CN102324572A - 一种动力锂离子电池的化成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力锂离子电池的化成方法，是以钛酸锂为负极、以磷酸铁锂为正极，采用闭口化成方式，具体步骤为：先分三个阶段对电池进行恒流充电，再对电池进行恒压充电，在恒压充电至截止电流后，将电池放入注液手套箱中，打开注液口，真空抽去电池内产生的气体后再密封注液口。本发明实施例所述方法能有效的促使负极表面形成致密且稳定的SEI膜，化成过程中采用闭口化成的方式，避免了电池内部吸水而造成水分与电解液发生反应，影响电池性能的问题，且在恒压充电至截止电流后，真空抽去电池内产生的气体后再密封注液口，有效的改善电池壳体内部环境，避免了电池在使用过程中电池产生鼓胀及延缓电池的性能衰减，提高电池电性能及安全性能。

Description

一种动力锂离子电池的化成方法
技术领域
本发明涉及一种电池的化成方法，特别涉及一种动力锂离子电池的化成方法，所述动力锂离子电池是以钛酸锂为负极、以磷酸铁锂为正极。 
背景技术
钛酸锂(Li4Ti5O12)是一种“零应变”电极材料，循环性能好，具有很好的充放电平台以及可大电流充放电性能，同时还具有很好的抗过充性能、热稳定性能以及安全性能，是锂离子动力电池的新型材料。 
如公开号为CN101740816A的中国发明公开了一种锂离子二次电池的化成方法，其中，充电过程包括大电流恒流充电至充电截止电压和恒压充电至截止电流，再恒压充电至截止电流后，将电池内产生的气体抽去，并封口。此方法能强制在钛酸锂负极表面形成SEI膜，但是形成的SEI膜不均匀并且疏松，影响电池的循环寿命，而且是采用开口化成的方式，即电池在注液完成后，注液口未进行密封的情况下对电池进行化成，该方法由于电池内部与化成的环境空间直接接触，会导致电池注液封口前吸收空气中的水分，水分会与电解液等发生反应，影响电池性能，给电池安全带来隐患。 
如公开号为CN101901941A的中国发明公开了一种钛系负极材料锂离子电池的化成方法，步骤1以电流I1对电池进行恒流限时充电，步骤2以电流I2对电池进行恒流限压充电，截止电压V，步骤3以截止电压V对电池进行恒压限时充电，该方法由于步骤1和2连续进行，SEI膜形成任不够稳定，并且也是采用开口化成的方式，同样存在电池吸水现象，影响电池的安全性能。 
此外，通过上述现有技术制成的钛酸锂为负极的动力锂离子电池，在电池使用过程中，钛酸锂与电解液反应，生成HF、CO2、CO等气体，影响电池容量、循环性能以及安全性。 
发明内容
为了克服利用上述现有技术所述方法，形成的SEI膜不均匀、不稳定，从而影响电池的 循环寿命问题，以及采用开口化成的方式，导致电池存在吸水现象，从而影响电池的安全性能的问题，本发明实施例提供了一种动力锂离子电池的化成方法。所述技术方案如下： 
一种动力锂离子电池的化成方法，所述动力锂离子电池是以钛酸锂为负极、以磷酸铁锂为正极，所述动力锂离子电池的化成方法采用闭口化成，具体按照如下步骤操作： 
步骤1，先分三个阶段对电池进行恒流充电，各充电阶段之间均留有时间间隔，并且第一个阶段和第二个阶段之间的时间间隔不能少于24h，其他阶段之间的时间间隔为15～30分钟， 
三个恒流充电阶段采用不同的充电电流，并且I1＜I3＜I2，其中，I1为第一阶段充电电流；I2为第二阶段充电电流；I3为第三阶段充电电流； 
步骤2，再对电池进行恒压充电； 
步骤3，在恒压充电至截止电流后，将电池放入注液手套箱中，打开注液口，真空抽去电池内产生的气体后再密封注液口。 
具体地，作为优选，第一个阶段和第二个阶段之间的时间间隔为48h。 
具体地，作为优选，第一阶段恒流充电电流为0.01C～0.05C，第一阶段充电截止电压为1.2V～1.5V；第二阶段恒流充电电流为1C～3C，第二阶段充电截止电压为1.8V～2.0V；第三阶段恒流充电电流为0.2C～0.5C，第三阶段充电截止电压为2.3V～2.8V。 
更优选地，所述步骤1中，第一阶段恒流充电电流为0.01C～0.02C，第一阶段充电截止电压为1.5V；第二阶段恒流充电电流为2C～2.5C，第二阶段充电截止电压为2.0V；第三阶段恒流充电电流为0.5C，第三阶段充电截止电压为2.5V。 
具体地，作为优选，所述步骤2中，恒压充电阶段的充电电压为2.3～2.8V，恒压充电阶段截止电流为0.01C。 
更优选地，所述步骤2中，恒压充电阶段的充电电压为2.5V，截止电流为0.01C。 
具体地，作为优选，所述闭口化成的温度为25～60℃。 
更优选地，所述闭口化成的温度为30～40℃。 
具体地，作为优选，所述步骤3中，手套箱环境要求：水值≤20ppm，氧值≤50ppm。 
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：相比现有技术，本发明实施例提供一种以钛酸锂为负极、以磷酸铁锂为正极的动力锂离子电池化成方法，能有效的促使负极表面形成致密且稳定的SEI膜，化成过程中采用闭口化成的方式，避免了电池内部吸水，而造成水分与电解液发生反应，影响电池性能，且在恒压充电至截止电流后，将电池放入注液手套箱中，打开注液口，真空抽去电池内产生的气体后再密封注液口，有效的改善电池壳体内部 环境，避免了电池在使用过程中电池产生鼓胀及延缓电池的性能衰减，提高电池电性能及安全性能。 
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。 
本发明实施例提供了一种动力锂离子电池的化成方法，所述动力锂离子电池是以钛酸锂为负极、以磷酸铁锂为正极，所述动力锂离子电池的化成方法采用闭口化成，具体按照如下步骤操作： 
步骤1，先分三个阶段对电池进行恒流充电，各充电阶段之间均留有时间间隔，并且第一个阶段和第二个阶段之间的时间间隔不能少于24h，其他阶段之间的时间间隔为15～30分钟， 
三个恒流充电阶段采用不同的充电电流，并且I1＜I3＜I2，其中，I1为第一阶段充电电流；I2为第二阶段充电电流；I3为第三阶段充电电流； 
步骤2，对电池进行恒压充电； 
步骤3，在恒压充电至截止电流后，将电池放入注液手套箱中，打开注液口，真空抽去电池内产生的气体后再密封注液口。 
具体地，作为优选，第一个阶段和第二个阶段之间的时间间隔为48h。 
具体地，作为优选，第一阶段恒流充电电流为0.01C～0.05C，第一阶段充电截止电压为1.2V～1.5V；第二阶段恒流充电电流为1C～3C，第二阶段充电截止电压为1.8V～2.0V；第三阶段恒流充电电流为0.2C～0.5C，第三阶段充电截止电压为2.3V～2.8V。 
更优选地，所述步骤1中，第一阶段恒流充电电流为0.01C～0.02C，第一阶段充电截止电压为1.5V；第二阶段恒流充电电流为2C～2.5C，第二阶段充电截止电压为2.0V；第三阶段恒流充电电流为0.5C，第三阶段充电截止电压为2.5V。 
具体地，作为优选，所述步骤2中，恒压充电阶段的充电电压为2.3～2.8V，恒压充电阶段截止电流为0.01C。 
更优选地，所述步骤2中，恒压充电阶段的充电电压为2.5V，截止电流为0.01C。 
具体地，作为优选，所述闭口化成的温度为25～60℃。 
更优选地，所述闭口化成的温度为30～40℃。 
具体地，作为优选，所述步骤3中，手套箱环境要求：水值≤20ppm，氧值≤50ppm。 
综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有下列优点： 
1、钛酸锂具有在相对与锂电位为1.2V的电位下，负极表面会形成SEI膜，在第一阶段以小电流恒流对电池充电至1.2V～1.5V，且第一个和第二个阶段之间时间间隔不能少于24h，可以使电池形成稳定且致密的SEI保护膜，第二阶段大电流恒流充电，可以在负极第一阶段形成的SEI膜表面再强制形成一层较为疏松的SEI膜，有效的抑制电解液与钛酸锂之间的反应，避免电池在使用过程中的气体的产生。第三阶段，再以小电流恒流充电，可以使正负极活性物质得到充分的活化，能有效提高电池的电性能。 
2、采用闭口化成的方式，电池内部与空气不接触，避免电池吸水，造成电池性能下降，进一步方案，电池在恒压充电至截止电流后，将电池放入注液手套箱中，打开注液口，真空抽去电池内产生的气体后再密封注液口，手套箱环境要求：水值≤20ppm，氧值≤50ppm，有效的改善电池壳体内部环境，避免了电池在使用过程中电池产生鼓胀及延缓电池的性能衰减，提高电池电性能及安全性能。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种动力锂离子电池的化成方法，其特征在于，所述动力锂离子电池是以钛酸锂为负极、以磷酸铁锂为正极，所述动力锂离子电池的化成方法采用闭口化成，具体按照如下步骤操作：
步骤1，先分三个阶段对电池进行恒流充电，各充电阶段之间均留有时间间隔，并且第一个阶段和第二个阶段之间的时间间隔不能少于24h，其他阶段之间的时间间隔为15～30分钟，
三个恒流充电阶段采用不同的充电电流，并且I1＜I3＜I2，其中，I1为第一阶段充电电流；I2为第二阶段充电电流；I3为第三阶段充电电流；
步骤2，再对电池进行恒压充电；
步骤3，在恒压充电至截止电流后，将电池放入注液手套箱中，打开注液口，真空抽去电池内产生的气体后再密封注液口。
2.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述步骤1中，第一个阶段和第二个阶段之间的时间间隔为48h。
3.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述步骤1中，第一阶段恒流充电电流为0.01C～0.05C，第一阶段充电截止电压为1.2V～1.5V；第二阶段恒流充电电流为1C～3C，第二阶段充电截止电压为1.8V～2.0V；第三阶段恒流充电电流为0.2C～0.5C，第三阶段充电截止电压为2.3V～2.8V。
4.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述步骤1中，第一阶段恒流充电电流为0.01C～0.02C，第一阶段充电截止电压为1.5V；第二阶段恒流充电电流为2C～2.5C，第二阶段充电截止电压为2.0V；第三阶段恒流充电电流为0.5C，第三阶段充电截止电压为2.5V。
5.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述步骤2中，恒压充电阶段的充电电压为2.3～2.8V，恒压充电阶段截止电流为0.01C。
6.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述步骤2中，恒压充电阶段的充电电压为2.5V，截止电流为0.01C。
7.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述闭口化成的温度为25～60℃。
8.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述闭口化成的温度为30～40℃。
9.如权利要求1-8任一项权利要求所述的化成方法，其特征在于，所述步骤3中，手套箱环境要求：水值≤20ppm，氧值≤50ppm。
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