CN107293812B - 一种锂离子电池的化成与配组方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂离子电池的化成和配组方法,为了形成稳定均一的SEI膜以及筛选出性能相近的电池,采用小电流脉冲以及大电流充放电循环的方式,通过小电流脉冲充电消除电极表面的浓差极化,从而形成均一稳定的SEI膜,通过大的电流充放电循充分激活电极的活性物质,以及衡量电池的倍率性能,并且通过增大电流从而放大不同电池之间的发热量,从而根据电池的容量以及发热量,更加精准的将容量相近,散热相同的电池配置成电池组,提高电池组的均一性。
Description
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与配组方法。
背景技术
随着锂离子电池的快速发展,锂离子电池作为动力、储能电源亦开始得到大量应用。与手机等小型移动用电设备相比,动力、储能电池所需要储能电源输出功率高,使用寿命长,这就要求电池进行多并、多串的组合,电池组的价格高,价值大,因此,对电池可靠性和一致性提出了更高的要求。电池组中任意单体电池的功能性失效,均会导致整个电池组的功能性失效,甚至会引发电池的安全性失控等问题。为保证电池组中各单体电池的一致性,需要对电池进行筛选、分组,以确保电池组中各单体电池的一致性。现有的方法不能保证电池的均一性,成为日后产品功能损失和爆炸起火的隐患。
发明内容
本发明提供了一种锂离子电池的化成和配组方法,为了形成稳定均一的SEI膜以及筛选出性能相近的电池,采用小电流脉冲以及大电流充放电循环的方式,通过小电流脉冲充电消除电极表面的浓差极化,从而形成均一稳定的SEI膜,通过大的电流充放电循充分激活电极的活性物质,以及衡量电池的倍率性能,并且通过增大电流从而放大不同电池之间的发热量,从而根据电池的容量以及发热量,更加精准的将容量相近,散热相同的电池配置成电池组,提高电池组的均一性。
具体的方案如下:
一种锂离子电池的化成与配组方法,其中包括以下步骤:
1)、提供一组待化成的锂离子电池,以0.02C-0.05C的电流对电池进行脉冲充电,充电至充电截至电压停止;其中脉冲时间为0.1-10min,间隔时间为30-120s,充电截至电压为4.2-4.35V;
2)、将电池以0.05-0.2C的电流放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.7-2.8V;
3)、将步骤1-2重复0-3次;
4)、静置老化1-5天;
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出,重新注入新的电解液,封口;
6)、以1-5C的电流对电池充电,充电至充电截至电压,所述充电截至电压为4.2-4.35V,再以1-5C的电流对电池放电,放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.7-2.8V;
7)、将步骤6重复0-5次,记录电池的容量以及电池的温度,将电池容量相差在3%以内,以及电池温度相差在5℃以内的电池配为一组。
进一步的,其中所述步骤1中的脉冲电流为0.03-0.04C,所述截至电压为4.3V。
进一步的,其中所述步骤1中的脉冲时间为2-8min,优选4-6min;
进一步的,其中所述步骤1中的间隔时间为50-100s,优选60-80s。
进一步的,其中所述步骤2中的电流为0.1-0.15C,所述截至电压为2.75V。
进一步的,其中所述步骤3中重复2次。
进一步的,其中所述步骤6中的充电电流为2-4C,充电截至电压为4.3V,放电电流为2-4C,放电截至电压为2.75V。
进一步的,其中所述步骤7中重复3次,将电池容量在1%以内,电池温度相差在2℃以内的电池配为一组。
本发明具有如下有益效果:
1、通过小电流脉冲充电消除电极表面的浓差极化,从而形成均一稳定的SEI膜。
2、由于在前期化成的过程中,活性物质中的金属离子不可避免的会有部分溶入电解液,同时形成SEI膜的过程也会对电解液的组成带来影响,而上述影响均会影响电池的性能,因此,在化成结束后,将成分变化的电解液抽出,重新注入新的电解液,能够提高电池的存储寿命。
3、通过大的电流充放电循充分激活电极的活性物质,以及衡量电池的倍率性能。
4、通过增大电流从而放大不同电池之间的发热量,从而根据电池的容量以及发热量,更加精准的将容量相近,散热相同的电池配置成电池组,提高电池组的均一性。
本发明通过上述方法构造出寿命长,性能稳定,且单体电池性能一致性好的电池组。
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述,但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
实施例1
1)、提供1000个待化成的锂离子电池,以0.05C的电流对电池进行脉冲充电,充电至充电截至电压停止;其中脉冲时间为10min,间隔时间为120s,充电截至电压为4.35V;
2)、将电池以0.2C的电流放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.8V;
3)、将步骤1-2重复3次;
4)、静置老化5天;
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出,重新注入新的电解液,封口,所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂,以及体积比为1:2:1的碳酸二甲酯,碳酸乙酯,碳酸甲乙酯组成的非水溶剂,以及5体积%的氟代碳酸亚乙烯酯;
6)、以5C的电流对电池充电,充电至充电截至电压,所述充电截至电压为4.35V,再以5C的电流对电池放电,放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.8V;
7)、将步骤6重复5次,记录电池的容量以及电池的温度,将电池容量相差在3%以内,以及电池温度相差在5℃以内的电池配为一组。
实施例2
1)、提供1000个待化成的锂离子电池,以0.02C的电流对电池进行脉冲充电,充电至充电截至电压停止;其中脉冲时间为0.1min,间隔时间为30s,充电截至电压为4.2V;
2)、将电池以0.05C的电流放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.7V;
3)、将步骤1-2重复0次;
4)、静置老化1天;
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出,重新注入新的电解液,封口,所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂,以及体积比为1:2:1的碳酸二甲酯,碳酸乙酯,碳酸甲乙酯组成的非水溶剂,以及5体积%的氟代碳酸亚乙烯酯;
6)、以1C的电流对电池充电,充电至充电截至电压,所述充电截至电压为4.2V,再以1C的电流对电池放电,放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.7V;
7)、将步骤6重复1次,记录电池的容量以及电池的温度,将电池容量相差在1%以内,以及电池温度相差在2℃以内的电池配为一组。
实施例3
1)、提供1000个待化成的锂离子电池,以0.03C的电流对电池进行脉冲充电,充电至充电截至电压停止;其中脉冲时间为2min,间隔时间为40s,充电截至电压为4.3V;
2)、将电池以0.1C的电流放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.75V;
3)、将步骤1-2重复2次;
4)、静置老化3天;
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出,重新注入新的电解液,封口,所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂,以及体积比为1:2:1的碳酸二甲酯,碳酸乙酯,碳酸甲乙酯组成的非水溶剂,以及5体积%的氟代碳酸亚乙烯酯;
6)、以3C的电流对电池充电,充电至充电截至电压,所述充电截至电压为4.25V,再以3C的电流对电池放电,放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.75V;
7)、将步骤6重复3次,记录电池的容量以及电池的温度,将电池容量相差在2%以内,以及电池温度相差在3℃以内的电池配为一组。
实施例4
1)、提供1000个待化成的锂离子电池,以0.04C的电流对电池进行脉冲充电,充电至充电截至电压停止;其中脉冲时间为8min,间隔时间为80s,充电截至电压为4.25V;
2)、将电池以0.15C的电流放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.75V;
3)、将步骤1-2重复2次;
4)、静置老化2天;
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出,重新注入新的电解液,封口,所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂,以及体积比为1:2:1的碳酸二甲酯,碳酸乙酯,碳酸甲乙酯组成的非水溶剂,以及5体积%的氟代碳酸亚乙烯酯;
6)、以4C的电流对电池充电,充电至充电截至电压,所述充电截至电压为4.25V,再以4C的电流对电池放电,放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.75V;
7)、将步骤6重复4次,记录电池的容量以及电池的温度,将电池容量相差在1%以内,以及电池温度相差在3℃以内的电池配为一组。
实施例5
1)、提供1000个待化成的锂离子电池,以0.03C的电流对电池进行脉冲充电,充电至充电截至电压停止;其中脉冲时间为5min,间隔时间为60s,充电截至电压为4.3V;
2)、将电池以0.1C的电流放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.8V;
3)、将步骤1-2重复1次;
4)、静置老化2天;
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出,重新注入新的电解液,封口,所述新的电解液包括1.2mol/L的六氟磷酸锂,以及体积比为1:2:1的碳酸二甲酯,碳酸乙酯,碳酸甲乙酯组成的非水溶剂,以及5体积%的氟代碳酸亚乙烯酯;
6)、以2C的电流对电池充电,充电至充电截至电压,所述充电截至电压为4.3V,再以2C的电流对电池放电,放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.8V;
7)、将步骤6重复4次,记录电池的容量以及电池的温度,将电池容量相差在1%以内,以及电池温度相差在2℃以内的电池配为一组。
比较例1
选取一组锂离子电池1000个,充放电循环三次,充电截止电压为4.2V,放电截至电压为2.7V,测量锂离子电池容量;
2)、将容量差在1%以内的锂离子电池配成一组。
测试与结果
电池组均一性能测试,选取配组后20个电池,其中10个电池组成一组,分别经历存储30天后充放电循环10次、常温循环300次后对电池组中的单体电池的容量进行检测,计算同组电池中最大和最小容量的差值占同组电池平均容量的百分比。
表1
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种锂离子电池的化成与配组方法,其中包括以下步骤:
1)、提供一组待化成的锂离子电池,以0.02C-0.05C的电流对电池进行脉冲充电,充电至充电截至电压停止;其中脉冲时间为0.1-10min,间隔时间为30-120s,充电截至电压为4.2-4.35V;
2)、将电池以0.05-0.2C的电流放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.7-2.8V;
3)、将步骤1-2重复1-3次;
4)、静置老化1-5天;
5)、将电池壳体中未浸入电极的电解液抽出,重新注入新的电解液,封口;
6)、以1-5C的电流对电池充电,充电至充电截至电压,所述充电截至电压为4.2-4.35V,再以1-5C的电流对电池放电,放电至放电截至电压,所述放电截至电压为2.7-2.8V;
7)、将步骤6重复1-5次,记录电池的容量以及电池的温度,将电池容量相差在3%以内,以及电池温度相差在5℃以内的电池配为一组;
其中所述步骤1中的脉冲电流为0.03-0.04C,所述截至电压为4.3V;
其中所述步骤1中的脉冲时间为2-8min;
其中所述步骤1中的间隔时间为50-100s。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述步骤2中的电流为0.1-0.15C,所述截至电压为2.75V。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述步骤3中重复2次。
4.如权利要求1所述的方法,其中所述步骤6中的充电电流为2-4C,充电截至电压为4.3V,放电电流为2-4C,放电截至电压为2.75V。
5.如权利要求1所述的方法,其中所述步骤7中重复3次,将电池容量在1%以内,电池温度相差在2℃以内的电池配为一组。
6.如权利要求1所述的方法,其中所述步骤1中的脉冲时间为4-6min。
7.如权利要求1所述的方法,其中所述步骤1中的间隔时间为60-80s。
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