成方法。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[001引實(shí)施例1
[0019] 本實(shí)施例的裡離子電池的化成方法，包括:將注液靜置后的裡離子電池在溫度為 35°C、真空度為70KPa的條件下進(jìn)行充電化成;充電過(guò)程分為Ξ個(gè)階段:第一階段充電電流 為0.05C，充電時(shí)間為化;第二階段充電電流為0.1C，充電時(shí)間為化;第Ξ階段充電電流為 0.25C，充電時(shí)間為化。
[0020] 實(shí)施例2
[0021] 本實(shí)施例的裡離子電池的化成方法，包括:將注液靜置后的裡離子電池在溫度為 45°C、真空度為75KPa的條件下進(jìn)行充電化成;充電過(guò)程分為兩個(gè)階段:第一階段充電電流 為0.1C，充電時(shí)間為化;第二階段充電電流為0.2C，充電時(shí)間為化。
[0022] 實(shí)施例3
[0023] 本實(shí)施例的裡離子電池的化成方法，包括:將注液靜置后的裡離子電池在溫度為 55°C、真空度為80KPa的條件下進(jìn)行充電化成;充電過(guò)程分為Ξ個(gè)階段:第一階段充電電流 為0.05C，充電時(shí)間為化;第二階段充電電流為0.1C，充電時(shí)間為化;第Ξ階段充電電流為 0.25C，充電截止電壓為3.65V。
[0024] 對(duì)比例
[0025] 對(duì)比例的裡離子電池的化成方法，包括:將注液靜置后的裡離子電池在常溫下進(jìn) 行充電化成;充電過(guò)程分為兩個(gè)階段:第一階段充電電流為0.02C，充電時(shí)間為化;第二階段 充電電流為0.1C，充電時(shí)間為化;化成后對(duì)電池進(jìn)行抽氣、分容。
[00%] 試驗(yàn)例1
[0027] 本試驗(yàn)例檢測(cè)各實(shí)施例和對(duì)比例的首次充放電效率、容量及內(nèi)阻情況，結(jié)果如表1 ~表4所示。
[0028] 表1實(shí)施例1的化成方法所得電池的性能檢測(cè)結(jié)果
[0029]
[0030] ~實(shí)施例1的裡離子電池的首次充放電效率均值為89.81 %，電池容量均值為 76.25AH，電池內(nèi)阻均值為0.371πιΩ。
[0031] 表2實(shí)施例2的化成方法所得電池的性能檢測(cè)結(jié)果
[0032] _

[0033] 實(shí)施例2的裡離子電池的首次充放電效率均值為89.77 %，電池容量均值為 75.76AH，電池內(nèi)阻均值為0.372πιΩ。
[0034] 表3實(shí)施例3的化成方法所得電池的性能檢測(cè)結(jié)果
[0035]
[0036]
[0037] 實(shí)施例3的裡離子電池的首次充放電效率均值為89.85%，電池容量均值為 76.12ΑΗ，電池內(nèi)阻均值為0.378πιΩ。
[0038] 表4對(duì)比例的化成方法所得電池的性能檢測(cè)結(jié)果
[0039]
[0040] ~對(duì)比例的裡離子電池的首次充放電效率均值為87.97 %，電池容量均值為胃 74.73ΑΗ，電池內(nèi)阻均值為0.396πιΩ。
[0041] 試驗(yàn)例2
[0042] 本試驗(yàn)例對(duì)Ξ種實(shí)施例電池與對(duì)比例電池做常溫28天存儲(chǔ)測(cè)試，存儲(chǔ)后容量恢復(fù) 率對(duì)比如表5所示。
[0043] 表5各實(shí)施例和對(duì)比例常溫28天后儲(chǔ)存容量恢復(fù)率試驗(yàn)結(jié)果
[0044]
[0045] ~由表5可W看出，實(shí)施例1電池存儲(chǔ)容量保持率均值為96.97 %，實(shí)施例2電池存儲(chǔ) 容量保持率均值為96.84%，實(shí)施例3電池存儲(chǔ)容量保持率均值為97.03%，對(duì)比例電池存儲(chǔ) 容量保持率均值為94.98 %。
[0046] 根據(jù)各實(shí)施例和對(duì)比例的試驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明提供的裡離子電池的化成方法首 次充放電效率高，電池容量高、內(nèi)阻小，電池性能一致性好，存儲(chǔ)性能提高，且化成時(shí)間大大 縮短，能耗低，有利于企業(yè)提高生產(chǎn)效率和電池質(zhì)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋰離子電池的化成方法，其特征在于，包括在溫度為35°C~55°C、抽真空條件 下，以0.01C~0.5C的充電電流對(duì)注液靜置后的鋰離子電池進(jìn)行化成。2. 如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，化成過(guò)程中，控制體系真 空度不大于90KPa。3. 如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，將鋰離子電池化成至60% ~100%荷電狀態(tài)。4. 如權(quán)利要求1或3所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，化成時(shí)，充電過(guò)程至少 分為兩個(gè)階段，其中，第一階段充電電流為0.01C~0.1C，充電時(shí)間為2h~6h;第二階段充電 電流為0.05C~0.25C，充電時(shí)間為2h~4h。5. 如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，充電過(guò)程分為兩個(gè)階段， 第一階段充電電流為〇. 1C，充電時(shí)間為2h;第二階段充電電流為0.2C，充電時(shí)間為2h。6. 如權(quán)利要求4所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，充電過(guò)程還包括第三階 段，第三階段的充電電流為0.1C~0.5C。7. 如權(quán)利要求6所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，第三階段充電時(shí)間為2h或 充電截止電壓為3.65V。8. 如權(quán)利要求6所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，充電過(guò)程分為三個(gè)階段， 第一階段充電電流為0.05C，充電時(shí)間為2h;第二階段充電電流為0.1C，充電時(shí)間為2h;第三 階段充電電流為0.25C，充電時(shí)間為2h。9. 如權(quán)利要求6所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，充電過(guò)程分為三個(gè)階段， 第一階段充電電流為0.05C，充電時(shí)間為2h;第二階段充電電流為0.1C，充電時(shí)間為2h;第三 階段充電電流為0.25C，充電截止電壓為3.65V。
【文檔編號(hào)】H01M10/058GK105870508SQ201610209025
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】徐文娟, 潘芳芳, 徐林, 孫敬
【申請(qǐng)人】中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司