CN108091873B - 改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法 - Google Patents

改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)制备的磷酸铁锂电池经预化成、二次封装和分容后，选取电压合格的电池在干燥40～75℃环境中进行搁置4～48h；步骤2)经步骤1)处理的电池进行常温搁置48h，测试电池的电压V1、内阻R1；继续常温搁置72h，测试电池的电压V2、内阻R2，对电池进行循环测试。本发明针对特定的磷酸铁锂电池体系，建立一种匹配的改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置工艺，有效减小电池内阻，加剧电池内部副反应速度，使电池快速处于平衡状态，高温缩短搁置时间，生成的SEI膜厚度变薄，有效提升磷酸铁锂电池的循环性能。

Description

改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法。
背景技术
磷酸铁锂体系软包电池具有高安全性、低成本、长寿命等特性，主要用于电动客车、大巴以及通讯基站和储能基站等领域。电池制造后，需要经过化成形成SEI膜，然后再经封装、分容过程得到电池循环性能良好的磷酸铁锂电池。然而目前行业内动力磷酸铁锂软包电池标准1C充放，循环到80％容量水平在2500周左右，远远没有达到磷酸铁锂动力电池长寿命循环特性。
目前的电池分容过程中，在高温搁置工艺方面主要采用30～50℃静置24～72小时。传统的高温搁置方法在研究过程中并不完全匹配电池体系，且也没有相关的高温搁置工艺参数的研究报道，更无从知晓不同的高温搁置工艺参数对电池邢恩能够及循环寿命的影响。在电池分容过程中，高温静置的主要目的是为了消除电芯内部极化和副反应，提高SEI成膜质量影响电池的循环寿命，针对这一目的，急需一种能够有效改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法，针对匹配电池体系，建立分容后的磷酸铁锂电池循环性能改善的高温搁置工艺，保证磷酸铁锂电池的循环使用寿命得到改善的同时优化高温搁置工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法，包括如下步骤：
步骤1)制备的磷酸铁锂电池经预化成、二次封装和分容后，选取电压合格的电池在干燥40～75℃环境中进行搁置4～48h；
步骤2)经步骤1)处理的电池进行常温搁置48h，测试电池的电压V1、内阻R1；继续常温搁置72h，测试电池的电压V2、内阻R2，对电池进行循环测试。
进一步地，所述磷酸铁锂电池包括如下组分：电解液为1mol/L LiPF6/(EC+DMC+DEC)(体积比1∶1∶1)；正极：磷酸铁锂(LFP)、导电剂和粘结剂按质量比92～95∶1.5～4∶2～4进行配比制备；负极：石墨、导电剂、羧甲基纤维素(CMC)和粘结剂(SBR)按质量比93～94.5∶1～2：1～1.5∶2～2.5进行配比制备。
更进一步地，所述磷酸铁锂电池包括如下组分：电解液为1mol/L LiPF6/(EC+DMC+DEC)(体积比1∶1∶1)；正极：磷酸铁锂(LFP)、导电剂和粘结剂按质量比93∶3.5∶3.5进行配比制备；负极：石墨、导电剂、羧甲基纤维素(CMC)和粘结剂(SBR)按质量比94.5∶1.8：1.2∶2.5进行配比制备。
进一步地，步骤1)中，所述电压合格的电池是指电压≥3340的电池。
进一步地，步骤1)中，选取电压合格的电池在干燥55～75℃环境中进行搁置4～12h。优选地，在干燥55、65、75℃环境中分别进行搁置8～12h、4～8h、4h。
更进一步地，步骤1)中，选取电压合格的电池在干燥65～75℃环境中进行搁置4～8h。
进一步地，步骤2)中，常温搁置后计算电池的电压随时间的差值K mv/d，计算公式K＝(V1-V2)/3。
进一步地，步骤2)中，对电池进行循环测试是指按照GB/T31484-2015测试标准进行循环测试初始容量的80％所循环次数N。
本发明实施例中磷酸铁锂电池经过正负极粉料的分别混合配料、涂布、辊压、制片、装配、烘烤、注液、搁置、化成、二次封装和分容等工序。
优选地，本发明实施例中混合配料、涂布、辊压、制片、装配、烘烤、注液、搁置均按常规的方式进行处理即可。
优选地，本发明实施例中预化成：可以采用如下具体过程：
S1：将电池以0.01～0.02C电流恒流充1～2小时，电压3.4V；
S2：再以0.04～0.05C电流恒流充4～5小时，电压3.5V；
S3：最后以0.1C电流恒流充4～6小时，电压3.65V。
优选地，本发明实施例中二次封装可采用如下过程：将电池在干燥45±3℃条件下放置10～14h；通过0.25Mpa主板压力，抽气时间3s，对电池进行二次封装成型。
优选地，本发明实施例中电池分容的过程可以采用如下方式：0.5C恒流恒压充到3.65V截止电流0.05C；再以0.5C恒流放到2.0V；最后以0.5C恒流恒压充到3.65V截止电流0.05C。
本发明的有益效果：
本发明提供一种改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法，具有如下优势：
1)本发明电池分容后选取电压合格的电池在不同的高温搁置条件下进行处理，有效消除电芯内部极化和加速副反应，提高SEI成膜质量，进而实现改善电池循环寿命的目的；
2)本发明的电池经高温搁置后分析电池电压衰减、K值变化、对应的内阻变化等因素，得出电池性能最佳、循环使用寿命最长的电池；
3)本发明的高温搁置时间明显缩短，工序流程时间减少，且能有效实现成本的节约。
总之，本发明针对特定的磷酸铁锂电池体系，建立一种匹配的改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置工艺，有效减小电池内阻，加剧电池内部副反应速度，使电池快速处于平衡状态，高温缩短搁置时间，生成的SEI膜厚度变薄，有效提升磷酸铁锂电池的循环性能。
附图说明
图1是本发明优选实施例1～5的循环寿命图。
图中Retention为保持率；Cycle/N为循环数。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。
实施例1
制备的方形软包电池型号为80125256-20Ah；正极活性材料粉体是磷酸铁锂(安达B2)；负极活性材料为石墨(贝特瑞AGP)；电解液为1mol/L LiPF6/(EC+DMC+DEC)(体积比1∶1∶1)。正极：LFP、导电剂和粘结剂按93∶3.5∶3.5比例(质量比)进行制备；负极配比为：石墨、导电剂、CMC和粘结剂(SBR)按94.5∶1.8：1.2∶2.5比例(质量比)进行制备。前期通过正负极粉料混合配料、涂布、辊压、制片、装配、烘烤工序。烘烤后正负极材料的水分含量≤300ppm；注入过量电解液重量260±3g；在干燥45℃条件下放置24h；然后通过0.3Mpa主板压力，先后经过80℃对电池进行热压处理、20℃对电池进行冷压处理。
将所得方形软包电池进行常温分阶段预化成，具体过程如下：S1：将电池以0.02C电流恒流充1小时，上限电压3.4V；S2：再以0.05C电流恒流充4小时，上限电压3.5V；S3：最后以0.1C电流恒流充4小时，上限电压3.65V。
化成后在高温干燥45±3℃条件下放置12±2h；通过0.25Mpa主板压力，抽气时间3s，对电池进行二次封装成型。对二次封装成型的电池分容采用以下工步：a：0.5C恒流恒压充到3.65V截止电流0.05C；b：再以0.5C恒流放到2.0V；c：最后以0.5C恒流恒压充到3.65V截止电流0.05C。筛选电压U≥3340电池，每组50pcs电芯，进行高温搁置处理，高温搁置温度55℃，时间8h。按照GB/T31484-2015测试标准进行循环测试初始容量的80％所循环次数完成验证。寿命N表示初始容量的80％所循环次数。
实施例2
具体过程参照实施例1，与实施例1不同之处在于：
高温搁置温度55℃，时间12h。
实施例3
具体过程参照实施例1，与实施例1不同之处在于：
高温搁置温度65℃，时间4h。
实施例4
具体过程参照实施例1，与实施例1不同之处在于：
高温搁置温度65℃，时间8h。
实施例5
具体过程参照实施例1，与实施例1不同之处在于：
高温搁置温度75℃，时间4h。
参照组
具体过程参照实施例1，与实施例1不同之处在于：
高温搁置温度40℃，时间48h。
实施例1～实施例5和参照组的测试结果见表1和图1。
表1.实施例测试数据
高温搁置 参照组 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
温度 40℃ 55℃ 55℃ 65℃ 65℃ 75℃
时间 48h 8h 12h 4h 8h 4h
V1(mv) 3331.18 3332.38 3332.09 3332.11 3331.55 3331.67
R1(mΩ) 2.34 2.03 2.17 2.32 2.53 2.85
V2(mv) 3330.93 3332.04 3331.61 3331.59 3331.46 3331.63
R2(mΩ) 2.43 1.97 2 2.41 2.46 2.84
△R(mΩ) 0.09 -0.06 -0.17 0.09 -0.07 -0.01
K(mv/d) 0.08 0.11 0.16 0.17 0.03 0.01
从表1可以看出，与参照组对比，实施例1～5增加高温搁置温度有利于减小电池内阻，主要原因是高温搁置加剧了电池内部副反应速度，使电池快速处于平衡状态，高温下缩短了搁置时间，这样有利于SEI膜由于长时间副反应而减小厚度，降低内阻，避免后续影响锂离子循环脱嵌困难。K值测量数字越小，说明电池电压衰减越小，电池自放电越小。
从图1可以看出，实施例1～5提高搁置温度和缩短搁置时间的高温搁置方案对磷酸铁锂电池的循环性能有明显提升作用，实施例3～5的循环寿命明显优于参照组，预测可以达到3000周以上，匹配该体系磷酸铁锂软包动力电池，明显有利于改善循环寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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保护范围之内。

Claims (1)

1.一种改善磷酸铁锂电池循环性能的高温搁置方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)制备的磷酸铁锂电池经预化成、二次封装和分容后，选取电压合格的电池在干燥65～75℃环境中进行搁置4～8h；所述磷酸铁锂电池包括如下组分：电解液为1mol/LLiPF6/(EC+DMC+DEC)，溶剂中EC、DMC、DEC的体积比1∶1∶1；正极：磷酸铁锂、导电剂和粘结剂按质量比93∶3.5∶3.5进行配比制备；负极：石墨、导电剂、羧甲基纤维素和粘结剂按质量比94.5∶1.8：1.2∶2.5进行配比制备；所述电压合格的电池是指电压≥3340的电池；
步骤2)经步骤1)处理的电池进行常温搁置48h，测试电池的电压V1、内阻R1；继续常温搁置72h，测试电池的电压V2、内阻R2，对电池进行循环测试，对电池进行循环测试是指按照GB/T31484-2015测试标准进行循环测试初始容量的80％所循环次数N；常温搁置后计算电池的电压随时间的差值K mv/d，计算公式K＝(V1-V2)/3，K值测量数字越小，电池电压衰减越小，电池自放电越小。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326827B (zh) * 2018-10-15 2021-05-11 珠海冠宇电池股份有限公司 一种锂离子电池注液后的静置方法
CN109411828B (zh) * 2018-10-15 2021-07-02 山西恒昌元科技有限公司 一种圆柱形锂电池预充电方法
CN109738816A (zh) * 2019-02-22 2019-05-10 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池长期存储的性能评价方法
CN112421116A (zh) * 2020-09-29 2021-02-26 双登集团股份有限公司 优化磷酸铁锂电池循环性能及存储特性的高温搁置方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070082379A (ko) * 2006-02-16 2007-08-21 주식회사 엘지화학 고온 전처리 공정을 통한 리튬 이차 전지의 제조방법
CN103579700B (zh) * 2013-10-25 2016-06-29 东莞市安德丰电池有限公司 一种锂离子电池分选配组方法
CN107046131A (zh) * 2017-04-06 2017-08-15 桑顿新能源科技有限公司 一种磷酸铁锂体系锂离子电池及制备方法
CN107091991A (zh) * 2017-04-28 2017-08-25 天津力神电池股份有限公司 锂离子电池电压一致性筛选方法
CN107247239B (zh) * 2017-06-13 2019-07-16 天津市捷威动力工业有限公司 锂离子电池高温老化时间的确定方法

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