CN107871891A - 优化锂电池电芯性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种优化锂电池电芯性能的方法,通过对高镍锂电池电芯的制备工艺优化,针对高镍电芯满充后高温存储1~72小时产气较大的特点,将高镍电芯化成后,满充放置在60~85℃烘箱老化1~72小时,减少了正极Li2CO3含量,同时在正极形成更加致密的CEI膜,提升了高镍电芯的性能和品质。

Description

优化锂电池电芯性能的方法
技术领域
本发明涉及到锂电池电芯技术领域,特别是涉及到一种优化锂电池电芯性能的方法。
背景技术
汽车尾气已经成为城市大气污染的最主要的源头之一,降低尾气排放成为各大城市需要解决的重大问题。电动汽车具有绿色环保的特点,但磷酸铁锂、锰酸锂等作为正极的电池存在普遍存在续航里程短的缺点。三元正极材料与磷酸铁锂等材料相比,具有克容量高,能量密度较高的特点,能显著提高电动汽车的续航里程。
然而,三元正极材料在应用过程中,其克容量会随着镍含量的提高而提高,更高的镍含量具有更强的氧化性,高温条件下更容易与电解液反应产气。目前通常采用正极掺杂、包覆或者电解液添加降低产气添加来改善,如,CN201710029243.1通过在高镍正极材料前驱体中加入非金属掺杂剂制备出高镍正极。但这两种方法存在降低克容量、恶化析锂等负面作用。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种优化锂电池电芯性能的方法,通过工艺上的改进,解决电池的产气问题,改善锂电池电芯的品质。
本发明提出了一种优化锂电池电芯性能的方法,包括:
步骤1、将化成后的锂电池电芯进行真空排气并封装;
步骤2、对所述锂电池电芯满充,然后在预设温度下静置预设时间;
步骤3、对所述锂电池电芯再次真空排气并封装。
优选地,所述锂电池电芯的正极材料包括NCM622、NCM811、NCA中的一种或多种。
优选地,所述预设温度的范围包括60~85℃。
优选地,所述预设温度的范围包括75℃。
优选地,所述预设时间的范围包括1~72h。
优选地,所述预设时间的范围包括24h。
优选地,步骤1和步骤3中真空排气操作是在室温条件下进行的。
优选地,步骤1中真空排气操作采用的真空度为≤-0.085Mpa。
优选地,步骤3中真空排气操作采用的真空度为≤-0.085Mpa。
优选地,步骤3之后,还包括:
对所述锂电池电芯进行容量测试。
本发明提出了一种优化锂电池电芯性能的方法,通过对高镍锂电池电芯的制备工艺优化,针对高镍电芯满充后高温存储1~72小时产气较大的特点,将高镍电芯化成后,满充放置在60~85℃烘箱老化1~72小时,减少了正极Li2CO3含量,同时在正极形成更加致密的CEI膜,提升了高镍电芯的性能和品质。
附图说明
图1为高镍锂电池电芯满充后,在80℃下存储的体积变化趋势图;
图2为本发明实施例获得的锂电池与未经老化处理的锂电池在60℃下存储的体积膨胀率变化图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提出了一种优化锂电池电芯性能的方法,包括:
步骤1、将化成后的锂电池电芯进行真空排气并封装;
步骤2、对所述锂电池电芯满充,然后在预设温度下静置预设时间;
步骤3、对所述锂电池电芯再次真空排气并封装。
本实施例中,锂电池电芯可以通过以下方式制备:将正极活性材料、导电剂SuperP、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中混合制成正极浆料。上述正极活性材料为高镍正极材料NCM622(镍、钴、锰的摩尔比为6:2:2)、NCM811(镍、钴、锰的摩尔比为8:1:1)、NCA(镍、钴、铝的三元材料)中的任意一种或者几种混合。将正极浆料涂布在铝箔上,制成锂离子电池正极片。将制得的正极片与隔膜、负极片按顺序叠好,卷绕得到裸电芯,并焊接极耳;将裸电芯置于外包装中,注入电解液,真空封装,然后以0.02C恒流充电到3.4V,再以0.1C恒流充电到3.7V的条件进行化成。本发明所指的锂电池电芯特指锂离子电池电芯,不包含以锂单质为电极的锂电池电芯。
步骤1中,在锂电池电芯化成后,对锂电池电芯进行热压整形处理。以软包电池为例,在外包装远离电芯处剪一开口,真空静置15分钟。静置是在室温进行的,真空度≤-0.085Mpa。静置完毕后,将开口处真空封装。
步骤2中,将化成后的锂电池电芯进行满充。具体操作是,以1C电流恒流恒压将锂电池电芯充到上截止电压。此处的上截止电压指的是指电池充满电时的电压。然后将锂电池电芯放置在60~85℃烘箱中静置1~72小时。
步骤3中,经高温静置后的锂电池电芯有一定的体积膨胀。需排出电芯中产生的气体。真空排气的操作如下:将锂电池电芯取出,在外包装远离电芯处剪一开口,再次进行真空排气,排气完毕后进行封装,同时裁去外包装多余的部分。此步骤中,真空排气操作采用的真空度为≤-0.085Mpa。
经步骤3处理之后的锂电池电芯,再经容量测试,便可出厂销售。
参照图1,图1为高镍锂电池电芯满充后,在80℃下存储的体积变化趋势图。该高镍锂电池电芯采用的正极材料为NCM622。由图1可知,锂电池电芯具有第一天产气量较大,后续产气趋势变缓慢的特点。第一天体积膨胀率达30%,而后续的9天体积膨胀率总共才增长20%。
锂电池电芯产生的气体主要来自电解液与正极之间的副反应,以及正极材料残留Li2CO3与HF缓慢反应产生气体。以高镍锂电池为代表,高镍正极包括NCM622、NCM811、NCA等,其Li2CO3含量较NCM33、NCM523要高,且其氧化性较强。在高温(60-85℃)作用下,电解液中LiPF6会少量分解产生HF,并促发以下反应:
2HF+Li2CO3-→2LiF+CO2+H2O;
同时,H2O进一步电解,发生如下反应:
H2O-→H2+1/2O2
这样使正极的Li2CO3的含量降低;电芯在高温及满充能促进电解液与正极生成CEI膜,阻断电解液与正极的副反应。所以电芯在高温存储过程中,前期的1-72小时,产气量最大,后期产气量明显降低。
在一实施例中,按上述优化锂电池电芯性能的方法处理一高镍锂电池电芯,步骤2采用的温度为75℃,静置时间为24h。然后将获得的锂电池与未经老化处理的锂电池在60℃下存储,其体积膨胀率变化如图2所示。上方曲线为未经老化处理的锂电池电芯随存储时间变化的体积膨胀曲线,下方曲线为本发明实施例的锂电池电芯随存储时间变化的体积膨胀曲线。由图2可以明显看出,采用本发明实施例的锂电池电芯在高温条件下的产气明显降低。因而在实际应用中,采用本发明的方法处理过的锂电池电芯,相较于未处理过的锂电池电芯,电芯的性能会明显提升,寿命也会有一定程度地延长。
采用本发明实施例的优化锂电池电芯性能的方法,处理其他类型的锂电池,结果发现,处理后的锂电池在高温产气方面在也有不同程度的降低,提升了锂电池的质量。
本发明提出了一种优化锂电池电芯性能的方法,通过对高镍锂电池电芯的制备工艺优化,针对高镍电芯满充后高温存储1~72小时产气较大的特点,将高镍电芯化成后,满充放置在60~85℃烘箱老化1~72小时,减少了正极Li2CO3含量,同时在正极形成更加致密的CEI膜,提升了高镍电芯的性能和品质。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,包括:
步骤1、将化成后的锂电池电芯进行真空排气并封装;
步骤2、对所述锂电池电芯满充,然后在预设温度下静置预设时间;
步骤3、对所述锂电池电芯再次真空排气并封装。
2.根据权利要求1所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,所述锂电池电芯的正极材料包括NCM622、NCM811、NCA中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,所述预设温度的范围包括60~85℃。
4.根据权利要求3所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,所述预设温度的范围包括75℃。
5.根据权利要求1所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,所述预设时间的范围包括1~72h。
6.根据权利要求5所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,所述预设时间的范围包括24h。
7.根据权利要求1所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,步骤1和步骤3中真空排气操作是在室温条件下进行的。
8.根据权利要求1所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,步骤1中真空排气操作采用的真空度为≤-0.085Mpa。
9.根据权利要求1所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,步骤3中真空排气操作采用的真空度为≤-0.085Mpa。
10.根据权利要求1所述的优化锂电池电芯性能的方法,其特征在于,步骤3之后,还包括:
对所述锂电池电芯进行容量测试。
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