CN106252760A - 一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，包括以下步骤：（1）化成：以0.05~1C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压，再恒压充电至截止电流；（2）一次活化：在50~80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24~72h，静置，真空抽气；（3）浮充：采用小电流和微电流交替循环对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压，交替循环次数为50~200次，所述小电流为0.05~0.5C的电流，微电流为0.005~0.05C的电流；（4）二次活化：在50~80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24~72h，静置，真空抽气。本发明的方法操作简洁，成本低廉，在保证不过充、易操作的条件下，解决钛酸锂胀气问题，并提升电池循环性能，对促进锂电池的应用发展具有重要意义。

Description

一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法。
背景技术
锂离子电池由于体积小、重量轻、能量密度高、绿色环保、无记忆效应等显著优点逐步成为能源领域的新秀。钛酸锂(Li4Ti5O12)作为一种锂离子电池负极材料，相比较于传统的石墨类碳负极，具有很多优点：循环性能优异，钛酸锂充电前后晶胞大小几乎无变化，是一种零应变材料；可快充，钛酸锂属于尖晶石结构，具有三维的锂离子通道，锂离子扩散速度快；高安全，钛酸锂的嵌锂电位在1.55V左右，远高于锂枝晶析出电位，无析锂风险，同时钛酸锂作为一种过渡金属氧化物，其热稳定性远高于石墨类负极。由于钛酸锂具有众多的优点，因此成为了当前锂离子电池研究中的热点。
在钛酸锂应用过程中，人们普遍发现，钛酸锂电池在高温环境下存在严重的胀气问题，严重影响着电池的循环、倍率等性能，这极大制约了钛酸锂的大规模推广和应用。东莞新能源科技有限公司在专利(专利号：CN 103259048A)中提出在高温度高电压下化成激活来解决钛酸锂电池产气问题；双登集团股份有限公司在专利(专利号：CN 102903958A)中提出电解液中加入包括稳定剂和气体消除剂的添加剂和高电压化成来解决钛酸锂电池产气问题。南京双登科技发展研究院有限公司在专利(专利号：CN 103259048A)中提出采用多次化成及高温老化来解决钛酸锂电池产气问题。
上述专利方法均有可取可用之处，但是上述方法中对电解液添加剂及溶剂纯度要求较高；通过高电压化成工艺再现，从实验数据反映出电池高温循环性能偏差、厚度变化率大；通过再现专利(专利号：CN 103259048A)工艺，实验数据反映出电池高温循环偏差、厚度变化大。
本发明的主要目的是提供一种通过化成浮充钛酸锂负极锂电池的方法，在保证不过充、易操作的条件下，解决钛酸锂胀气问题，并提升电池循环性能。
发明内容
本发明的目的在于解决以上技术问题，提供一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，通过。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，包括以下步骤：
(1)化成：以0.05～1C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压，再恒压充电至截止电流；
(2)一次活化：在50～80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24～72h，静置，真空抽气；
(3)浮充：采用小电流和微电流交替循环对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压，交替循环次数为50～200次，所述小电流为0.05～0.5C的电流，微电流为0.005～0.05C的电流；
(4)二次活化：在50～80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24～72h，静置，真空抽气。
进一步地，所述步骤(1)中截止电流为0.01-0.03C。
进一步地，所述步骤(1)和步骤(3)是在20～50℃下完成。
进一步地，所述步骤(2)和步骤(4)中静置的时间为1-5h。
进一步地，所述步骤(2)和步骤(4)中真空抽气是在真空度-0.08～-0.1MPa下完成。
进一步地，所述步骤(3)浮充包括以下步骤：依次循环采用0.05～0.5C、0.03～0.3C、0.01～0.1C和0.005～0.05C的电流对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压，循环次数为50-100次。
本发明一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.通过本发明的方法制作电池，将电池内部副反应完全充分反应，并将副反应中产生气体排出，并增强负极表面钝化膜的稳定性，从而解决钛酸锂电池使用过程中的胀气问题，提升电池的循环和高温性能；
2.本发明的方法操作简洁，成本低廉，在保证锂电池不过充、易操作的条件下，解决钛酸锂胀气问题，并提升电池循环性能，对促进锂电池的应用发展具有重要意义。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，以镍钴锰酸锂为正极，以钛酸锂为负极：
(1)化成：在20℃下，以0.05C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压2.7V，再恒压充电至截止电流0.01C；
(2)一次活化：在50℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化72h，静置5h，在真空度-0.08MPa下真空抽气；
(3)浮充：采用小电流和微电流交替循环对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压2.7V，交替循环次数为50次，所述小电流为0.05C的电流，微电流为0.005C的电流；
(4)二次活化：在50℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化72h，静置5h，在真空度-0.08MPa下真空抽气。
实施例2
一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，以镍钴锰酸锂为正极，以钛酸锂为负极：
(1)化成：在50℃下，以1C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压2.7V，再恒压充电至截止电流0.03C；
(2)一次活化：在80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24h，静置1h，在真空度-0.1MPa下真空抽气；
(3)浮充：在50℃下，采用小电流和微电流交替循环对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压2.7V，交替循环次数为200次，所述小电流为0.5C的电流，微电流为0.05C的电流；
(4)二次活化：在80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24h，静置1h，在真空度-0.1MPa下真空抽气。
实施例3
一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，以镍钴锰酸锂为正极，以钛酸锂为负极：
(1)化成：在38℃下，以0.4C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压2.7V，再恒压充电至截止电流0.02C；
(2)一次活化：在65℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化36h，静置2h，在真空度-0.06MPa下真空抽气；
(3)浮充：在38℃下，采用小电流和微电流交替循环对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压2.7V，交替循环次数为100次，所述小电流为0.2C的电流，微电流为0.01C的电流；
(4)二次活化：在65℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化36h，静置3h，在真空度-0.09MPa下真空抽气。
实施例4
一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，以钛酸锂为负极：
(1)化成：在20℃下，以0.05C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压，再恒压充电至截止电流0.01C；
(2)一次活化：在50℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化72h，静置5h，在真空度-0.08MPa下真空抽气；
(3)浮充：在20℃下，依次循环采用0.05C、0.03C、0.01C和0.005C的电流对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压2.7V，循环次数为100次；
(4)二次活化：在50℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化72h，静置5h，在真空度-0.08MPa下真空抽气。
实施例5
一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，以钛酸锂为负极：
(1)化成：在50℃下，以1C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压，再恒压充电至截止电流0.03C；
(2)一次活化：在80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24h，静置1h，在真空度-0.1MPa下真空抽气；
(3)浮充：在50℃下，依次循环采用0.5C、0.3C、0.1C和0.05C的电流对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压2.7V，循环次数为50次；
(4)二次活化：在80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24h，静置1h，在真空度-0.1MPa下真空抽气。
实施例6
一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，以镍钴锰酸锂为正极，以钛酸锂为负极：
(1)化成：在25℃下，以0.2C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压2.7V，再恒压充电至截止电流0.02C；
(2)一次活化：在65℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24h，静置3h，在真空度-0.09MPa下真空抽气；
(3)浮充：在25℃下，依次循环采用0.2C、0.1C、0.05C和0.01C的电流对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压2.7V，循环次数为100次；
(4)二次活化：在65℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24h，静置3h，在真空度-0.09MPa下真空抽气。
将实施例6处理得到的锂电池和传统方法处理得到的锂电池做3C/3C循环测试，测试结果如表1：
表1实施例6处理锂电池与传统方法处理锂电池的3C/3C循环测试表

Claims (6)

1.一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）化成：以0.05~1C的电流对钛酸锂负极锂电池恒流充电至截止电压，再恒压充电至截止电流；
（2）一次活化：在50~80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24~72h，静置，真空抽气；
（3）浮充：采用小电流和微电流交替循环对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压，交替循环次数为50~200次，所述小电流为0.05~0.5C的电流，微电流为0.005~0.05C的电流；
（4）二次活化：在50~80℃下，将钛酸锂负极锂电池高温活化24~72h，静置，真空抽气。
2.根据权利要求1所述的一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，其特征在于，所述步骤（1）中截止电流为0.01-0.03C。
3.根据权利要求1所述的一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（3）是在20~50℃下完成。
4.根据权利要求1所述的一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，其特征在于，所述步骤（2）和步骤（4）中静置的时间为1-5h。
5.根据权利要求1所述的一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，其特征在于，所述步骤（2）和步骤（4）中真空抽气是在真空度-0.08~-0.1MPa下完成。
6.根据权利要求1所述的一种钛酸锂负极锂电池的化成浮充方法，其特征在于，所述步骤（3）浮充包括以下步骤：依次循环采用0.05~0.5C、0.03~0.3C、0.01~0.1C和0.005~0.05C的电流对钛酸锂负极锂电池进行恒流充电至截止电压，循环次数为50-100次。
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