CN106207266A - 一种加速软包装锂离子电池化成活化的方法 - Google Patents

一种加速软包装锂离子电池化成活化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种加速软包装锂离子电池化成活化的方法，本发明在高温下对锂离子电池分别进行静置活化、负压化成活化、压力化成活化，其中负压化成活化和压力化成活化后分别进行一次抽真空和二次抽真空。本发明静置活化和化成活化均在高温下进行，分别采用大电流进行负压化成和压力化成，不但能加速了锂离子电池活化，而且还有利于形成致密的SEI膜，从而提高了锂离子电池的性能的一致性。

Description

一种加速软包装锂离子电池化成活化的方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子，尤其涉及一种加速软包装锂离子电池化成活化的方法。
背景技术
锂离子电池的电化学性能与其制造过程密切相关，锂离子电池的产品质量在很大程度上依赖于其制造过程的工艺控制。锂离子电池的制造是一个复杂的过程，包括多个不同的工艺过程，每一个工艺过程又包括许多小的工序，每一个工序的工艺效果都会对锂离子电池的电化学性能产生很大影响。其中化成活化是锂电池制造过程中的关键工艺过程之一。
化成活化的目的是激活电池正、负极的活性物质，合理和高效的化成活化，不但能加速电解液和负极表面副反应的产生，而且还有利于形成致密的SEI膜。化成工艺关系到电池容量的内阻、循环及安全性能等多方面的品质，化成工艺在一定程度上决定了电池性能的好坏。
现有技术中为了加速软包锂离子电池化成活化，形成更加致密的SEI膜，一般在常温下采用小电流长时间充电，传统的常温小电流化成不仅存在效率低问题，而且由于温度较低，电解液和负极表面活化能力不够，不利于形成致密的SEI薄膜，另外，该化成方式是在完成化成后抽一次真空，这样电芯内部极片或者隔膜表面会存在气泡，电解液无法与极片或隔膜充分浸润，不利于SEI膜的形成。
后来出现了高温大电流的化成工艺，由于电池在化成前没有高温静置活化，化成后形成SEI膜不够致密，此外已有高温大电流化成只在化成结束后抽一次真空，导致化成过程中因电芯结构中残存的气体无法充分逸出，导致电池变形、极片起皱和负极表面有黑斑等问题。因此化成活化有待于进一步研究。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能有效加速化成活化的的效率，化成后提高锂离子电池的一致性的加速软包装锂离子电池化成活化的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括如下步骤：
A）对锂离子电池在高温隧道炉进行静置活化4h；
B）对静置活化成后的所述锂离子电池进行高温负压化成活化充电到20%SOC；
C）高温负压化成后对所述锂离子电池所进行第一次抽真空至-80kpa；
D）一次抽完真空后，对所述锂离子电池进行高温夹具压力化成，高温夹具压力在1200kg的压力下活化充电到60%SOC。
E）对所述锂离子电池再次进行高温静置4h后，进行二次抽真空至-95kpa即得；
具体地，所述高温负压化成的化成温度为65-75℃，负压压力为-20～30kpa。
具体地，其特征在于，所述静置活化的温度为75℃。
具体地，其特征在于，所述锂离子电池采用大电流活化充电，所述大电流活化充电高于0.5C。
具体地，其特征在于，所述高温夹具压力化成的压力为1200-1500kg，温度为65-75℃。
本发明的有益效果在于：
本发明采用化成前高温静置活化、高温循环正压压化成活化、高温夹具压力化成活化，以及两次抽真空工艺，不但能有效提升化成效率和缩短化成周期，而且能有效避免化成后期间残存气体对SEI膜的影响。进而提高了锂离子电池的充放电的一致性。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本实施例1中
A）将注液后的软包电池搁置在设定温度为75℃的高温隧道率内，搁置温度为4h；
B）高温搁置活化后的锂离子软包电池，转入高温负压化成机内进行化成0.5C充电0.4h，即充电至20%SOC，充电过程中电池为水平放置，负压压力-0.1mpa—0.08mpa。这样即有利于气体测产出，也有利于电解液的流动，促进化成；
C）化成后进行第一次抽真空，第一次抽真空抽至-80kpa；这样讲负压化成产生的气体抽走的同时，不会造成电解液过多的被抽走；
D)第一抽真空后，立即将软包电池进行高温压力夹具化成，高温夹具压力化成65℃高温和1.5mpa压力下进行化成。0.5C充电0.8h，即充电至60%SOC；
E）高温静置4h后再进行抽真空，第二次抽真空真空度至-95KPa；
本实施例的软包锂离子电池为采用上述注液活化方法得到的5Ah三元材料软包锂离子电池，化成设备化成时间共需要1.2h。
实施例2
本实施例的软包锂离子电池化成方法包括如下步骤：
A）将注液后的软包电池搁置在设定温度为70℃的高温隧道率内，搁置温度为6h；
B）高温搁置活化后的锂离子软包电池，在2min内将转入高温负压化成机内进行化成0.5C充电0.5h，即充电至25%SOC。充电过程中电池为竖直放置，负压压力-0.1mpa—0.08mpa。这样即有利于气体产出，也有利于电解液的流动，促进化成；
C）化成后进行第一次抽真空，第一次抽真空抽至-80kpa；负压化成产生的气体抽走的同时，不会造成电解液过多的被抽走；
D)第一抽真空后，立即将软包电池进行高温压力夹具化成，高温夹具压力化成65℃高温和1.2mpa压力下进行化成。0.5C充电0.7h，即充电至60%SOC
E）高温静置6h后再进行抽真空，第二次抽真空真空度至-95KPa。
本实施例的软包锂离子电池为采用上述注液活化方法得到的5Ah三元材料软包锂离子电池，化成时间共需要1.3h。
对比例：
传统软包锂离子电池化成方法步骤如下：
1）将注液后的软包电池搁置在室温（23℃）搁置48h；
2）常温压力化成或者常温无压力化成，化成电流为0.05C，化成时间8h，化成电流增大到0.1C，化成2h；
3）化成后搁置48h，进行抽真空。
本实施例的软包锂离子电池为采用上述注液活化方法得到的5Ah三元材料软包锂离子电池，化成时间共需要10h。
将实施例1-3制得的软包锂离子电池按照如下方式进行测试：
1）首次效率测试：软包电池首次放电容量和首次充电容量之比为首次效率。首次效率越高，则代表形成SEI膜越均匀，化成效果越好。
2）内阻测试：采用内阻测试仪（日本产，HIOKI-3554）进行内阻测试，化成效果越好，同等条件下电池的内阻越小。
测试结果如表1所示：
表1 实施例1-3及对比例制得的软包锂离子电池的首次效率、内阻测试结果
由表1可知，采用本发明的方法处理后的软包锂离子电池首次效率明显提高，电池的内阻也有显著的减小，提高了软包锂离子电池的性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种加速软包装锂离子电池化成活化的方法，其特征在于：包括如下步骤：
A）对锂离子电池在高温隧道炉进行静置活化4h；
B）对静置活化成后的所述锂离子电池进行高温负压化成活化充电到20%SOC；
C）高温负压化成后对所述锂离子电池所进行第一次抽真空至-80kpa；
D）一次抽完真空后，对所述锂离子电池进行高温夹具压力化成，高温夹具压力在1200kg的压力下活化充电到60%SOC；
E）对所述锂离子电池再次进行高温静置4h后，进行二次抽真空至-95kpa即得。
2.如权利要求1所述的加速软包装锂离子电池化成活化的方法，其特征在于：所述高温负压化成的化成温度为65-75℃，负压压力为-20～30kpa。
3.如权利要求1所述的加速软包装锂离子电池化成活化的方法，其特征在于：所述静置活化的温度为75℃。
4.如权利要求1所述的加速软包装锂离子电池化成活化的方法，其特征在于：所述锂离子电池采用大电流活化充电，所述大电流活化充电高于0.5C。
5.如权利要求1所述的加速软包装锂离子电池化成活化的方法，其特征在于：所述高温夹具压力化成的压力为1200-1500kg，温度为65-75℃。
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