CN106299514B - 一种锂离子电池化成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池化成方法，包括以下步骤：化成开始前，将化成房温度设置为35‑65℃，将注液陈化好的电池放置在检测柜托盘，正负极耳连接到电池化成设备上，使用加压装置向电池施加压力，然后采用0.05‑1CmA电流进行充电，充电截止电压为2.8‑5.2V，循环次数1‑4次，化成结束后，关闭化成软件，关闭化成柜及电源，将电池下柜。本发明采用高温加压的方式对软包锂离子电池进行化成。化成过程中可以采用大电流充电，高温环境降低了电解液的粘度，使得锂离子扩散迁移速率提高，从而将化成时间缩短50％，提高了生产效率；施加压力化成的电池硬度较之无压力化成电池的硬度高，减少了报废，降低了成本。

Description

一种锂离子电池化成方法
技术领域
本发明属于软包锂离子电池技术领域，具体涉及一种缩短化成时间，提高生产效率，降低成本的锂离子电池的化成方法。
背景技术
软包锂离子电池由于其安全性能高、比能量高体积小、重量轻等优点越来越多的应用到交通动力、储能、航天、通讯备用电源等领域。
化成是锂离子电池生产过程中的重要工序，对注液搁置后的电池进行首次充电，在充电过程中形成形成固体电解质界面膜(SEI膜)。SEI膜的好坏直接影响电池的综合性能，尤其是循环性能。SEI膜形成过程中，电芯中残留的水将会有电解液发生副反应，导致气体产生。若气体不能够及时排除的话，会导致1.电极表面电流分布出现差异，化成界面不一致，影响电池性能；2.气体存在导致电池尺寸不良，不利于后期的组装，软包电池硬度不够导致无法使用；3.软包电池胀气，为电池的安全性能带来威胁。传统的化成方法，过程时间长，大大降低了生产效率。同时SEI膜阻抗增加，影响锂离子电池的倍率放电性能。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有软包锂离子电池化成方法耗时长、生产效率低的缺陷而提供一种缩短化成时间，提高生产效率，降低成本的锂离子电池的化成方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池化成方法，包括以下步骤：化成开始前，将化成房温度设置为35-65℃，将注液陈化好的电池放置在检测柜托盘，正负极耳连接到电池化成设备上，使用加压装置向电池施加压力，然后采用0.05-1CmA电流进行充电，充电截止电压为2.8-5.2V，循环次数1-4次，化成结束后，关闭化成软件，关闭化成柜及电源，将电池下柜。在本技术方案中，本发明采用高温加压的方式对软包锂离子电池进行化成。化成过程中可以采用大电流充电，高温环境降低了电解液的粘度，使得锂离子扩散迁移速率提高，从而将化成时间缩短50％，提高了生产效率；使用该化成方法能够及时将SEI膜形成过程中产生的气体排入气袋，使得极片界面紧密接触，减少极片表面电流分布的差异性，使得极片表面的一致性提高，确保形成致密均匀的SEI膜，从而提高电池的一致性及循环性能；使用该化成方法使得极片的平行度高，电池的厚度能够有效控制。施加压力化成的电池硬度较之无压力化成电池的硬度高，减少了报废，降低了成本。
作为优选，充电截止电压为3.8-4.2V。
作为优选，加压装置向电池施加的压力为0.1-3MPa。
作为优选，加压装置向电池施加的压力为0.3-2MPa。
作为优选，加压装置为重物加压、液压加压或弹簧加压。
作为优选，电池的负极材料中含有0.5-1.2wt％的负极添加剂，负极添加剂由碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇组成，碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇的质量比为0.3：1-2。
作为优选，，聚苯胺包覆的纳米氧化钇的制备方法为：将氧化钇溶于二甘醇得到反应体系，然后缓慢加入氢氧化钠，搅拌1-3h后在2-2.5h内升温至140-160℃，反应1-3h后冷却；离心得到的沉淀物依次用体积比1:2的乙醇与乙酸甲酯混合溶液、丙酮、去离子水洗涤，真空干燥得到基核纳米氧化钇；然后将基核纳米氧化钇超声分散在无水乙醇中，加入含有聚苯胺的无水乙醇溶液，滴加浓氨水，85-95℃下搅拌反应1-1.5h，离心分离得到的沉淀物依次用无水乙醇、去离子水洗涤，600-850℃焙烧30min后冷却，粉碎研磨得到聚苯胺包覆纳米氧化钇。
本发明的有益效果：本发明采用高温加压的方式对软包锂离子电池进行化成。化成过程中可以采用大电流充电，高温环境降低了电解液的粘度，使得锂离子扩散迁移速率提高，从而将化成时间缩短50％，提高了生产效率；使用该化成方法能够及时将SEI膜形成过程中产生的气体排入气袋，使得极片界面紧密接触，减少极片表面电流分布的差异性，使得极片表面的一致性提高，确保形成致密均匀的SEI膜，从而提高电池的一致性及循环性能；使用该化成方法使得极片的平行度高，电池的厚度能够有效控制。施加压力化成的电池硬度较之无压力化成电池的硬度高，减少了报废，降低了成本。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种锂离子电池化成方法，包括以下步骤：按照常规的软包锂离子电池的制造流程，将正极材料、导电剂和粘结剂配制成浆料后，连续均匀的涂敷于铝箔上，烘干后对极片进行辊压并分切做成正极极片；
按照常规的软包锂离子电池的制造流程，将负极材料、导电剂和粘结剂配制成浆料后，连续均匀的涂敷于铜箔上，烘干后对极片进行辊压并分切做成正极极片；电池的负极材料中含有0.5wt％的负极添加剂，负极添加剂由碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇组成，碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇的质量比为0.3：1；
聚苯胺包覆的纳米氧化钇的制备方法为：将氧化钇溶于二甘醇得到反应体系，然后缓慢加入氢氧化钠，搅拌1h后在2h内升温至140℃，反应1h后冷却；离心得到的沉淀物依次用体积比1:2的乙醇与乙酸甲酯混合溶液、丙酮、去离子水洗涤，真空干燥得到基核纳米氧化钇；然后将基核纳米氧化钇超声分散在无水乙醇中，加入含有聚苯胺的无水乙醇溶液，滴加浓氨水，85℃下搅拌反应1h，离心分离得到的沉淀物依次用无水乙醇、去离子水洗涤，600℃焙烧30min后冷却，粉碎研磨得到聚苯胺包覆纳米氧化钇；
将制得的正、负极片与隔膜组装成电芯，焊接极耳后用铝塑膜封装。封装后烘烤；
向烘烤后的电池中注入电解液，然后在高温下陈华24h；
化成开始前，将化成房温度设置为35℃，将注液陈化好的电池放置在检测柜托盘，正负极耳连接到电池化成设备上，使用加压装置向电池施加压力，施加的压力为0.3MPa，然后采用0.05CmA电流进行充电，充电截止电压为3.8V，然后采用0.5CmA电流充电，充电截止电压3.95V，化成结束后，关闭化成软件，关闭化成柜及电源，将电池下柜。化成时间120min。
实施例2
一种锂离子电池化成方法，包括以下步骤：按照常规的软包锂离子电池的制造流程，将正极材料、导电剂和粘结剂配制成浆料后，连续均匀的涂敷于铝箔上，烘干后对极片进行辊压并分切做成正极极片；
按照常规的软包锂离子电池的制造流程，将负极材料、导电剂和粘结剂配制成浆料后，连续均匀的涂敷于铜箔上，烘干后对极片进行辊压并分切做成正极极片；电池的负极材料中含有0.8wt％的负极添加剂，负极添加剂由碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇组成，碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇的质量比为0.3：1.4；
聚苯胺包覆的纳米氧化钇的制备方法为：将氧化钇溶于二甘醇得到反应体系，然后缓慢加入氢氧化钠，搅拌2h后在2.2h内升温至150℃，反应2h后冷却；离心得到的沉淀物依次用体积比1:2的乙醇与乙酸甲酯混合溶液、丙酮、去离子水洗涤，真空干燥得到基核纳米氧化钇；然后将基核纳米氧化钇超声分散在无水乙醇中，加入含有聚苯胺的无水乙醇溶液，滴加浓氨水，88℃下搅拌反应1.2h，离心分离得到的沉淀物依次用无水乙醇、去离子水洗涤，750℃焙烧30min后冷却，粉碎研磨得到聚苯胺包覆纳米氧化钇；
将制得的正、负极片与隔膜组装成电芯，焊接极耳后用铝塑膜封装。封装后烘烤；
向烘烤后的电池中注入电解液，然后在高温下陈华24h；
化成开始前，将化成房温度设置为50℃，将注液陈化好的电池放置在检测柜托盘，正负极耳连接到电池化成设备上，使用加压装置向电池施加压力，施加的压力为0.5MPa，然后采用0.1CmA电流进行充电，充电截止电压为3.9V，再用0.5CmA电流进行充电，充电截止电压为3.95V，最后用0.8CmA电流进行充电，充电截止电压为4.1V化成结束后，关闭化成软件，关闭化成柜及电源，将电池下柜；化成时间130min。
实施例3
一种锂离子电池化成方法，包括以下步骤：按照常规的软包锂离子电池的制造流程，将正极材料、导电剂和粘结剂配制成浆料后，连续均匀的涂敷于铝箔上，烘干后对极片进行辊压并分切做成正极极片；
按照常规的软包锂离子电池的制造流程，将负极材料、导电剂和粘结剂配制成浆料后，连续均匀的涂敷于铜箔上，烘干后对极片进行辊压并分切做成正极极片；电池的负极材料中含有1.2wt％的负极添加剂，负极添加剂由碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇组成，碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇的质量比为0.3：2；
聚苯胺包覆的纳米氧化钇的制备方法为：将氧化钇溶于二甘醇得到反应体系，然后缓慢加入氢氧化钠，搅拌3h后在2.5h内升温至160℃，反应3h后冷却；离心得到的沉淀物依次用体积比1:2的乙醇与乙酸甲酯混合溶液、丙酮、去离子水洗涤，真空干燥得到基核纳米氧化钇；然后将基核纳米氧化钇超声分散在无水乙醇中，加入含有聚苯胺的无水乙醇溶液，滴加浓氨水，95℃下搅拌反应1.5h，离心分离得到的沉淀物依次用无水乙醇、去离子水洗涤，850℃焙烧30min后冷却，粉碎研磨得到聚苯胺包覆纳米氧化钇；
将制得的正、负极片与隔膜组装成电芯，焊接极耳后用铝塑膜封装。封装后烘烤；
向烘烤后的电池中注入电解液，然后在高温下陈华24h。
化成开始前，将化成房温度设置为65℃，将注液陈化好的电池放置在检测柜托盘，正负极耳连接到电池化成设备上，使用加压装置向电池施加压力，施加的压力为0.3-2MPa，然后采用1CmA电流进行充电，充电截止电压为4.2V，循环次数3次，化成结束后，关闭化成软件，关闭化成柜及电源，将电池下柜；化成时间125min。
本发明通过上述实施例和对比例来描述本发明的详细工艺流程，但本发明并不限于上述详细工艺流程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，所属技术领域的技术人员应该明白，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (4)

1.一种锂离子电池化成方法，其特征在于，包括以下步骤：化成开始前，将化成房温度设置为 35-65℃，将注液陈化好的电池放置在检测柜托盘，正负极耳连接到电池化成设备上，使用加压装置向电池施加压力，加压装置向电池施加的压力为 0.1-3Mpa，然后采用0.05-1CmA 电流进行充电，充电截止电压为 2.8-5.2V，循环次数 1-4 次，化成结束后，关闭化成软件，关闭化成柜及电源，将电池下柜；电池的负极材料中含有0.5-1.2wt%的负极添加剂，负极添加剂由碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇组成，碳基材料与聚苯胺包覆的纳米氧化钇的质量比为 0.3：1-2；聚苯胺包覆的纳米氧化钇的制备方法为：将氧化钇溶于二甘醇得到反应体系，然后缓慢加入氢氧化钠，搅拌 1-3h 后在2-2.5h 内升温至 140-160℃，反应 1-3h 后冷却；离心得到的沉淀物依次用体积比 1:2 的乙醇与乙酸甲酯混合溶液、丙酮、去离子水洗涤，真空干燥得到基核纳米氧化钇；然后将基核纳米氧化钇超声分散在无水乙醇中，加入含有聚苯胺的无水乙醇溶液，滴加浓氨水，85-95℃下搅拌反应 1-1.5h，离心分离得到的沉淀物依次用无水乙醇、去离子水洗涤，600-850℃焙烧 30min后冷却，粉碎研磨得到聚苯胺包覆纳米氧化钇。
2.根据权利要求 1 所述的一种锂离子电池化成方法，其特征在于，充电截止电压为3.8-4.2V。
3.根据权利要求 1所述的一种锂离子电池化成方法，其特征在于，加压装置向电池施加的压力为 0.3-2MPa。
4.根据权利要求 1 所述的一种锂离子电池化成方法，其特征在于，加压装置为重物加压、液压加压或弹簧加压。
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