CN106299517A - 高容量方型锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高容量方型锂电池，高容量方型锂电池通过以下方法化成而得，1)首先，将注液后的方型锂电池半成品依次经过常温正立、高温正立；2)接着，将电池预抽真空，再依次经过小电流预充；3)然后，进行大电流化成且将电池化成架内抽真空直至电池化成结束；4)最后，将系统内充惰性气体直至电池化成架内的气压恢复至标准大气压；其中，高温正立的温度高于常温正立的温度，大电流化成的电流大于小电流预充的电流。该高容量方型锂电池能够缩短成化工序的时间以提高电池产量，同时能改善电池化成效果，提高锂离子各项电化学性能指标。

Description

高容量方型锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池，具体地，涉及高容量方型锂电池。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、自放电少、高的能量密度、高的功率密度等优点，具有良好的化学反应可逆性。随着锂离子电池在日常生活中各个领域的广泛应用，对锂离子电池的性能要求也越来越高，同时方型锂离子电池由于其安全性、稳定性、可靠性成为国家电网、通讯基站、电动汽车等储能、动力系统的核心产品，其市场需求也飞速增加，促使电池生产商简化工艺流程，缩短工序时间来满足日益增长的市场需求；与此同时，更要保证所生产的电池各项电化学性能达到国家标准。很多电池生产厂家很难在缩短工艺制程的同时做到提高电池各项电化学性能。
化成工序是锂离子电池生产过程中极其重要的一道工序。化成制度的科学与否，化成过程中环境条件是否达标直接影响到锂离子电池容量、内阻、循环寿命等电池性能是否良好。在电池化成的过程中，电解液在负极表面发生一系列还原、氧化反应从而形成SEI膜，均匀、稳定、致密的SEI膜对锂离子电池的各项电化学性能都是有利的。
通常在锂离子电池化成前吸液时间长，化成时采用小电流化成，耗时比较长，产量极其低下；化成过程中产生的气体不能及时排除，造成锂离子电池鼓胀等问题，直接影响到锂离子电池各项电化学性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高容量方型锂电池，该高容量方型锂电池具有优异的电化学性能指标。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高容量方型锂电池，高容量方型锂电池通过以下方法化成而得：
1)首先，将注液后的方型锂电池半成品依次经过常温正立、高温正立；
2)接着，将电池预抽真空，再依次经过小电流预充；
3)然后，进行大电流化成且将电池化成架内抽真空直至电池化成结束；
4)最后，将系统内充惰性气体直至电池化成架内的气压恢复至标准大气压；
其中，高温正立的温度高于常温正立的温度，大电流化成的电流大于小电流预充的电流。
通过上述技术方案，本发明通过改进锂离子电池化成工序流程与制度，缩短了工艺流程，制备得到的锂离子电池具有优异的电化学性能。常温、高温正立使得电池极片吸液更加充分，提高化成效果；化成时采取抽真空的办法使得电池内部产气能快速排出并且有利于负极SEI膜的形成与生长；小电流配合大电流的化成制度能缩短化成时间，提升锂离子电池生产效率。最终通过上述方法化成制得的电池具有容量高、内阻小、倍率性能好、循环寿命长、荷电恢复/保持率高的特点。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是检测例1中实施例1中的电池与对比例1中的电池的容量分布对比图；
图2是检测例1中实施例1中的电池与对比例1中的电池的内阻分布对比图；
图3是检测例1中实施例1中的电池的循环寿命性能结果统计图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种高容量方型锂电池，高容量方型锂电池通过以下方法化成而得：
1)首先，将注液后的方型锂电池半成品依次经过常温正立、高温正立；
2)接着，将电池预抽真空，再依次经过小电流预充；
3)然后，进行大电流化成且将电池化成架内抽真空直至电池化成结束；
4)最后，将系统内充惰性气体直至电池化成架内的气压恢复至标准大气压；
其中，高温正立的温度高于常温正立的温度，大电流化成的电流大于小电流预充的电流。
在本发明的步骤1)中，常温正立的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使化成后制得的电池具有更优异的容量、内阻、倍率性能、循环寿命、荷电恢复/保持率；优选地，在步骤1)中，常温正立满足以下条件：正立温度为20-30℃，正立时间为2-18h。
在本发明的步骤1)中，高温正立的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使化成后制得的电池具有更优异的容量、内阻、倍率性能、循环寿命、荷电恢复/保持率；优选地，在步骤1)中，高温正立满足以下条件：正立温度为30-80℃，正立时间为2-16h。
在本发明的步骤2)中，预抽真空的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使化成后制得的电池具有更优异的容量、内阻、倍率性能、循环寿命、荷电恢复/保持率；优选地，在步骤2)中，预抽真空满足以下条件：抽真空速率为0.05-0.5m3/h，真空度为-0.2～-0.5Mpa。
在本发明的步骤2)中，小电流预充的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使化成后制得的电池具有更优异的容量、内阻、倍率性能、循环寿命、荷电恢复/保持率；优选地，在步骤2)中，小电流预充满足以下条件：预充电流为0.02C-0.5C，预充时间为60min-120min。
在本发明的步骤3)中，大电流化成的条件可以在宽的范围内选择，但是为了使化成后制得的电池具有更优异的容量、内阻、倍率性能、循环寿命、荷电恢复/保持率；优选地，在步骤3)中，大电流化成满足以下条件：化成电流为0.2C-1C；化成时间为240min-480min；化成时抽真空速率为0.05m3-0.5m3/h，化成架内部的真空度为-0.2～-1MPa。
在本发明的步骤4)中，充惰性气体的速率可以在宽的范围内选择，但是为了使化成后制得的电池具有更优异的容量、内阻、倍率性能、循环寿命、荷电恢复/保持率；优选地，在步骤4)中，充惰性气体的速率为0.05-0.5m3/h。
在本发明的步骤4)中，保护气的种类以要求可以在宽的范围内选择，但是为了使化成后制得的电池具有更优异的容量、内阻、倍率性能、循环寿命、荷电恢复/保持率；优选地，在步骤4)中，保护气为氮气，并且氮气满足以下条件：纯度≥99.99％，氮气中水分含量≤15ppm。
最后，在本发明中，步骤1)-4)中的操作环境可以在宽的范围内选择，，但是为了使化成后制得的电池具有更优异的容量、内阻、倍率性能、循环寿命、荷电恢复/保持率；优选地，步骤1)-4)中的操作环境满足以下条件：环境温度25℃±5℃，露点温度≤-10℃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将注液后的电池半成品在25℃下正立2h；
2)将25℃正立2h后的电池在50℃下正立2h；
3)将化成架预抽真空-0.2MPa；
4)以0.2C的电流对电池预充65min，接着以0.5C的电流对电池化成260min；并且，化成开始时以0.2m3/h的速率对化成架继续抽真空直至化成架内部真空度达到-1MPa；
5)化成结束后以0.2m3/h的速率对化成架充氮气以保证电池内部恢复常压；其中，化成时车间温度25℃±5℃，露点温度≤-10℃；氮气源纯度≥99.99％，水分含量≤15ppm。
6)最后对本实施例制得电池进行检测，具体结果见表1，表1中还陈列了化成条件。
表1
实施例2
1)将注液后的电池半成品在25℃下正立2h；
2)将25℃正立2h后的电池在60℃下正立4h；
3)将化成架预抽真空-0.3MPa；
4)以0.33C的电流对电池预充70min，接着以0.5C的电流对电池化成300min；并且，化成开始时以0.25m3/h的速率对化成架继续抽真空直至化成架内部真空度达到-0.9MPa；
5)化成结束后以0.2m3/h的速率对化成架充氮气以保证电池内部恢复常压；其中，化成时车间温度25℃±5℃，露点温度≤-10℃；氮气源纯度≥99.99％，水分含量≤15ppm。
6)最后对本实施例制得电池进行检测，具体结果见表2，表2中还陈列了化成条件。
表2
实施例3
1)将注液后的电池半成品在25℃下正立4h；
2)将25℃正立4h后的电池在55℃下正立6h；
3)将化成架预抽真空-0.3MPa；
4)以0.5C的电流对电池预充60min，接着以1C的电流对电池化成240min；并且，化成开始时以0.25m3/h的速率对化成架继续抽真空直至化成架内部真空度达到-0.8MPa；
5)化成结束后以0.3m3/h的速率对化成架充氮气以保证电池内部恢复常压；其中，化成时车间温度25℃±5℃，露点温度≤-10℃；氮气源纯度≥99.99％，水分含量≤15ppm。
6)最后对本实施例制得电池进行检测，具体结果见表3，表3中还陈列了化成条件。
表3
实施例4
1)将注液后的电池半成品在25℃下正立4h；
2)将25℃正立4h后的电池在80℃下正立6h；
3)将化成架预抽真空-0.3MPa；
4)以0.2C的电流对电池预充70min，接着以0.5C的电流对电池化成240min；并且，化成开始时以0.5m3/h的速率对化成架继续抽真空直至化成架内部真空度达到-1MPa；
5)化成结束后以0.5m3/h的速率对化成架充氮气以保证电池内部恢复常压；其中，化成时车间温度25℃±5℃，露点温度≤-10℃；氮气源纯度≥99.99％，水分含量≤15ppm。
6)最后对本实施例制得电池进行检测，具体结果见表4，表4中还陈列了化成条件。
表4
实施例5
1)将注液后的电池半成品在25℃下正立6h；
2)将25℃正立6h后的电池在60℃下正立6h；
3)将化成架预抽真空-0.3MPa；
4)以0.1C的电流对电池预充60min，接着以1C的电流对电池化成260min；并且，化成开始时以0.25m3/h的速率对化成架继续抽真空直至化成架内部真空度达到-0.8MPa；
5)化成结束后以0.25m3/h的速率对化成架充氮气以保证电池内部恢复常压；其中，化成时车间温度25℃±5℃，露点温度≤-10℃；氮气源纯度≥99.99％，水分含量≤15ppm。
6)最后对本实施例制得电池进行检测，具体结果见表5，表5中还陈列了化成条件。
表5
对比例1
通过老化成方法成化制得电池：
1)将注液后的电池25℃正立24h；
2)对正立后电池进行化成，具体步骤为：
3)以0.05C的电流对电池预充300min；以0.5C的电流对电池化成510min；
4)化成时车间温度25℃±5℃。
5)最后对本实施例制得电池进行检测，具体结果见表6，表6中还陈列了化成条件。
表6
检测例1
1)检测实施例1中的电池与对比例1中的电池的的容量，并统计结果，具体结果见图1；
2)检测实施例1中的电池与对比例1中的电池的内阻分布，并统计结果，具体结果见图2；
3)检测实施例1中的电池的循环寿命性能，结果见图3。
按照相同的方法检测实施例2-5中的电池，结果显示与实施例1的电池的结果基本保持一致。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种高容量方型锂电池，其特征在于，所述高容量方型锂电池通过以下方法化成而得：
1)首先，将注液后的方型锂电池半成品依次经过常温正立、高温正立；
2)接着，将电池预抽真空，再依次经过小电流预充；
3)然后，进行大电流化成且将电池化成架内抽真空直至电池化成结束；
4)最后，将系统内充惰性气体直至电池化成架内的气压恢复至标准大气压以得到高容量方型锂电池；
其中，所述高温正立的温度高于所述常温正立的温度，所述大电流化成的电流大于所述小电流预充的电流。
2.根据权利要求1所述的高容量方型锂电池，其中，在步骤1)中，所述常温正立满足以下条件：正立温度为20-30℃，正立时间为2-18h。
3.根据权利要求1所述的高容量方型锂电池，其中，在步骤1)中，所述高温正立满足以下条件：正立温度为30-80℃，正立时间为2-16h。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的高容量方型锂电池，其中，在步骤2)中，所述预抽真空满足以下条件：抽真空速率为0.05-0.5m3/h，真空度为-0.2～-0.5Mpa。
5.根据权利要求4所述的高容量方型锂电池，其中，在步骤2)中，所述小电流预充满足以下条件：预充电流为0.02C-0.5C，预充时间为60min-120min。
6.根据权利要求5所述的高容量方型锂电池，其中，在步骤3)中，所述大电流化成满足以下条件：化成电流为0.2C-1C；化成时间为240min-480min；化成时抽真空速率为0.05m3-0.5m3/h，所述化成架内部的真空度为-0.2～-1MPa。
7.根据权利要求5或6所述的高容量方型锂电池，其中，在步骤4)中，充惰性气体的速率为0.05-0.5m3/h。
8.根据权利要求7所述的高容量方型锂电池，其中，在步骤4)中，所述保护气为氮气，并且氮气满足以下条件：纯度≥99.99％，氮气中水分含量≤15ppm。
9.根据权利要求1-3、5-6和8中的任意一项所述的高容量方型锂电池，其中，步骤1)-4)中的操作环境满足以下条件：环境温度25℃±5℃，露点温度≤-10℃。
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