CN105244543B - 锂离子电池化成方法 - Google Patents

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Abstract

锂离子电池化成方法包括以下步骤：首次充电步骤：用0.2CA的恒定电流给锂离子电池进行首次充电，充电时间为120分钟；首次静置步骤：将首次充电后的锂离子电池静置5分钟；以及二次充电步骤：用0.9CA的恒定电流给锂离子电池进行二次充电，充电时间为40分钟；以及老化步骤：将充电后的锂离子电池在35摄氏度至55摄氏度的温度下老化3天至7天。本发明在多次充电中针对SEI膜的形成过程的不同阶段选用不同的电流进行充电，不但提高电池充放电效率，有效防止充放电过程中溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分共嵌放电极材料造成的破坏，因而大大提高了电池的循环性能和使用寿命。

Description

锂离子电池化成方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池化成方法。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极。
锂离子的化成工艺中一般采用某一范围的恒定电流值进行一次充电后，即进入老化工序，静置处理。此种方式忽视了SEI膜的生成机理，充放电过程中会导致溶剂分子共嵌入，对电极造成材料会造成一定程度的破坏，影响电池的循环性能和使用寿命，另外，此种方式还要求老化工序的时间足够长，导致锂离子电池的生产时间周期长，生产效率低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在于提供一种可解决上述技术问题的锂离子电池化成方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种锂离子电池化成方法，其包括以下步骤：
首次充电步骤：用0.2CA的恒定电流给锂离子电池进行首次充电，充电时间为120分钟；
首次静置步骤：将首次充电后的锂离子电池静置5分钟；以及
二次充电步骤：用0.9CA的恒定电流给锂离子电池进行二次充电，充电时间为40分钟；以及
老化步骤：将充电后的锂离子电池在35摄氏度至55摄氏度的温度下老化3天至7天。
优选地，本方法在二次充电步骤和老化步骤之间还包括以下步骤：
二次静置步骤：将二次充电后的锂离子电池静置5分钟；以及
三次充电步骤：用0.5CA的恒定电流给锂离子电池进行三次充电，充电时间为105分钟。
优选地，首次充电步骤中的充电上限电压为4.2V。
优选地，二次充电步骤中的充电上限电压为4.2V。
优选地，三次充电步骤中的充电上限电压为4.2V。
本发明的有益效果至少如下：
1、本发明在多次充电中针对SEI膜的形成过程的不同阶段选用不同的电流进行充电，不但提高电池充放电效率，有效防止充放电过程中溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分共嵌放电极材料造成的破坏，因而大大提高了电池的循环性能和使用寿命。
2、本发明经过大量实验测试选择35摄氏度至55摄氏度的温度作为电池的老化温度，可优化锂离子电池的性能。
3、多次充电后的锂离子电池需要的老化时间最多为7天，相对传统的老化时间，生产周期更短。
附图说明
图1为本发明锂离子电池化成方法的较佳实施方式的流程图。
图2和图3为采用图1的锂离子电池化成方法做的两个实验对应的电池性能图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
请参见图1，本发明涉及一种锂离子电池化成方法，其较佳实施方式包括以下步骤：
步骤S1：用0.2CA的恒定电流给锂离子电池进行首次充电，充电时间为120分钟，期间的充电上限电压为4.2V；
步骤S2：将首次充电后的锂离子电池静置5分钟；
步骤S3：用0.9CA的恒定电流给锂离子电池进行二次充电，充电时间为40分钟，期间的充电上限电压为4.2V；
步骤S4：将二次充电后的锂离子电池静置5分钟；
步骤S5：用0.5CA的恒定电流给锂离子电池进行三次充电，充电时间为105分钟，期间的充电上限电压为4.2V；
步骤S6：将充电后的锂离子电池在35摄氏度至55摄氏度的温度下老化3天至7天。
本发明分多次间隔给锂离子电池进行充电，且多次充电的恒定电流值不相同，根据SEI膜的生成机理，电极表面的反应是一个钝化膜形成与电荷传递的竞争反应。由于各种离子的扩散速度不同和离子迁移数不同，所以在不同的电流密度下进行电化学反应的主体就不相同，电流对SEI膜的厚度虽然影响不大，但得到膜的组成截然不同，直接影响SEI膜的稳定性。因此，本发明在多次充电中针对SEI膜的形成过程的不同阶段选用不同的电流进行充电，不但提高电池充放电效率，有效防止充放电过程中溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分共嵌放电极材料造成的破坏，因而大大提高了电池的循环性能和使用寿命。
另外，根据实验得知，高温下电解质的电导率提高，活性增强，虽然加速了其与SEI膜的重组过程，但温度超过60度时电解质将趋于不稳定，尤其是锂盐LiPF6会发生分解，从而降低了电池的性能。故，本发明经过大量实验测试选择35摄氏度至55摄氏度的温度作为电池的老化温度，可优化锂离子电池的性能；再者，多次充电后的锂离子电池需要的老化时间最多为7天，相对传统的老化时间，生产周期更短。
下面结合两个具体实验证明采用本化成方法可缩短化成时间的同时保证锂离子电池性能稳定性：
实验一：
1、首次充电条件：0.2CA的恒流充电120分钟，上限电压4.2V；
2、首次充电后静置5分钟；
3、二次充电条件：0.9CA的恒流恒压充电40分钟上限电压4.2V
4、二次充电后静置5分钟；
5、三次充电条件：0.5CA的恒流恒压充电110分钟，上限电压4.2V；
6、老化条件：50摄氏度的温度下老化3-7天时间。
实验二：
1、首次充电条件：0.05CA的恒流充电24分钟，上限电压4.2V
2、首次充电后静置5分钟；
3、二次充电条件：0.1CA的恒流恒压充电360分钟，上限电压4.2V；
4、老化条件：45摄氏度老化5天，再在常温下老化2天时间。
由上述两个实验得到的锂离子电池的容量、电压和电流图参见图2和图3，由图2和图3可知，两次实验得到的锂离子电池的性能是稳定一致的。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锂离子电池化成方法，其特征在于：其包括以下步骤：
首次充电步骤：用0.2CA的恒定电流给锂离子电池进行首次充电，充电时间为120分钟；
首次静置步骤：将首次充电后的锂离子电池静置5分钟；以及
二次充电步骤：用0.9CA的恒定电流给锂离子电池进行二次充电，充电时间为40分钟；以及
老化步骤：将充电后的锂离子电池在35摄氏度至55摄氏度的温度下老化3天至7天。
2.如权利要求1所述的锂离子电池化成方法，其特征在于：本方法在二次充电步骤和老化步骤之间还包括以下步骤：
二次静置步骤：将二次充电后的锂离子电池静置5分钟；以及
三次充电步骤：用0.5CA的恒定电流给锂离子电池进行三次充电，充电时间为105分钟。
3.如权利要求1所述的锂离子电池化成方法，其特征在于：首次充电步骤中的充电上限电压为4.2V。
4.如权利要求1所述的锂离子电池化成方法，其特征在于：二次充电步骤中的充电上限电压为4.2V。
5.如权利要求2所述的锂离子电池化成方法，其特征在于：三次充电步骤中的充电上限电压为4.2V。
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