CN106602161A - 锂离子电池的化成方法及锂离子电池 - Google Patents

锂离子电池的化成方法及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

一种锂离子电池的化成方法及锂离子电池，化成方法包括如下步骤：第一静置步骤、第一预化成步骤、第二预化成步骤、第二静置步骤、第一抽气步骤、第三静置步骤、主化成步骤、第四静置步骤及完全抽气步骤。上述锂离子电池的化成方法，能够提高锂离子电池的电池循环性能，使得锂离子电池平整度较好。通过将锂离子电池在受力状态下进行第一预化成步骤、第二预化成步骤以及主化成步骤，能抑制锂离子电池在化成过程中的变形，提高了离子电池表面平整度，使得硬度较高；同时保证充放电过程正负极界面紧密接触，负极界面没有黑斑和析锂，形成良好的SEI膜，显著改善电池循环性能。

Description

锂离子电池的化成方法及锂离子电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池的化成方法及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池普遍应用于电子信息设备方面，如，移动通讯、移动电脑、电动汽车、航空航天、军事领域、生物医学工程等。随着科学技术的发展，人们对锂离子电池的要求也越来越高，如需要具备较高的能量密度，较长时间的循环寿命、可快速充电等。现有的锂离子电池通常包括正极片、负极片和电解液，所述正极片包括正极浆料及正极金属集流体，负极片包括负极浆料及负极金属集流体。以钴酸锂做为正极材料的锂离子电池，具有高平台电压的优点。
而锂离子电池的化成方法，对锂离子电池的循环性能及电池平整度有重要影响，如锂离子电池的能量密度、电池循坏能力及电池表面平整度等。现有锂离子电池的化成方法制备出的锂离子电池，存在电池循环性能较差、电池平整度较差的问题。随着市场对电池循环性能、外观尺寸公差要求越来越高，延长循环寿命，改善电池平整度，是开发者的目标，也是客户所期望的。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高锂离子电池循环性能以及提高电池平整度的锂离子电池的化成方法及其制备得到的锂离子电池。
一种锂离子电池的化成方法，包括如下步骤：第一静置步骤、第一预化成步骤、第二预化成步骤、第二静置步骤、第一抽气步骤、第三静置步骤、主化成步骤、第四静置步骤及完全抽气步骤。所述第一静置步骤为：将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置20h～40h，得到第一电池中间品；所述第一预化成步骤为：在第一预设电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第一预设压力，对所述第一电池中间品进行多次恒流充电，其中，所述多次恒流充电的充电速率依次增加，所述多次恒流充电的充电时间依次延长；所述第二预化成步骤：为在第二预设电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第二预设压力，对所述第一电池中间品进行恒流充电，得到第三电池中间品，其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压；所述第二静置步骤：为将所述第三电池中间品在40℃～45℃下静置12h～18h，得到第四电池中间品；所述第一抽气步骤：为将所述第四电池中间品进行抽气操作，得到第五电池中间品；所述第三静置步骤：为在70℃～80℃的温度下，控制所述第五电池中间品所受压力为第三预设压力，将所述第五电池中间品静置第一预设时长，得到第六电池中间品；主化成步骤：为控制所述第六电池中间品所受压力为第四预设压力，以预设电流及预设截止电压对所述第六电池中间品进行多次充放电循环，得到第七电池中间品，其中，最后一次充电的截止电压为3900mV～4200mV；所述第四静置步骤：为在80℃～90℃的温度下，控制所述第七电池中间品所受压力为第五预设压力，将所述第七电池中间品静置5h～6h，得到第八电池中间品；所述完全抽气步骤为：为对所述第八电池中间品进行抽气操作。
在其中一个实施例中，所述第五预设压力大于所述第三预设压力，所述第三预设压力大于所述第一预设压力、所述第二预设压力和所述第四压力。
在其中一个实施例中，所述第一预化成步骤包括：在3850mV的电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第一预设压力，将所述第一电池中间品依次进行30min～40min的0.01C恒流充电、30min～50min的0.02C～0.025C恒流充电和60min～70min的0.05C～0.07C恒流充电，得到第二电池中间品；
所述第二预化成步骤包括：在4000mV的电压下，控制所述第二电池中间品的所受压力为第二预设压力，对所述第二电池中间品进行130min～170min的0.1C恒流充电，得到第三电池中间品。
在其中一个实施例中，所述第一静置步骤为：依次将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置30h和在常温下静置12h，得到第一电池中间品。
在其中一个实施例中，所述第二静置步骤为：将所述第三电池中间品在40℃下静置16h，得到第四电池中间品。
在其中一个实施例中，所述第三静置步骤为：将所述第五电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力1.4kgf/cm2下以及在73℃～78℃的温度下，将放置在夹具内的所述第五电池中间品静置60min，得到第六电池中间品。
在其中一个实施例中，所述第四静置步骤为：将所述第七电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力3.4kgf/cm2下以及在83℃～88℃的温度下，将放置在夹具内的所述第七电池中间品静置5h，得到第八电池中间品。
在其中一个实施例中，所述第四静置步骤为：将所述第七电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力3.4kgf/cm2下以及在85℃的温度下，将放置在夹具内的所述第七电池中间品静置5h，得到第八电池中间品。
在其中一个实施例中，所述主化成步骤：控制所述第六电池中间品的所受压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2，以0.5C电流及预设截止电压将所述第六电池中间品进行2次充放电循环，得到第七电池中间品，其中，第二次充电的截止电压为4000mV。
一种锂离子电池，采用如上任一实施例所述的化成方法制备得到。
上述锂离子电池的化成方法，能够提高锂离子电池的电池循环性能，使得锂离子电池平整度较好。通过将锂离子电池在受力状态下进行第一预化成步骤、第二预化成步骤以及主化成步骤，能抑制锂离子电池在化成过程中的变形，提高了离子电池表面平整度，使得硬度较高；同时保证充放电过程正负极界面紧密接触，负极界面没有黑斑和析锂，形成良好的SEI膜，显著改善电池循环性能。此外，通过在第一静置步骤、第一预化成步骤、第二预化成步骤、第二静置步骤、第一抽气步骤、第三静置步骤、主化成步骤和第四静置步骤之后，再执行所述电池完全抽气步骤，这样，能够延长电池内部卷芯与电解液的浸润时间，进一步改善锂离子电池循环性能。
附图说明
图1为本发明一实施例的锂离子电池的化成方法的步骤流程图；
图2为本发明的锂离子电池的化成方法制备得到的锂离子电池的性能测试图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
例如，一种锂离子电池的化成方法，包括如下步骤：第一静置步骤、第一预化成步骤、第二预化成步骤、第二静置步骤、第一抽气步骤、第三静置步骤、主化成步骤、第四静置步骤及完全抽气步骤，所述第一静置步骤为：将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置20h～40h，得到第一电池中间品；所述第一预化成步骤为：在第一预设电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第一预设压力，对所述第一电池中间品进行多次恒流充电，其中，所述多次恒流充电的充电速率依次增加，所述多次恒流充电的充电时间依次延长；所述第二预化成步骤：为在第二预设电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第二预设压力，对所述第一电池中间品进行恒流充电，得到第三电池中间品，其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压；所述第二静置步骤：为将所述第三电池中间品在40℃～45℃下静置12h～18h，得到第四电池中间品；所述第一抽气步骤：为将所述第四电池中间品进行抽气操作，得到第五电池中间品；所述第三静置步骤：为在70℃～80℃的温度下，控制所述第五电池中间品所受压力为第三预设压力，将所述第五电池中间品静置第一预设时长，得到第六电池中间品；主化成步骤：为控制所述第六电池中间品所受压力为第四预设压力，以预设电流及预设截止电压对所述第六电池中间品进行多次充放电循环，得到第七电池中间品，其中，最后一次充电的截止电压为3900mV～4200mV；所述第四静置步骤：为在80℃～90℃的温度下，控制所述第七电池中间品所受压力为第五预设压力，将所述第七电池中间品静置5h～6h，得到第八电池中间品；所述完全抽气步骤为：为对所述第八电池中间品进行抽气操作。
为了进一步说明上述锂离子电池的化成方法，例如，请参阅图1，本发明一实施方式的锂离子电池的化成方法，包括如下步骤：
S110、第一静置步骤。
本实施例中，所述第一静置步骤为：将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置20h(hr，小时)～40h，得到第一电池中间品。
需要说明的是，注入电解液后的锂离子电池半成品是指在锂离子电池的制造工艺中，在化成步骤前的锂离子电池半成品，或者说将要开始进行化成操作的锂离子电池半成品。而锂离子电池在化成之前以及在化成之后的制造工艺请参照现有技术，本发明在此不再赘述。
S120、第一预化成步骤。
本实施例中，所述第一预化成步骤为：在第一预设电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第一预设压力，对所述第一电池中间品进行多次恒流充电，其中，所述多次恒流充电的充电速率依次增加，所述多次恒流充电的充电时间依次延长。
需要说明的是，电池领域里面的所受压力，通常指单位面积所受压力，或者，也可将电池领域里面的所受压力理解为所受压力压强。当然，所受压力应当理解为为电池单位表面积所受压力，由于电池大小不一样，其表面积也不一样，所以行业中描述电池表面所受压力以单位面积承受压力即压强来进行描述。在电池表面积差异性较大的情况下，压强大小却可以作为较为统一的参数。又如，所述所受压力为电池单位表面积受到的压力。又如，kgf为千克力，是一种力的单位，是工程单位制中力的主单位，意思是1千克的力，千克力就是一千克物质在地球上受到的地心引力，而1牛顿的力定义为：使质量为1千克的物体产生1米/秒2的加速度的力称作为1牛顿。1kgf/cm2＝9.80665N/(0.0001m2)＝98066.5Pa。又如，所述压强的单位为MPa，又如，1兆帕＝106牛/平方米，这样，1兆帕的所受压力即可理解为电池表面积1平方米的空间内受到的外界压力为106牛。
通过将所述多次恒流充电的充电速率依次增加以及所述多次恒流充电的充电时间依次延长，能够减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜(Solid ElectrolyteInterphase，又称固体电解质界面膜)，能够提高锂离子电池的电池性能。
当然，所述充电速率是指充放电倍率，或者说，本步骤中，指充电倍率。或者说，所述充电速率亦可理解为充电电流，比如充电速率递增为依次使用0.01C、0.02C、0.05C及0.1C的充电电流对第一电池中间品进行充电。
又如，将所述第一电池中间品放置于夹具中，再放入压力设备中使用。
现有技术中，生产锂离子电池时，一般是通过气囊来完成注入电解液及抽真空的过程。本实施例中，在第一预化成步骤中，将所述第一电池中间品的气囊带避开所受压力设备，这样，在所述锂离子电池的气囊带不受所受压力的情况下，能够使得锂离子电池达到更高的电池容量，进一步提高后续的锂离子电池循环性能。此外，通过将电池气囊袋避开夹具，整个化成过程中产生的气体不会影响电池受力。
S130、第二预化成步骤。
本实施例中，所述第二预化成步骤为：在第二预设电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第二预设压力，对所述第一电池中间品进行恒流充电，得到第三电池中间品，其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压。
本实施例中，在第二预化成步骤中，将所述锂离子电池的气囊带避开所受压力设备，这样，在所述锂离子电池的气囊带不受所受压力的情况下，能够使得锂离子电池达到更高的电池容量，进一步提高后续的锂离子电池循环性能。
S140、第二静置步骤。
本实施例中，所述第二静置步骤为：将所述第三电池中间品在40℃～45℃下静置12h～18h，得到第四电池中间品。
通过将所述第三电池中间品在40℃～45℃下静置12h～18h，得到第四电池中间品，能够在锂离子电池达到一定容量的基础上，使得电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀，以使后续的抽气过程中的气泡能够被抽出，从而提高后续制备得到的锂离子电池循环性能。
S150、第一抽气步骤。
本实施例中，所述第一抽气步骤为：将所述第四电池中间品进行抽气操作，得到第五电池中间品。例如，将所述第四电池中间品进行抽气操作抽掉电池内部分气体，得到第五电池中间品。
通过对所述第四电池中间品进行抽气操作，能够减少锂离子电池中的空气，使得电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀，进一步提高了后续制备得到的锂离子电池循环性能，还能够使得锂离子电池在后续的使用过程中不易膨胀。
一实施例中，在所述第一抽气步骤中，在真空下进行所述抽气操作，例如，在真空下将所述第四电池中间品进行抽气操作抽掉电池内部分气体，又如，在真空下进行所述抽气操作，所述抽气操作持续1秒～4秒；这样，能够进一步减少锂离子电池中的空气，使得电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀，进一步提高了后续制备得到的锂离子电池循环性能，还能够使得锂离子电池在后续的使用过程中不易膨胀。又如，在真空下进行所述抽气操作，所述抽气操作持续2秒～3秒，又如，在真空下进行所述抽气操作，所述抽气操作持续2.5秒，这样，能够进一步减少锂离子电池中的空气，使得电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀，进一步提高了后续制备得到的锂离子电池循环性能，还能够使得锂离子电池在后续的使用过程中不易膨胀。当然，所述第一抽气步骤为不完全抽气，或者为预抽气，只是抽出其中的气体，并未抽出其中的电解液。
S160、第三静置步骤。
本实施例中，所述第三静置步骤为：在70℃～80℃的温度下，控制所述第五电池中间品所受压力为第三预设压力，将所述第五电池中间品静置第一预设时长，得到第六电池中间品。
一实施例中，将所述第五电池中间品放置在硅胶垫的夹具内，又如，将所述第五电池中间品放置在硅胶垫的夹具内时，所述第五电池中间品的正面朝向向所述硅胶垫，又如，将所述第五电池中间品平躺放置在硅胶垫的夹具内，所述第五电池中间品的正面朝向所述硅胶垫，这样，能够进一步使钴酸锂电池的平整度较好，还能够使电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀。
当然，其它步骤中的所受压力操作亦可将锂离子电池放置在与夹具中进行。又如，其它步骤中的所受压力操作亦可将锂离子电池放置在与本步骤中相同的夹具中进行。
S170、主化成步骤。
本实施例中，所述主化成步骤为：控制所述第六电池中间品所受压力为第四预设压力，以预设电流及预设截止电压对所述第六电池中间品进行多次充放电循环，得到第七电池中间品，其中，最后一次充电的截止电压为3900mV～4200mV。
本实施例中，将锂离子电池经过第一静置步骤、第一预化成步骤、第二预化成步骤、第二静置步骤、第一抽气步骤和第三静置步骤之后，再进行所述主化成步骤，能够有效抑制第七电池中间品在化成过程中的电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，进一步地提高了锂离子电池的硬度以及减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。主化成步骤中有充足的电解液让电池吸收，进一步改善电池循环性能。
例如，所述预设截止电压是指电池的设计截止电压。又如，所述预设截止电压是4.0V、4.4V或4.45V。
本实施例中，在所述主化成步骤中，将所述锂离子电池的气囊带避开所受压力设备，这样，在所述锂离子电池的气囊带不受所受压力的情况下，能够使得锂离子电池达到更高的电池容量，进一步提高后续的锂离子电池循环性能。
S180、第四静置步骤。
本实施例中，所述第四静置步骤为：在80℃～90℃的温度下，控制所述第七电池中间品所受压力为第五预设压力，将所述第七电池中间品静置5h～6h，得到第八电池中间品。
本实施例中，在所述第四静置步骤中，将所述锂离子电池的气囊带避开所受压力设备，这样，在所述锂离子电池的气囊带不受压力的情况下，能够使得锂离子电池达到更高的电池容量，进一步提高后续的锂离子电池循环性能。
S190、完全抽气步骤。
本实施例中，所述完全抽气步骤为：将所述第八电池中间品进行抽气操作。又如，在真空下，将所述第八电池中间品进行抽气操作，这样，电池完全抽气安排在最后一步，延长电池内部卷芯与电解液的浸润时间，进步提高了电池循环性能，还能使得锂离子电池的平整度较好。需要说明的是，完全抽气步骤的抽气时间较长，抽出化成过程中的气体，可能也会抽出部分电解液。完全抽气的时间及真空度根据电池的参数相调整。
当然，将经过完全抽气步骤后的所述第八电池中间品经过后续工艺即可制备得到锂离子电池。锂离子电池在化成之前以及在化成之后的制造工艺请参照现有技术，本发明在此不再赘述。
上述锂离子电池的化成方法，通过第一静置步骤、第一预化成步骤、第二预化成步骤、第二静置步骤、第一抽气步骤、第三静置步骤、主化成步骤、第四静置步骤以及完全抽气步骤，能够提高锂离子电池的电池循环性能，使得锂离子电池平整度较好。通过将锂离子电池在受力状态下进行第一预化成步骤、第二预化成步骤以及主化成步骤，能抑制锂离子电池在化成过程中的变形，提高了离子电池表面平整度，使得硬度较高；同时保证充放电过程正负极界面紧密接触，负极界面没有黑斑和析锂，形成良好的SEI膜，显著改善电池循环性能。此外，通过在第一静置步骤、第一预化成步骤、第二预化成步骤、第二静置步骤、第一抽气步骤、第三静置步骤、第四静置步骤、主化成步骤和第四静置步骤之后，再执行所述完全抽气步骤，这样，能够延长电池内部卷芯与电解液的浸润时间，进一步改善锂离子电池循环性能。
在一个实施例中，所述第五预设压力大于所述第三预设压力，所述第三预设压力大于所述第一预设压力、所述第二预设压力和所述第四压力；
例如，所述第一预设压力、所述第二预设压力和所述第四压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2；所述第三预设压力为1.4kgf/cm2；所述第五预设压力为3.4kgf/cm2。
在一个实施例中，在40℃～50℃的温度下静置20h～40h之后，所述第一静置步骤还包括：在常温静置0h～12h，得到第一电池中间品。
常温通常是一般温度或者叫室温，例如，所述常温是指10℃～30℃，又如，所述常温是指15℃～25℃，又如，所述常温是指25℃。
通过依次将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置20h～40h和在常温静置0h～12h，得到第一电池中间品，来使电解液能够较为充分的接触正负极材料。而通过先将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置20h～40h，再将锂离子电池在常温静置0h～12h，能够缩短化成的整体时间，还能够使得电解液在较短的时间内与正负极材料较为充分的混合，减少气泡，使得锂离子电池能够拥有较大的容量，从而提高了锂离子电池的循环能力。
又如，所述第一静置步骤为：依次将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置20h～40h和在常温静置0.1h～12h，得到第一电池中间品。
一实施例中，所述第一静置步骤为：依次将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置30h和在常温静置12h，得到第一电池中间品，这样，能够进一步地使电解液在较短的时间内与正负极材料较为充分的混合，减少气泡，使得锂离子电池能够拥有较大的容量，从而提高了锂离子电池的循环能力。
一实施例中，所述第一静置步骤为：依次将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃的温度下静置30h和在常温静置12h，得到第一电池中间品，这样，能够进一步地使电解液在较短的时间内与正负极材料较为充分的混合，减少气泡，使得锂离子电池能够拥有较大的容量，从而提高了锂离子电池的循环能力。
在一个实施例中，步骤S120具体为：在3850mV的电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第一预设压力，将所述第一电池中间品依次进行30min～40min的0.01C恒流充电、30min～50min的0.02C～0.025C恒流充电和60min～70min的0.05C～0.07C恒流充电，得到第二电池中间品。又如，所述第一预设压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2。
通过控制所述第一电池中间品的所受压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2，以及在3850mV的电压下，能够减少锂离子电池膨胀，以提高锂离子电池的表面平整度，通过在所受压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2下，且在3850mV的电压下，将所述第一电池中间品依次用0.01C恒流充电30min～40min、0.02C～0.025C恒流充电30min～50min和0.05C～0.07C恒流充电60min～70min，能够使锂离子电池达到较高的电池容量，提高后续的锂离子电池循环性能。
一实施例中，所述第一预化成步骤为：控制所述第一电池中间品的所受压力为1.2kgf/cm2，以及在3850mV的电压下，将所述第一电池中间品依次用0.01C恒流充电30min、0.02C恒流充电40min和0.05C恒流充电70min，得到第二电池中间品，这样，能够进一步使锂离子电池达到较高的电池容量，提高后续的锂离子电池循环性能。
在一个实施例中，步骤S130具体为：在4000mV的电压下，控制所述第二电池中间品的所受压力为第二预设压力，对所述第二电池中间品进行130min～170min的0.1C恒流充电，得到第三电池中间品。又如，所述第二预设压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2。
通过在所述第一预化成步骤之后，控制所述第二电池中间品的所受压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2，以及在4000mV的电压下，将所述第二电池中间品用0.1C恒流充电130min～170min，得到第三电池中间品，能够进一步使锂离子电池达到较高的电池容量，进一步提高后续的锂离子电池循环性能。
一实施例中，所述第二预化成步骤为：控制所述第二电池中间品的所受压力为1.2kgf/cm2，以及在4000mV的电压下，将所述第二电池中间品用0.1C恒流充电1500min，得到第三电池中间品，这样，能够进一步使锂离子电池达到较高的电池容量，进一步提高后续的锂离子电池循环性能。
在一个实施例中，步骤S140具体为：将所述第三电池中间品在40℃下静置16h，得到第四电池中间品，这样，能够进一步使得电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀，以使后续的抽气过程中的气泡能够被抽出，从而进一步提高后续制备得到的锂离子电池循环性能。
在一个实施例中，步骤S160具体为：在70℃～80℃的温度下，控制所述第五电池中间品所受压力为1.4kgf/cm2，将所述第五电池中间品静置60min，得到第六电池中间品。
例如，步骤S160具体为：将所述第五电池中间品放置在夹具内，在所述夹具所受压力1.4kgf/cm2下以及在70℃～80℃的温度下，将放置在夹具内的所述第五电池中间品静置60min，得到第六电池中间品。
将所述第五电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力1.4kgf/cm2下以及在70℃～80℃的温度下，将放置在夹具内的所述第五电池中间品静置60min，得到第六电池中间品，这样，能够使钴酸锂电池的平整度较好，还能够使电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀。
又如，步骤S160具体为：将所述第五电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力1.4kgf/cm2下以及在73℃～78℃的温度下，将放置在夹具内的所述第五电池中间品静置60min，得到第六电池中间品，这样，能够进一步使钴酸锂电池的平整度较好，还能够使电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀。
又如，步骤S160具体为：将所述第五电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力1.4kgf/cm2下以及在75℃的温度下，将放置在夹具内的所述第五电池中间品静置60min，得到第六电池中间品，这样，能够进一步使钴酸锂电池的平整度较好，还能够使电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀。
在一实施例中，在将所述第五电池中间品静置第一预设时长之后，第三静置步骤还包括：在常温静下静置0.1h～12h，得到第六电池中间品。常温下的静置，能够使得电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀，以提高后续制备得到的锂离子电池循环性能。
一实施例中，常温静下静置0.1h～12h，具体为：将所述第六电池中间品在常温静置12h，得到第七电池中间品，这样，能够使得电解液与电池的正负极隔膜等混合更为均匀，以提高后续制备得到的锂离子电池循环性能。
在一个实施例中，步骤S170具体为：控制所述第六电池中间品的所受压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2，将所述第七电池中间品用0.5C电流及预设截止电压充放电循环多次，得到第七电池中间品。
通过将所述第六电池中间品在1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2的所受压力下进行化成，能够抑制电池在化成过程中的电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，还能提高锂离子电池的硬度，同时保证充放电过程正负极界面紧密接触，减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。
例如，步骤S170具体为：控制所述第六电池中间品的所受压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2，将所述第六电池中间品用0.5C电流及预设截止电压充放电循环多次，得到第七电池中间品，其中，最后一次充电的截止电压为4150mV，这样，能够进一步抑制第七电池中间品在化成过程中的电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，进一步地提高了锂离子电池的硬度以及减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。
又如，步骤S170具体为：控制所述第六电池中间品的所受压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2，将所述第六电池中间品用0.5C电流及预设截止电压充放电循环2次，得到第七电池中间品，其中，第二次充电的截止电压为4000mV，这样，能够进一步抑制第七电池中间品在化成过程中的电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，进一步地提高了锂离子电池的硬度以及减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。
又如，步骤S170为：控制所述第六电池中间品的所受压力为1.2kgf/cm2，将所述第六电池中间品用0.5C电流及预设截止电压充放电循环2次，得到第七电池中间品，其中，第二次充电的截止电压为4000mV，这样，能够进一步抑制第七电池中间品在化成过程中的电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，进一步地提高了锂离子电池的硬度以及减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。
在一个实施例中，步骤S180具体为：例如，在80℃～90℃的温度下，控制所述第七电池中间品所受压力为3.4kgf/cm2，将所述第七电池中间品静置5h～6h，得到第八电池中间品。
通过在3.4kgf/cm2的所受压力下以及在80℃～90℃的温度下，将所述第七电池中间品静置5h～6h，能够进一步抑制锂离子电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，进一步地提高了锂离子电池的硬度以及减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。
例如，步骤S180具体为：将所述第七电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力3.4kgf/cm2下以及在80℃～90℃的温度下，将放置在夹具内的所述第七电池中间品静置5h～6h，得到第八电池中间品，这样，能够进一步抑制锂离子电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，进一步地提高了锂离子电池的硬度以及减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。
又如，步骤S180具体为：将所述第七电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力3.4kgf/cm2下以及在83℃～88℃的温度下，将放置在夹具内的所述第七电池中间品静置5h，得到第八电池中间品，这样，能够进一步抑制锂离子电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，进一步地提高了锂离子电池的硬度以及减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。
又如，步骤S180具体为：将所述第七电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力3.4kgf/cm2下以及在85℃的温度下，将放置在夹具内的所述第七电池中间品静置5h，得到第八电池中间品，这样，能够进一步抑制锂离子电池变形，以此使得锂离子电池表面较为平整，进一步地提高了锂离子电池的硬度以及减少负极界面黑斑和析锂的产生，形成良好的SEI膜，提高锂离子电池的循环性能。
本发明还提供一种锂离子电池，采用如上任一所述化成方法制备得到。又如，所述锂离子电池采用如上任一所述化成方法。又如，所述锂离子电池为钴酸锂电池，又如，所述锂离子电池为软包钴酸锂电池。
需要说明的是，锂离子电池在化成之前以及在化成之后的制备工艺请参照现有技术，本发明在此不再赘述。
上述锂离子电池，通过采用如上任一所述化成方法制备得到，能够提高锂离子电池的电池循环性能，使得锂离子电池平整度较好。能抑制锂离子电池在化成过程中的变形，提高了离子电池表面平整度，使得硬度较高；同时保证充放电过程正负极界面紧密接触，负极界面没有黑斑和析锂，形成良好的SEI膜，显著改善电池循环性能。能够延长电池内部卷芯与电解液的浸润时间，进一步改善锂离子电池循环性能。
本发明提供的锂离子电池的化成方法在受力状态下预化成、主化成，能抑制在化成过程中的电池变形，使得获得的锂电池表面平整，硬度高；同时保证电池在充放电过程中正负极界面紧密接触，负极界面没有黑斑和析锂，形成良好的SEI膜，显著改善电池循环性能。电池完全抽气安排在最后一步，延长电池内部卷芯与电解液的浸润时间，以及在主化成工序有充足的电解液让电池吸收，能够进一步改善电池循环性能。
为了进一步说明本发明的锂电子电池的化成方法，下面结合具体实施例来介绍。
实施例1
锂离子电池化成方法，包括以下步骤：
1)常温静置：注入电解液后钴酸锂电池在40℃下静置30h，然后常温静置12h。
2)预化成：在电池正反面受力1.2kgf/cm2，且气囊带避开所受压力设备，并按如下电流充电：
先0.01C恒流充电30min，电压为3850mV。
再0.02C恒流充电40min，电压为3850mV。
再0.05C恒流充电70min，电压为3850mV。
再0.1C恒流充电150min，电压为4000mV。
3)高温静置：电池在40℃下静置16h。
4)真空预抽气后，在所受压力1.4kgf/cm2、温度75±5℃下静置60min。
5)常温静置：常温静置12h。
6)主化成：电池正面不受力，按0.5C电流、并按设计截止电压充放电循环2周，最后一步充电截止电压4000mV。
7)高温高压静置：电池平趟放置在带硅胶垫的夹具内，正面朝硅胶垫，夹具正面受力3.4kgf/cm2，夹具放置在85±5℃下静置5h，电池气囊带避开夹具。
8)：完全抽气：真空下，将电池内部气体完全抽出。
采用上述实施例，得到电池A。
实施例2
锂离子电池化成方法，包括以下步骤：
1)常温静置：注液后钴酸锂电池在40℃下静置30h，然后常温静置12h。
2)预化成：电池正反面受力1.2kgf/cm2，且气囊带避开所受压力设备。并按如下电流充电：
先0.01C恒流充电30min，电压为3850mV。
再0.02C恒流充电40min，电压为3850mV。
再0.05C恒流充电70min，电压为3850mV。
再0.1C恒流充电150min，电压为4000mV。
3)高温静置：电池在40℃下静置16h。
4)预抽气：真空下，抽取电池内部分气体。
5)高温静置：在所受压力1.4kgf/cm2、温度75±5℃下静置60min。
6)常温静置：常温静置12h。
7)主化成：电池正面受力1.2kgf/cm2，按0.5C、并按设计截止电压充放电循环2周，充电截止电压为4000mV，且气囊带避开所受压力设备。
8)高温高压静置：电池平趟放置在带硅胶垫的夹具内，正面朝硅胶垫，夹具正面受力3.4kgf/cm2，然后将夹具放置在85±5℃下静置6h，气囊带避开夹具。
9)：完全抽气：将电池内部气体完全抽出。
采用上述实施例，得到电池C。
对比例1
锂离子电池化成方法，包括以下步骤：
1)常温静置：注液后钴酸锂电池在40℃下静置30h，然后常温静置12h。
2)预化成：在电池正反面受力1.2kgf/cm2，且气囊带避开所受压力设备，并按如下电流充电：
先0.01C恒流充电30min，电压为3850mV。
再0.02C恒流充电40min，电压为3850mV。
再0.05C恒流充电70min，电压为3850mV。
再0.1C恒流充电150min，电压为4000mV。
3)高温静置：电池在40℃下静置16h。
4)完全抽气：真空下，电池完全抽气，然后在所受压力1.4kgf/cm2、温度75±5℃下静置60min。
5)常温静置：常温静置12h。
6)主化成：电池正反面受力1.2kgf/cm2，按0.5C、并按设计截止电压充放电循环2周，最后一步充电截止电压4000mV，气囊带避开所受压力设备。
7)高温高压静置：电池平趟放置在带硅胶垫的夹具内，正面朝硅胶垫，夹具正面受力3.4kgf/cm2，夹具放置在85±5℃下静置5h，气囊带避开夹具。
采用上述实施例，得到电池B。
对比例2
钴酸锂电池化成方法，包括以下步骤：
1)常温静置：注液后钴酸锂电池在40℃下静置30h，然后常温静置12h；
2)预化成：在电池正反面受力0.8kgf/cm2，且气囊带避开压力设备，并按如下电流充电：
先0.01C恒流充电30min，电压为3850mV。
再0.02C恒流充电40min，电压为3850mV。
再0.05C恒流充电70min，电压为3850mV。
再0.1C恒流充电150min，电压为4000mV。
3)完全抽气：真空下，电池完全抽气。
4)高温高压静置：电池平趟放置在带硅胶垫的夹具内，正面朝硅胶垫，夹具正面受力3.4kgf/cm2，夹具放置在85±5℃下静置5h，气囊带避开夹具。
5)常温静置：12h。
6)主化成：按0.5C、并按设计截止电压充放电循环2周，最后一步充电截止电压4000mV。
采用对比例1，得到电池D。
分别对上述电池A、电池B、电池C及电池D进行性能检测，检测结果如表1及图2所示。其中，表1为电池A、电池B、电池C及电池D对应电池性能数据，图2为分别对电池A、电池B、电池C及电池D进行0.5C充放电并循环500周而得到的数据曲线图。
表1
从表1及图2可以看出，相对于对比例1及对比例2，实施例1、实施例2所得到的电池，电池表面变形程度小，且平整度较好，电池的循环能力也较好。实施例2的电池化成方法做出来的电池C，能够保证充放电过程中正负极界面紧密接触，使得负极界面没有黑斑和析锂，形成良好的SEI膜，从而显著改善电池循环性能。通过将电池完全抽气安排在最后一步，以延长电池内部卷芯与电解液的浸润时间，使得主化成步骤中有充足的电解液让电池吸收，进一步改善电池循环性能。
本发明提供的电池化成方法，在受力状态下进行预化成、主化成，能抑制化成过程中的电池变形，使获得的锂电池表面较为平整，硬度高。同时，上述化成方法，能够保证充放电过程中正负极界面紧密接触，使得负极界面没有黑斑和析锂，形成良好的SEI膜，从而显著改善电池循环性能。通过将电池完全抽气安排在最后一步，以延长电池内部卷芯与电解液的浸润时间，使得主化成步骤中有充足的电解液让电池吸收，进一步改善电池循环性能。
需要说明的是，上述各实施方式的“份”包括千克、克、毫克、升和毫升等计量单位，且在各实施方式中，所述“份”代表的含义相同或相异。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂离子电池的化成方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一静置步骤：将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置20h～40h，得到第一电池中间品；
第一预化成步骤：在第一预设电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第一预设压力，对所述第一电池中间品进行多次恒流充电，其中，所述多次恒流充电的充电速率依次增加，所述多次恒流充电的充电时间依次延长；
第二预化成步骤：在第二预设电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第二预设压力，对所述第一电池中间品进行恒流充电，得到第三电池中间品，其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压；
第二静置步骤：将所述第三电池中间品在40℃～45℃下静置12h～18h，得到第四电池中间品；
第一抽气步骤：将所述第四电池中间品进行抽气操作，得到第五电池中间品；
第三静置步骤：在70℃～80℃的温度下，控制所述第五电池中间品所受压力为第三预设压力，将所述第五电池中间品静置第一预设时长，得到第六电池中间品；
主化成步骤：控制所述第六电池中间品所受压力为第四预设压力，以预设电流及预设截止电压对所述第六电池中间品进行多次充放电循环，得到第七电池中间品，其中，最后一次充电的截止电压为3900mV～4200mV；
第四静置步骤：在80℃～90℃的温度下，控制所述第七电池中间品所受压力为第五预设压力，将所述第七电池中间品静置5h～6h，得到第八电池中间品；
完全抽气步骤：对所述第八电池中间品进行抽气操作。
2.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述第五预设压力大于所述第三预设压力，所述第三预设压力大于所述第一预设压力、所述第二预设压力和所述第四压力。
3.如权利要求2所述的化成方法，其特征在于，所述第一预化成步骤包括：
在3850mV的电压下，控制所述第一电池中间品所受压力为第一预设压力，将所述第一电池中间品依次进行30min～40min的0.01C恒流充电、30min～50min的0.02C～0.025C恒流充电和60min～70min的0.05C～0.07C恒流充电，得到第二电池中间品；
所述第二预化成步骤包括：
在4000mV的电压下，控制所述第二电池中间品的所受压力为第二预设压力，对所述第二电池中间品进行130min～170min的0.1C恒流充电，得到第三电池中间品。
4.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述第一静置步骤为：依次将注入电解液后的锂离子电池半成品在40℃～50℃的温度下静置30h和在常温下静置12h，得到第一电池中间品。
5.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述第二静置步骤为：将所述第三电池中间品在40℃下静置16h，得到第四电池中间品。
6.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述第三静置步骤为：将所述第五电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力1.4kgf/cm2下以及在73℃～78℃的温度下，将放置在夹具内的所述第五电池中间品静置60min，得到第六电池中间品。
7.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述第四静置步骤为：将所述第七电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力3.4kgf/cm2下以及在83℃～88℃的温度下，将放置在夹具内的所述第七电池中间品静置5h，得到第八电池中间品。
8.如权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述第四静置步骤为：将所述第七电池中间品放置在夹具内，在所述夹具受力3.4kgf/cm2下以及在85℃的温度下，将放置在夹具内的所述第七电池中间品静置5h，得到第八电池中间品。
9.如权利要求2所述的化成方法，其特征在于，所述主化成步骤：控制所述第六电池中间品的所受压力为1.0kgf/cm2～1.2kgf/cm2，以0.5C电流及预设截止电压将所述第六电池中间品进行2次充放电循环，得到第七电池中间品，其中，第二次充电的截止电压为4000mV。
10.一种锂离子电池，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的化成方法制备得到。
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