CN101714673A - 一种提高锂离子电池储存/搁置性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的是提供一种提高锂离子电池储存/搁置性能的方法。特别涉及商品化应用最广泛的LiCoO2/MCMB体系，其基本特征是利高低温温差效应使SEI膜在低温区快速老化成型，从而防止了锂离子电池在随后的储存/搁置时活性锂被SEI膜捕获而失去活性。采用本发明的锂离子电池的年储存/搁置容量损失可控制在2.1％以内。

Description

一种提高锂离子电池储存/搁置性能的方法
技术领域
本发明涉及一种提高锂离子电池储存/搁置性能的方法，特别是公开一种提高LiCoO2/MCMB体系锂离子电池储存/搁置的方法，属于化学电源及相关领域。
背景技术
锂离子电池(Lithium-ion batteries，LIB)是上世纪90年代初发展起来的新一代绿色高能电池，具有能量密度大、工作电压高、循环寿命长和自放电率低等特点，已成为手机、数码相机和笔记本电脑等便携式电子产品的主导配套电源。目前，锂离子电池的应用又扩大到矿灯、电动工具、电动自行车和电动汽车上。在上述的应用领域中，与其它二次电池一样，储存或搁置会导致锂离子电池容量的衰减。
通常认为，锂离子电池的容量衰减与电池过充电/过放电时正、负极发生的一系列副反应、电解液的氧化/还原反应以及固体电解质膜(SEI)的形成与演化、活性物质的相变和集流体等有关[黄可龙，吕正中，刘素琴.锂离子电池容量损失原因分析，电池，2001，31(3)：142-145]。各国的研究者针对上述问题进行了大量的研究，提出了抑制电池的容量衰减的办法。目前主要的方法有：(1)严格控制电池电化学充放电窗口，以尽可能降低正/负电极活性物质、电解液组分的自氧化还原反应程度，例如控制LiCoO2/MCMB体系的充电电位上限为4.2-4.5V，下限2.5-2.75V；(2)采用低荷电态储存，一般控制在20-50％，以降低正极活性物质的氧化态，避免与电解液不可逆副反应的发生；(3)使用添加剂等，目前最广泛使用的添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)和亚硫酸乙烯酯(ES)等；(4)优化的电池化成工艺，如多次调变式小电流对电池反复充放电，以强化电解质界面膜的完善，从而提高随后的储存性能。其它方法还包括使用兼容性更好的电解液和低温储存等。尽管如此，目前商品化的锂离子电池年搁置容量损失一般仍在5-20％，很有必要寻找更加有效抑制锂离子电池容量衰减的办法，以满足特定需要长时间搁置应用的场合。
发明内容
本发明目的是提供一种提高锂离子电池储存/搁置性能方法，特别涉及商品化应用最广泛的LiCoO2/MCMB体系，采用本发明的锂离子电池的年储存/搁置容量损失可控制在2％以内。其基本原理是利用快速的高低温的温差效应使SEI膜在低温区老化成型，从而防止了锂离子电池在随后的储存/搁置时活性锂被SEI膜捕获而失去活性。
本发明的技术方案是：(1)将商品化的锂离子电池在室温下充电至4.2V，静置5分钟后再充电至4.5V，最后恒压数分钟；(2)将上述锂离子电池置于不同的温度条件下保持5-60分钟，温度区间为至少高于30℃而低于或等于55℃；(3)将在上述温度环境中处理的锂离子电池，置于低温箱快速老化成型，然后取出，于室温下放电至2.75V后储存/搁置；所述的低温箱老化成型的温度为-30-0℃，低温老化成型的时间为10-60分钟。储存/搁置一定时间后对锂离子电池进行容量损失测试(详见实施例)。
相对于已公开的专利方法，本发明所涉及的方法可操作性强、简单实用，成本低廉，有利于推广应用。与已公开的容量损失5-20％相比，在本发明提供的高低温范围内处理后容量损失可控制在2.1％以内。
具体实施方式
实施例1
选用目前商品化最广泛的LiCoO2/MCMB体系的LIB电池，1C容量为380mAh。实验方法为：(1)将化成后的LIB在室温(20±3℃)下1C充电至4.2V，静置5分钟后再充电至4.5V，最后恒压数分钟；(2)将LIB置于50℃烘箱保持5-60分钟；(3)将在上述温度环境中处理的LIB置于冰柜10-60分钟，取出，于室温下放电至2.75V后置于室温下储存/搁置；储存/搁置一定时间后对LIB进行容量测试。实验结果表明，该电池储存/搁置6个月的容量损失仅为1.24％，1年的容量损失也只有1.28％。
与之对比，未经上述处理的LIB电池相同条件下储存6个月容量损失2.24％，1年期容量损失3.39％。从而可见，经本发明提供的方法，可提高锂离子电池储存或搁置后的性能，减少容量损失。
实施例2
其它条件同实施例1，仅改变热处理温度为45℃。该电池储存/搁置6个月的容量损失为1.73％，1年的容量损失为1.92％。
实施例3
其它条件同实施例1，仅改变热处理温度为55℃，该电池储存/搁置6个月的容量损失为1.97％，1年的容量损失为2.06％。
对比实施例
①其它条件同实施例1，仅改变热处理温度为30℃，该电池储存/搁置6个月的容量损失为2.48％，1年的容量损失为3.73％。
②其它条件同实施例1，仅改变热处理温度为60℃，该电池储存/搁置6个月的容量损失为4.02％，1年的容量损失为6.37％。
需要说明的是，本发明不限于上述实施例，对本发明的任何等同或替换都在本发明的权利保护范围内。

Claims (5)

1.一种提高锂离子电池储存/搁置性能的方法，其特征在于利用高低温的温差效应使SEI膜在低温区快速老化成型，防止锂离子电池在随后的储存/搁置时活性锂被SEI膜捕获而失去活性；所述的SEI膜是指固体电解质膜。
2.按权利要求1所述的提高锂离子电池储存/搁置性能的方法，其特征在于具体步骤是：
(1)将锂离子电池在室温下充电至4.2V，静置5分钟后再充电至4.5V，最后恒压数分钟；
(2)将步骤1处理后的锂离子电池置于高于30℃而低于或等于55℃温度条件下保持5-60分钟；
(3)将步骤2处理后的锂离子电池，置于-30℃-0℃低温箱中快速老化成型，取出后在室温下放电至2.75V后储存/搁置。
3.按权利要求2所述的提高锂离子电池储存/搁置性能的方法，其特征在于所述的锂离子电池为LiCoO2/MCMB体系。
4.按权利要求2所述的提高锂离子电池储存/搁置性能的方法，其特征在于步骤3所述的低温箱老化成型的时间为10-60分钟。
5.按权利要求4所述的提高锂离子电池储存/搁置性能的方法，其特征在于所述的低温箱为冰柜。
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