CN107508009B - 消除软包锂离子电池胀气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种消除软包锂离子电池胀气的方法。针对现有软包锂离子电池因成膜不稳定或长期低荷电态存储后存在的胀气难以排除胀气的问题，本发明提供一种消除软包锂离子电池胀气的方法，包括以下步骤：a、采用夹具加压压紧胀气电池，将极片层与层之间的气体排至铝塑膜外壳处；b、采用恒流恒压充电方法将电池充电至满电状态；c、采用夹具泄压并卸载电池，在20～60℃条件下搁置1～30d。本发明方法简单有效，利用电池在较高的还原态电位下，负极的嵌锂碳会与烯烃等气体发生反应将其消耗掉，还能同时修复负极表面的SEI膜，提高电池稳定性，节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种消除软包锂离子电池胀气的方法。
背景技术
近些年，随着国家对新能源产业的重视，锂离子电池发展迅速。锂离子电池依据外壳材质，分为钢壳、铝壳、塑壳、铝塑膜，前三者具有一定刚性且有富余空间，在使用时，电池内部即使轻微产气，也不致影响电池的放电容量。而采用铝塑膜外包装的锂离子电池因铝塑膜质轻柔软特点，被称为软包锂离子电池，该类型电池具有更高的能量密度，备受市场青睐，但在使用时，一旦内部产气，将发生胀气现象，进而影响电池的性能发挥。
软包锂离子电池的胀气原因有多种，如电极材料种类(钛酸锂)、电池内部水分超标、成膜不稳定、长期低荷电态存储等。目前，针对钛酸锂电池胀气的解决方法较多，大多集中在对钛酸锂材料进行包覆改性或对电解液进行配方优化；对于电池内部水分超标引起的胀气，因其为不可逆反应，气体很难消除，只能通过严格管控生产工艺或在电解液中添加除水剂来避免；对于使用传统碳负极的电池，相关研究大多集中于在化成阶段如何避免产气和优化真空除气封装工艺，而对于已生产成型的电池(即已完成真空除气封装，气袋已切除)，因成膜不稳定或长期低荷电态存储发生胀气，如何让其消气研究较少。CN 204793061U公开了一种带排气阀的软包装锂离子电池，电池产气达到一定压力时通过推动电芯底部的排气阀来实现排气，但该方法在排气末期也存在外界空气进入影响电池性能的隐患；CN204991879U公开了一种具有胀气保护结构的软包锂离子电池，在电池胀气时通过外界保护板切断正负极电压输出来保护电池，但不能消除气体，且电池一旦启用保护板后就不能再使用。因此，急需一种有效方法来消除成型电池的胀气问题，使其性能恢复，避免电池报废。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有已生产成型的软包锂离子电池因成膜不稳定或长期低荷电态存储后存在的胀气难以排除胀气的问题。
本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种消除软包锂离子电池胀气的方法。该方法包括以下步骤：
a、采用夹具加压压紧胀气电池，将极片层与层之间的气体排至铝塑膜外壳处；
b、采用恒流恒压充电方法将电池充电至满电状态；
c、采用夹具泄压并卸载电池，在20～60℃条件下搁置1～30d。
其中，上述消除软包锂离子电池胀气的方法中，步骤a中所述的夹具施加到电芯单位面积压力为4～8Kg/cm2。
其中，上述消除软包锂离子电池胀气的方法中，步骤b中所述恒流电流为0.1～1.0It。
其中，上述消除软包锂离子电池胀气的方法中，步骤b中所述的恒压电压为电池的安全充电上限电压，磷酸铁锂电池为3.6～3.9V、钴酸锂电池4.2～4.5V、镍钴锰三元电池4.2～4.5V。
其中，上述消除软包锂离子电池胀气的方法中，步骤b中所述的恒压截止电流≤0.01It。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种消除软包锂离子电池胀气的方法，针对电池因成膜不稳定或在长期低荷电态存储等异常情况下发生的胀气现象，采用夹具加压，将气体排至铝塑膜外壳处，再恒流恒压充电至满电，再静置一段时间，即可简单有效的消除电池胀气。本发明方法简单有效，利用电池在较高的还原态电位下，负极的嵌锂碳会与烯烃等气体发生反应将其消耗掉，还能同时修复负极表面的SEI膜，提高电池稳定性，节约了生产成本。
附图说明
图1是胀气磷酸铁锂电池按实施例1处理前后的常温0.5It(25A)放电曲线图；
图2是胀气磷酸铁锂电池按实施例1、2、3处理后的常温0.5It(25A)循环寿命曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种消除软包锂离子电池胀气的方法，包括以下步骤：
a、采用夹具加压压紧胀气电池，将极片层与层之间的气体排至铝塑膜外壳处；
b、采用恒流恒压充电方法将电池充电至满电状态；
c、采用夹具泄压并卸载电池，在20～60℃条件下搁置1～30d。
首先采用夹具加压压紧胀气电池，使极片层与层之间的气体排到铝塑膜外壳四周处，防止气体阻碍锂离子在正负极间的脱嵌.
再采用恒流恒压充电方法将电池充电至满电状态，使从正极脱出的锂能充分嵌入到负极中，从而在负极构建较高的还原态电位，提高负极嵌锂碳的反应活性，使气体更易与嵌锂碳反应.
然后再将夹具泄压并卸载电池，将其在一定温度下搁置一定时间，使气体再回到极片层内与负极的嵌锂碳充分反应，以达到自动消除胀气的目的。
其中，上述消除软包锂离子电池胀气的方法中，步骤a中所述的夹具施加到电芯单位面积压力为4～8Kg/cm2。
其中，上述消除软包锂离子电池胀气的方法中，步骤b中所述恒流电流为0.1～1.0It。
其中，上述消除软包锂离子电池胀气的方法中，步骤b中所述的恒压电压为该电池的安全充电上限电压，磷酸铁锂电池为3.6～3.9V、钴酸锂电池4.2～4.5V、镍钴锰三元电池4.2～4.5V。
其中，上述消除软包锂离子电池胀气的方法中，步骤b中所述的恒压截止电流≤0.01It。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例1采用的是生产完毕后出现胀气的IFP11200320-50Ah磷酸铁锂电池，其设计容量中心值为53500mAh。
实施例1用本发明方法消除软包锂离子电池胀气
采用夹具对已胀气的磷酸铁锂电池IFP11200320-50Ah施加4Kg/cm2的压力压紧；再采用充放电机以恒流恒压的方法将电池充满电，具体为以0.2It(10A)电流恒流充电至3.6V后，转恒压(3.6V)充电至截止电流≤0.01It(0.5A)；然后，再将夹具泄压并卸载电池，将其在25℃下搁置30天。
实施例2用本发明方法消除软包锂离子电池胀气
采用夹具对已胀气的磷酸铁锂电池IFP11200320-50Ah施加6Kg/cm2的压力压紧；采用充放电机以恒流恒压的方法将电池充满电，具体为以0.2It(10A)电流恒流充电至3.6V后，转恒压(3.6V)充电至截止电流≤0.01It(0.5A)；然后，再将夹具泄压并卸载电池，将其在40℃下搁置14天。
实施例3用本发明方法消除软包锂离子电池胀气
采用夹具对已胀气的磷酸铁锂电池IFP11200320-50Ah施加8Kg/cm2的压力压紧；具体为先以0.5It(50A)电流恒流充电至3.5V，再以0.1It电流恒流充电至3.6V后，转恒压(3.6V)充电至截止电流≤0.01It(0.5A)；然后，再将夹具泄压并卸载电池，将其在50℃下搁置5天。
对比例4不采用本发明方法消除软包锂离子电池胀气
采用夹具对已胀气的磷酸铁锂电池IFP11200320-50Ah施加2Kg/cm2的压力压紧；再采用充放电机以恒流恒压的方法将电池充满电，具体为以0.2It(10A)电流恒流充电至3.6V后，转恒压(3.6V)充电至截止电流≤0.05It(2.5A)；然后，再将夹具泄压并卸载电池，将其在25℃下搁置30天。
效果验证
按实施例1～3，对比例4处理后的磷酸铁锂电池进行如下电性能测试：
1)常温0.5It放电容量测试
在25℃±5℃，将电池以0.5It(25A)电流恒流充电至3.6V，转恒压3.6V充电至截止电流≤0.05It，搁置0.5h后，再以0.5It(25A)电流恒流放电至2.5V。
2)电池常温0.5It循环寿命测试
在25℃±5℃，将电池以0.5It(25A)电流恒流充电至3.6V，转恒压3.6V充电至截止电流≤0.05It，搁置0.5h后，再以1It(50A)电流恒流放电至2.5V，搁置0.5h，按上述流程重复测试，直至电池的容量≤40Ah截止。
实施例1处理前后的常温0.5It放电容量曲线图如图1所示，由图可见，处理后因胀气消除，容量恢复正常，放电电压平台提升。
实施例1-3处理后的常温0.5It循环寿命曲线图如图2所示，由图可见，按本发明方法处理后，不仅消除了胀气，SEI膜稳定性提高，具有较长的寿命。
处理前后电池的常温0.5It放电容量对比如下表1所示。
表1电池处理前后的放电容量对比
由上表可知，按本发明方法处理后，电池的放电容量恢复至正常水平，说明本发明可有效消除胀气电池内部气体。而对比例由于施加在电池上的压力小，极片层内依旧有气体的存在，阻碍了锂离子嵌入到负极碳中，而且恒压截止电流较大造成极化引起的过电位高，使得负极局部区域未能构建较高的还原态电位，气体在静置过程中未能与负极的嵌锂碳充分反应，依旧存在气体影响锂离子的脱嵌，使得电池的放电容量未能恢复正常水平。
Claims (2)
1.消除软包锂离子电池胀气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、采用夹具加压压紧胀气电池，将极片层与层之间的气体排至铝塑膜外壳处；
b、采用恒流恒压充电方法将电池充电至满电状态，恒压截止电流≤0.01It；
c、采用夹具泄压并卸载电池，在20～60℃条件下搁置5～30d；
步骤b中所述恒流电流为0.1～1.0It；所述的恒压电压为电池的安全充电上限电压，磷酸铁锂电池为3.6～3.9V、钴酸锂电池4.2～4.5V、镍钴锰三元电池4.2～4.5V。
2.根据权利要求1所述的消除软包锂离子电池胀气的方法，其特征在于：步骤a中所述的夹具施加到电芯单位面积压力为4～8Kg/cm2。
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