CN108390091A - 一种锂电池化成老化分容工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池化成老化分容工艺，取多只已完成注液活化的锂电池电芯进行化成，化成时，先搁置120‑250S后以0.1‑0.3C恒流充电800‑2500S，上限保护电压达到3.75‑4.05V；再搁置10‑20S后以0.5‑0.7C恒流充电3853‑6680S，上限保护电压达到4.2V；然后在20‑30℃的温度下做常温老化；使用精度误差≤0.001V的电压内阻测试仪检测电芯开路电压OCV，OCV在3.7‑4.0V的电芯容量判定为合格。采用本发明制作锂电池，可以免去现有的分容工序，缩短锂电池生产流程，提高锂电池生产效率，降低锂电池生产成本。

Description

一种锂电池化成老化分容工艺
技术领域
本发明属于锂离子电池制备技术领域，涉及一种锂电池化成老化分容工艺。
背景技术
随着锂电池行业的发展，竞争越来越激烈，行业利润越来越低。各公司都在寻求方法，在保证锂电池质量的前提下，缩短电池生产时间，简化电池生产工艺，降低电池生产成本。目前市场上通用的锂电池容量筛选流程为：电池经过化成后需要做分容，分容是将化成后的电池上检测柜充放电，按放电容量分档区分下柜；然后做老化，根据老化后电池状态出货。其中分容过程需要人工上下柜，且上检测柜充放电时间较长，因此造成人工成本高、生产周期长，库存电池积压，并且分容设备所需投入资金量大，造成生产成本的增加，检测过程电力消耗巨大，不利于节能。锂电池在实际使用时分为多串多并配组使用或单体锂电池单独使用，针对市场上单体锂电池的需求，本发明通过改进现有的化成工艺，优化老化后电芯电压筛选方法来判定电芯容量是否合格，最终达到免去现有的分容工序，达到缩短锂电池生产流程，提高锂电池生产效率，降低锂电池生产成本的目的。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种锂电池化成老化分容工艺，采用该工艺制作锂电池，可以免去现有的分容工序，缩短锂电池生产流程，提高锂电池生产效率，降低锂电池生产成本。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种锂电池化成老化分容工艺，其包括以下步骤：
(1) 取多只已完成注液活化的锂电池电芯；
(2) 将所述锂电池电芯使用高温压力化成装置进行化成，化成时热夹具温度50-80℃，热夹具压力400-2000kg，冷夹具压力400-2000kg，保证冷夹具温度20-30℃，冷压时间180-300S；
化成步骤：A、将锂电池电芯放置到高温压力化成装置内，高温压力化成装置达到上述条件后搁置120-250 S；B、第一步电流恒流充电：电芯以0.1-0.3C恒流充电800-2500S，上限保护电压达到3.75-4.05V；C、搁置10-20 S；D、第二步电流恒流充电：电芯以0.5-0.7C恒流充电（4000-6000S）修改为3853-6680S，上限保护电压达到4.2V，这时电池充电容量为80-95%；E、检测电芯电压在3.8-4.0V合格，不合格的返工继续化成；
(3) 将化成合格的电芯在20-30℃的温度下做常温老化，老化时间为48-168h；
(4) 将老化后的电芯使用精度误差≤0.001V的电压内阻测试仪检测电芯开路电压OCV，OCV在3.7-4.0V的电芯，容量判定为合格。
同一种材料体系的锂离子电池，在化成不可逆容量相等的前提下，在一定范围内电芯的荷电比SOC与开路电压OCV呈现线性关系；在化成充入相同的容量下，电芯的开路电压OCV与老化后的容量也呈现线性关系，且OCV越大，老化后的容量越小，且经过大量的实验得出OCV在3.7-4.0V的范围内，开路电压OCV与老化后的容量的线性关系最好，小了和大了线性关系都不好，图1所示是其中一组实验得出的开路电压OCV与电池老化后的容量之间的比对图，倾斜的斜线为总结出的线性关系。本发明基于以上原理，将常规的恒流恒压化成改进为恒流化成，去掉了化成时恒压充电过程，并且限制了化成充电容量；对化成完成后的电芯做老化，老化结束后根据电芯开路电压OCV的检测判定容量是否合格，从而实现免去现有的分容工序的目的，节省大量的人力，省掉了分容检测柜，且没有了现有分容过程的对电芯充放电过程，节省了电能，缩短了锂电池生产过程，降低了了锂电池的制作成本。一只单体电池的制作成本可以降低10%以上，生产效率提高了1倍以上。图2所示是化成充电容量在70%时，电芯的开路电压OCV与老化后的容量之间的比对图，表明充电容量小时，开路电压OCV与老化后的容量之间的相关性差；图3所示是化成充电容量在85%时，电芯的开路电压OCV与老化后的容量之间的比对图，表明充电容量大时，开路电压OCV与老化后的容量之间的相关性好；经过大量的实验得出化成时充电容量在80-95%时，电芯的开路电压OCV与老化后的容量之间的相关性最好，过低相关性差，充电容量过高对电池本身的性能影响不好。
附图说明
图1为电池的开路电压OCV与电池老化后的容量之间的比对图；
图2为化成时电芯充电容量在70%时，电池的开路电压OCV与电池老化后的容量之间的比对图；
图3为化成时电芯充电容量在85%时，电池的开路电压OCV与电池老化后的容量之间的比对图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1，一种锂电池化成老化分容工艺，包括以下步骤：
(1) 取多只已完成注液活化的锂电池电芯。
(2) 将所述锂电池电芯使用高温压力化成装置进行化成，化成时热夹具温度50℃，热夹具压力2000kg，冷夹具压力2000kg，保证冷夹具温度25℃，冷压时间200S。
化成步骤：A、将锂电池电芯放置到高温压力化成装置内，高温压力化成装置达到上述条件后搁置120S。B、第一步电流恒流充电：电芯以0.3C恒流充电2000S，上限保护电压达到4V。C、搁置20 S。D、第二步电流恒流充电：电芯以0.6C恒流充电4100S，上限保护电压达到4.2V。理论上计算电池充电容量（0.3×2000+0.6×4100）/3600=85%。E、检测电芯电压在3.8-4.0V合格，不合格的返工继续化成。
(3) 将化成合格的电芯在20℃的温度下做常温老化，老化时间为100h。
(4) 将老化后的电芯使用精度误差≤0.001V的电压内阻测试仪检测电芯开路电压OCV，OCV在3.7-4.0V的电芯，容量判定为合格。
实施例2，一种锂电池化成老化分容工艺，包括以下步骤：
(1) 取多只已完成注液活化的锂电池电芯。
(2) 将所述锂电池电芯使用高温压力化成装置进行化成，化成时热夹具温度80℃，热夹具压力400kg，冷夹具压力400kg，保证冷夹具温度30℃，冷压时间180S。
化成步骤：A、将锂电池电芯放置到高温压力化成装置内，高温压力化成装置达到上述条件后搁置200 S。B、第一步电流恒流充电：电芯以0.2C恒流充电1200S，上限保护电压达到3.95V。C、搁置10 S。D、第二步电流恒流充电：电芯以0.7C恒流充电4300S，上限保护电压达到4.2V；理论上计算电池充电容量（0.2*1200+0.7*4300）/3600=90%。E、检测电芯电压在3.8-4.0V合格，不合格的返工继续化成。
(3) 将化成合格的电芯在30℃的温度下做常温老化，老化时间为48h。
(4) 将老化后的电芯使用精度误差≤0.001V的电压内阻测试仪检测电芯开路电压OCV，OCV在3.7-4.0V的电芯，容量判定为合格。
实施例3，一种锂电池化成老化分容工艺，包括以下步骤：
(1) 取多只已完成注液活化的锂电池电芯。
(2) 将所述锂电池电芯使用高温压力化成装置进行化成，化成时热夹具温度70℃，热夹具压力1000kg，冷夹具压力1000kg，保证冷夹具温度20℃，冷压时间250S。
化成步骤：A、将锂电池电芯放置到高温压力化成装置内，高温压力化成装置达到上述条件后搁置250 S。B、第一步电流恒流充电：电芯以0.1C恒流充电800S，上限保护电压达到4.05V。C、搁置15 S。D、第二步电流恒流充电：电芯以0.5C恒流充电6680S，上限保护电压达到4.2V；理论上计算电池充电容量（0.1*800+0.5*6680）/3600=95%。E、检测电芯电压在3.8-4.0 V合格，不合格的返工继续化成。
(3) 将化成合格的电芯在25℃的温度下做常温老化，老化时间为168h。
(4) 将老化后的电芯使用精度误差≤0.001V的电压内阻测试仪检测电芯开路电压OCV，OCV在3.7-4.0V的电芯，容量判定为合格。
实施例4，一种锂电池化成老化分容工艺，包括以下步骤：
(1) 取多只已完成注液活化的电池锂电芯。
(2) 将所述锂电池电芯使用高温压力化成装置进行化成，化成时热夹具温度60℃，热夹具压力1500kg，冷夹具压力800kg，保证冷夹具温度28℃，冷压时间300S。
化成步骤：A、将锂电池电芯放置到高温压力化成装置内，高温压力化成装置达到上述条件后搁置300 S。B、第一步电流恒流充电：电芯以0.15C恒流充电2500S，上限保护电压达到3.98V。C、搁置13 S。D、第二步电流恒流充电：电芯以0.65C恒流充电3853 S，上限保护电压达到4.2V；理论上计算电池充电容量（0.15*2500+0.65*3853）/3600=80%。E、检测电芯电压在3.8-4.0 V合格，不合格的返工继续化成；
(3) 将化成合格的电芯在28℃的温度下做常温老化，老化时间为80h。
(4) 将老化后的电芯使用精度误差≤0.001V的电压内阻测试仪检测电芯开路电压OCV，OCV在3.7-4.0V的电芯，容量判定为合格。
实施例5，一种锂电池化成老化分容工艺，包括以下步骤：
(1) 取多只已完成注液活化的锂电池电芯；
(2) 将所述锂电池电芯使用高温压力化成装置进行化成，化成时热夹具温度75℃，热夹具压力800kg，冷夹具压力1500kg，保证冷夹具温度23℃，冷压时间280 S。
化成步骤：A、将锂电池电芯放置到高温压力化成装置内，高温压力化成装置达到上述条件后搁置150 S。B、第一步电流恒流充电：电芯以0.25C恒流充电1500S，上限保护电压达到4.02V。C、搁置18 S。D、第二步电流恒流充电：电芯以0.55C恒流充电5209 S，上限保护电压达到4.2V；理论上计算电池充电容量（0.25*1500+0.55*5209）/3600=90%。E、检测电芯电压在3.8-4.0 V合格，不合格的返工继续化成。
(3) 将化成合格的电芯在22℃的温度下做常温老化，老化时间为130h。
(4) 将老化后的电芯使用精度误差≤0.001V的电压内阻测试仪检测电芯开路电压OCV，OCV在3.7-4.0V的电芯，容量判定为合格。
上述实施例仅是优选的和示例性的，本领域技术人员可以根据本专利的描述进行等同技术的改进，其都在本专利的保护范围内。

Claims (1)

1.一种锂电池化成老化分容工艺，其特征在于：其包括以下步骤：
(1) 取多只已完成注液活化的锂电池电芯；
(2) 将所述锂电池电芯使用高温压力化成装置进行化成，化成时热夹具温度50-80℃，热夹具压力400-2000kg，冷夹具压力400-2000kg，保证冷夹具温度20-30℃，冷压时间180-300S；
化成步骤：A、将锂电池电芯放置到高温压力化成装置内，高温压力化成装置达到上述条件后搁置120-250 S；B、第一步电流恒流充电：电芯以0.1-0.3C恒流充电800-2500S，上限保护电压达到3.75-4.05V；C、搁置10-20 S；D、第二步电流恒流充电：电芯以0.5-0.7C恒流充电（4000-6000S）修改为3853-6680S，上限保护电压达到4.2V，这时电池充电容量为80-95%；E、检测电芯电压在3.8-4.0V合格，不合格的返工继续化成；
(3) 将化成合格的电芯在20-30℃的温度下做常温老化，老化时间为48-168h；
(4) 将老化后的电芯使用精度误差≤0.001V的电压内阻测试仪检测电芯开路电压OCV，OCV在3.7-4.0V的电芯，容量判定为合格。
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