CN104409778A - 一种异形锂离子电池的分容方法 - Google Patents

一种异形锂离子电池的分容方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂离子电池的制备技术领域，尤其涉及一种异形锂离子电池的分容方法，采用大电流阶段式充电，按步骤依次包括第一充电阶段、放电阶段和第二充电阶段，其中所述第一充电阶段的充电电流为2.0C～6.5C，第二充电阶段的充电电流为2.0C～6.5C。本发明的分容方法相对简单，分容容量合格率高、性能良好，且大大缩短了分容时间，以达到减少分容生产的投入，提高了锂离子电池的生产效率的目的。

Description

一种异形锂离子电池的分容方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池的制备技术领域，尤其涉及一种应用于电子烟中异形锂离子电池的分容方法。
背景技术
锂离子电池作为新能源领域的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点，相对于与传统的铅酸电池和镍氢、镍镉电池而言，锂离子电池的比容量高、循环寿命长、安全性能好，已逐步取代铅酸电池和镍氢、镍镉等电池，广泛地应用于手机、笔记本和电动汽车等方面，随着这些行业的迅速发展，锂离子电池的生产及需求量也会与日俱增，具有广阔的市场空间。目前对电池制造商而言，一方面需要提高生产效率来满足市场需求，另一方面要求改进和完善生产工艺，在提高产品质量的同时提高生产效率。现有的锂离子电池在制造过程中，因工艺原因，各个锂离子电池的实际容量会不一致，均会在化成工艺后进行分容；但是现有的锂离子电池分容工艺较复杂，分容周期较长，仅充电阶段就需要长达5.0h以上，且分容合格率低，这样导致电池分容的效率较低，制约产品的交付期限，容易造成产品在分容工艺上的积压，且增加了分容柜等设备的投入成本，不利于工厂生产，随着锂电行业的发展，分容工艺已经成为目前制约生产效率及产品质量的关键环节。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种应用于电子烟中异形锂离子电池的分容方法，该方法相对简单，缩短了分容时间，减少了生产的投入，提高了生产效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种应用于电子烟中异形锂离子电池的分容方法，采用大电流阶段式充电，按步骤依次包括第一充电阶段、放电阶段和第二充电阶段，其中所述第一充电阶段的充电电流为2.0C～6.5C，第二充电阶段的充电电流为2.0C～6.5C。且本发明无需对预充化成后的锂离子电池先进行放电处理，而是直接采用高倍率大电流阶段充电，其中第一充电阶段主要是为了检测电芯从满电状态(4.20V)放电至截止电压时的容量是否达到要求(即充放电效率)；第二充电阶段主要是根据电子烟中使用的锂离子电池的要求将电芯充电至相应的截止电压后进行容量分类；本发明由于减少了一次放电步骤，节约了分容时间；另外相对于现有的分容方法采用小电流充电，本发明采用大电流充电，不影响电芯的性能，且大大节约了分容时间，有利于上述锂离子电池的工业化生产，提高锂离子电池的市场竞争力。
较佳地，所述第一次充电阶段的截止电压为4.0～4.2V，截止电流为0.02C；所述第二次充电阶段的截止电压为4.0～4.2V，截止电流为7mA。
更优地，所述第一充电阶段的充电电流为4.0C，截止电压为4.2V，截止电流为0.02C。
更优地，所述第二充电阶段的充电电流为4.0C，截止电压为4.2V，截止电流为7mA。
较佳地，还包括在所述第二充电阶段之后的第三充电阶段。具体地，所述第三充电步骤的充电电流为0.02C,截止电压为4.0～4.2V，该步采用恒流恒压充电，主要目的是为了让第二充电阶段的电芯电压达到饱和，即稳定电压。
更优地，所述放电阶段的放电电流为1200mA，截止电压为3.0～3.3V，截止电流为7mA。
较佳地，所述异形锂离子电池的正极材料为钴酸锂，负极材料为石墨。
本发明异形锂离子电池的分容工艺简单，舍弃了分容工艺初始的放电阶段，而采用大电流直接进行充电，大大缩短了分容时间，同时不影响分容电池的性能，提高了锂离子电池生产的效率，减少了生产成本，提高了上述锂离子电池的市场竞争力。
附图说明
图1实施例和对比例中电池充电时间分布示意图；
图2实施例中电池容量比值分布示意图；
图3实施例中电池K值对比分布示意图。
具体实施方式
本发明针对现有技术中应用于电子烟中的异形锂离子电池分容时间长，影响电池生产效率的问题，在不改变原有的电池制造工艺的基础上，提出了一种新的异形锂离子电池分容方法，在保证锂离子电池其他各方面性能的前提下，缩短了锂电池的分容时间，提高了电池生产效率。
本发明的异形锂离子电池分容方法，无需对预充化成后的锂离子电池先进行放电，而是采用直接充电分容，且采用大电流阶段式充电分容，依次包括第一充电阶段、放电阶段和第二充电阶段，其中第一充电阶段的充电电流为2.0C～6.5C，第二充电阶段的充电电流为2.0C～6.5C。
下面以电子烟中的异形锂离子电池为例说明本发明，该电池正极活性物质为钴酸锂、负极活性物质为人造石墨，标准容量为285mA·h，按照锂离子电池常规制作流程进行制造后进行分容，该分容方法无需先对电芯进行放电，而是直接充电。
实施例1
对化成热封后的异形锂离子电池，在室温下进行分容，分容时无需先放电，而是直接进行充电，具体的分容步骤为：
首先进行第一充电阶段，以2.0C恒流恒压，截止电流0.02C充电至4.2V，搁置5min；
其次进行第二放电阶段，以1200mA放电至3.2V，搁置5min；
再次进行第二充电阶段，以2.0C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，搁置5min；
再次进行第三充电阶段，以0.02C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，完成分容。
在其中随机抽取取12支异形锂离子电池记录其充电时间，同时在分容完成后，在室温下进行性能测试。
实施例2
对化成热封后的异形锂离子电池，在室温下进行分容，分容时无需先放电，而是直接进行充电阶段，具体的分容步骤为：
首先进行第一充电阶段，以3.0C恒流恒压，截止电流0.02C充电至4.2V，搁置5min；
其次进行第二放电阶段，以1200mA放电至3.2V，搁置5min；
再次进行第二充电阶段，以3.0C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，搁置5min；
再次进行第三充电阶段，以0.02C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，完成分容。
在其中随机抽取取12支异形锂离子电池记录其充电时间，同时在分容完成后，在室温下进行性能测试。
实施例3
对化成热封后的异形锂离子电池，在室温下进行分容，分容时无需先放电，而是直接进行充电阶段，具体的分容步骤为：
首先进行第一充电阶段，以4.0C恒流恒压，截止电流0.02C充电至4.2V，搁置5min；
其次进行第二放电阶段，以1200mA放电至3.2V，搁置5min；
再次进行第二充电阶段，以4.0C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，搁置5min；
再次进行第三充电阶段，以0.02C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，完成分容。
在其中随机抽取取12支异形锂离子电池记录其充电时间，同时在分容完成后，在室温下进行性能测试。
实施例4
对化成热封后的异形锂离子电池，在室温下进行分容，分容时无需先放电，而是直接进行充电阶段，具体的分容步骤为：
首先进行第一充电阶段，以5.0C恒流恒压，截止电流0.02C充电至4.2V，搁置5min；
其次进行第二放电阶段，以1200mA放电至3.2V，搁置5min；
再次进行第二充电阶段，以5.0C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，搁置5min；
再次进行第三充电阶段，以0.02C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，完成分容。
在其中随机抽取取12支异形锂离子电池记录其充电时间，同时在分容完成后，在室温下进行性能测试。
实施例5
对化成热封后的异形锂离子电池，在室温下进行分容，分容时无需先放电，而是直接进行充电阶段，具体的分容步骤为：
首先进行第一充电阶段，以6.0C恒流恒压，截止电流0.02C充电至4.2V，搁置5min；
其次进行第二放电阶段，以1200mA放电至3.2V，搁置5min；
再次进行第二充电阶段，以6.0C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，搁置5min；
再次进行第三充电阶段，以0.02C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，完成分容。
在其中随机抽取取12支异形锂离子电池记录其充电时间，同时在分容完成后，在室温下进行性能测试。
实施例6
对化成热封后的异形锂离子电池，在室温下进行分容，分容时无需先放电，而是直接进行充电阶段，具体的分容步骤为：
首先进行第一充电阶段，以6.5C恒流恒压，截止电流0.02C充电至4.1V，搁置5min；
其次进行第二放电阶段，以1200mA放电至3.2V，搁置5min；
再次进行第二充电阶段，以6.5C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.1V，搁置5min；
再次进行第三充电阶段，以0.02C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，完成分容。
在其中随机抽取取12支异形锂离子电池记录其充电时间，同时在分容完成后，在室温下进行性能测试。
对比例
对化成热封后的异形锂离子电池，在室温下进行分容，具体的分容步骤为：
首先进行第一放电阶段，以0.5C放电至3.2V，搁置5min；
其次进行第一充电阶段，以0.5C恒流恒压，截止电流0.02C充电至4.2V，搁置5min；
再次进行第二放电阶段，以1200mA放电至3.2V，搁置5min；
再次进行第二充电阶段，以1.0C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，搁置5min；
再次进行第三充电阶段，以0.02C恒流恒压，截止电流7mA充电至4.2V，完成分容。
在其中随机抽取取12支异形锂离子电池记录其充电时间，同时在分容完成后，在室温下进行性能测试。
通过以上实施例和对比例以及附图对比，如图1所示，实施例和对比例中的所有电池的充电时间在不同的充电电流下充电时间有较大差别，采用大电流倍率充电相对于采用小电流倍率充电其充电时间大大减少，在最佳状态下，仅需小电流倍率充电的一半，且充电时间在同一充电电流下电池充电时间相差不大，证明其在大电流充电下电池充电时间较稳定，无大波动；如图2和3所示，在采用大电流倍率充电的情况下，电芯在放电阶段后的容量比波动较小，其K值均在工艺标准范围(-0.01～0.15mv/h)内，说明采用大电流倍率充电不会对电芯性能造成较大影响。另外，如下表1所示，采用高倍率(2.0～6.5C)电流进行充电，其充电时间仅为低倍率(0.2～1.0C)充电时间的一半，大大缩短了分容时间，提高了工作效率；且采用高倍率电流充电，电芯的放电容量平均可保持在97.9％以上，符合电芯标准，且对电芯K值无影响。
表1
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种异形锂离子电池的分容方法，采用大电流阶段式充电，其特征在于：按步骤依次包括第一充电阶段、放电阶段和第二充电阶段，其中所述第一充电阶段的充电电流为2.0C～6.5C，第二充电阶段的充电电流为2.0C～6.5C。
2.根据权利要求1所述的异形锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述第一充电阶段的截止电压为4.0～4.2V，截止电流为0.02C。
3.根据权利要求1所述的异形锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述第二充电阶段的截止电压为4.0～4.2V，截止电流为7mA。
4.根据权利要求1所述的异形锂离子电池的分容方法，其特征在于：还包括在所述第二充电阶段之后的第三充电阶段。
5.根据权利要求4所述的异形锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述第三充电阶段的充电电流为0.02C,截止电压为4.0～4.2V,截止电流为7mA。
6.根据权利要求1所述的异形锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述放电阶段的放电电流为1200mA，截止电压为3.0～3.3V。
7.根据权利要求1所述的异形锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述第一充电阶段的充电电流为4.0C，截止电压为4.2V。
8.根据权利要求1所述的异形锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述第二充电阶段的冲电电流为4.0C，截止电压为4.2V。
9.根据权利要求1所述的异形锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述异形锂离子电池的正极材料为钴酸锂，负极材料为石墨。
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