CN103390770A - 一种锂离子电池化成分段充电方法 - Google Patents

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张智贤
阴育新
门鹏
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池化成分段充电方法，在室温条件下进行以下四个阶段，分别为：恒流充电阶段一、恒流充电阶段二、恒流充电阶段三和恒压充电阶段；本发明采用小电流充电阶段激活电极材料、降低正负极阻抗，提高电池容量，用大电流充电阶段提高化成充电效率；所带来的有益效果是该方法不但可以提高锂离子电池的化成效率，又能保证SEI膜成膜良好，保持锂离子电池良好的循环性能；同时能够在保证锂离子电池良好性能不变的前提下有效地降低化成充电时间，提高生产效率。

Description

一种锂离子电池化成分段充电方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池充电方法技术领域，特别是涉及一种锂离子电池化成分段充电方法。
背景技术
锂离子电池是近年来发展起来的一种新型电源，与其他可充电二次电池相比，锂离子电池具有电压高，比能量高，充放电寿命长，无记忆效应，无污染等优点，因此它不仅在便携式电子设备上（如移动电话、数码摄像机和手提电脑等）得到广泛应用，也在电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备领域有广阔的应用前景，是目前世界各国争相研究开发的热点。
化成（Formation）是锂离子电池生产制造过程中的重要流程，其目的在于一方面激活电池内部电极表面的活性物质，另一方面是在负极表面形成一层SEI(Solid Electrolyte Interface)膜，较好的SEI膜能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。传统的化成充电方式是以恒定的小电流进行充电，既能充分的激活电极表面的活性物质，且有助于形成稳定的SEI膜，从而使锂离子电池具有较好的性能，但是长时间的小电流充电会导致形成的SEI膜阻抗增大，从而影响锂离子电池的倍率放电性能，过程时间长，影响生产效率。单独采用大电流化成充电的方法虽然可以提高生产效率，却使SEI膜成膜疏松，不稳定，严重影响电池的循环性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种可以提高锂离子电池的化成效率，又能保证SEI膜成膜良好，保持锂离子电池良好循环性能的化成充电方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种锂离子电池化成分段充电方法，其特征在于在室温条件下进行以下四个阶段，分别为：恒流充电阶段一、恒流充电阶段二、恒流充电阶段三和恒压充电阶段。
上述恒流充电阶段一的充电电流为0.1-0.3C，充电时间为40-180min。
上述恒流充电阶段二的充电电流为0.3-0.6C，充电截止电压为3.5-4.0V。
上述恒流充电阶段三的充电电流为0.1-0.3C，充电截止电压为4.2V。
上述恒压充电阶段的充电电压为4.2V，充电截止电流为0.01-0.05C。
上述恒流充电阶段一之前、恒流充电阶段二之前、恒流充电阶段三之前和恒压充电阶段之后存在有静置阶段，静置时间为2-20min。
与现有技术相比，本发明采用小电流充电阶段激活电极材料、降低正负极阻抗，提高电池容量，用大电流充电阶段提高化成充电效率；所带来的有益效果是该方法不但可以提高锂离子电池的化成效率，又能保证SEI膜成膜良好，保持锂离子电池良好的循环性能；同时能够在保证锂离子电池良好性能不变的前提下有效地降低化成充电时间，提高生产效率。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
取磷酸铁锂为正极材料体系的锂离子动力电池，容量为16.5Ah，控制稳定的室温条件对电池化成充电过程。
1.静置：5min
2.恒流充电阶段一：充电电流：0.15C，充电时间：100min；
3.静置：2min；
4.恒流充电阶段二：充电电流：0.5C，充电截止电压：3.57V；
5.静置：5min；
6.恒流充电阶段三：充电电流：0.15C，充电截止电压：4.2V；
7.恒压充电阶段：充电电压：4.2V，充电截止电流：0.03C；
8.静置：10min。
化成阶段结束后，室温放置7天后进行充放电处理。
对比试验例1：
1.静置：5min；
2.恒流充电阶段三：充电电流：0.15C，充电截止电压：4.2V；
3.恒压充电阶段：充电电压：4.2V，充电截止电流：0.03C；
4.静置：10min。
化成阶段结束后，室温放置7天后进行充放电处理。
实施例2：
取磷酸铁锂为正极材料体系的锂离子动力电池，容量为20Ah，控制稳定的室温条件对电池化成充电过程。
1.静置：10min
2.恒流充电阶段一：充电电流：0.1C，充电时间：180min；
3.静置：2min；
4.恒流充电阶段二：充电电流：0.3C，充电截止电压：4.0V；
5.静置：20min；
6.恒流充电阶段三：充电电流：0.1C，充电截止电压：4.2V；
7.恒压充电阶段：充电电压：4.2V，充电截止电流：0.01C；
8.静置：20min。
化成阶段结束后，室温放置7天后进行充放电处理。
对比试验例2：
1.静置：10min；
2.恒流充电阶段三：充电电流：0.1C，充电截止电压：4.2V；
3.恒压充电阶段：充电电压：4.2V，充电截止电流：0.01C；
4.静置：20min。
化成阶段结束后，室温放置7天后进行充放电处理。
实施例3：
取磷酸铁锂为正极材料体系的锂离子动力电池，容量为130Ah，控制稳定的室温条件对电池化成充电过程。
1.静置：5min
2.恒流充电阶段一：充电电流：0.3C，充电时间：40min；
3.静置：10min；
4.恒流充电阶段二：充电电流：0.6C，充电截止电压：3.5V；
5.静置：5min；
6.恒流充电阶段三：充电电流：0.3C，充电截止电压：4.2V；
7.恒压充电阶段：充电电压：4.2V，充电截止电流：0.05C；
8.静置：20min。
化成阶段结束后，室温放置7天后进行充放电处理。
对比试验例3：
1.静置：5min；
2.恒流充电阶段三：充电电流：0.3C，充电截止电压：4.2V；
3.恒压充电阶段：充电电压：4.2V，充电截止电流：0.05C；
4.静置：20min。
化成阶段结束后，室温放置7天后进行充放电处理。
最后，需要指出的是，上述实施例1-3中所述的恒流充电阶段二充电截止电压可根据所用锂离子电池体系的不同而做出调整，以保证恒流充电阶段一与恒流充电阶段二所充容量之和到达总容量的80%以上，其目的在于保证电池材料充分激活的基础上降低化成时间。
总结：对比实施例1、2、3方法所制电池与对比试验例1、2、3以原有小电流化成充电方法所制电池的各项性能，如下表所示。
Figure BDA00003567279200051
由表中数据可知，与现有小电流化成充电方法所制电池相比，实施例方法所制电池能够在保证良好性能不变的前提下有效地降低化成充电时间，提高生产效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种锂离子电池化成分段充电方法，其特征在于在室温条件下进行以下四个阶段，分别为：恒流充电阶段一、恒流充电阶段二、恒流充电阶段三和恒压充电阶段。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分段充电方法，其特征在于所述恒流充电阶段一的充电电流为0.1-0.3C，充电时间为40-180min。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分段充电方法，其特征在于所述恒流充电阶段二的充电电流为0.3-0.6C，充电截止电压为3.5-4.0V。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分段充电方法，其特征在于所述恒流充电阶段三的充电电流为0.1-0.3C，充电截止电压为4.2V。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分段充电方法，其特征在于所述恒压充电阶段的充电电压为4.2V，充电截止电流为0.01-0.05C。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池化成分段充电方法，其特征在于所述恒流充电阶段一之前、恒流充电阶段二之前、恒流充电阶段三之前和恒压充电阶段之后存在有静置阶段，静置时间分别为2-20min。
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