CN108461689A - 一种锂离子电池的化成排气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池的化成排气方法，所述化成过程为开口化成，通过调节化成环境的气压，从而控制电池的排气过程，避免排气过快导致电解液溢出，同时也能够形成稳定的SEI膜，提高电池的性能。

Description

一种锂离子电池的化成排气方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池的化成排气方法。
背景技术
锂离子电池在注液后会经历化成工序，而为了排出化成中产生的气体，一般采用开口化成，而开口化成中，由于产气速度难以控制，因此导致在化成的过程中，电解液会随着气体从注液孔涌出，污染化成的环境，同时也导致电解液损失，电解液大多具有部分毒性，对工作人员的身体健康产生危害，同时，在化成后需要对电池进行补液，也造成的成本的提高。
发明内容
本发明提供了一种锂离子电池的化成排气方法，所述化成过程为开口化成，通过调节化成环境的气压，从而控制电池的排气过程，避免排气过快导致电解液溢出，同时也能够形成稳定的SEI膜，提高电池的性能。
具体的方案如下：
一种锂离子电池的化成排气方法，其中包括：
1)、向组装好的锂离子电池注入电解液，注液后将电池置入密封箱内的化成装置中；
2)、调节密封箱内气压，以0.005-0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.05MPa以下；
3)、静置0.5-3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa；
4)、以0.02-0.05C的电流恒流放电，将电池电压调整至放电截止电压，然后在放电截止电压至第一预定电压之间以0.02-0.05C的电流进行充放电循环3-5次，以0.05-0.1C的电流将电池充电至第二预定电压；
5)、调节密封箱内气压，以0.005-0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.04MPa以下；
6)、静置0.5-3h，然后将密封箱内的气压调节至0.2MPa以上；
7)、以0.1-0.2C的电流恒流充电，将电池电压充电第三预定电压，然后将电流调节至0.02-0.05C的电流恒流充电，将电池电压充电至充电截止电压；
8)、调节密封箱内气压，以0.005-0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.03MPa以下；
9)、静置0.5-3h，然后将密封箱内的气压调节至0.3MPa以上；
10)、以0.2-0.5C的电流在放电截止电压和充电截止电压之间循环3-5次；
11)、调节密封箱内气压，以0.005-0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.02MPa以下；
12)、静置0.5-3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa，密封注液孔。
进一步的，所述第一预定电压为2.9V-3.0V。
进一步的，所述第二预定电压为3.2-3.4V。
进一步的，所述第三预定电压为3.8-4.0V。
进一步的，所述充电截止电压为4.2-4.3V。
进一步的，所述放电截止电压为2.7-2.8V。
进一步的，所述步骤2中的气压下降速度为0.01MPa/min；所述步骤5中的气压下降速度为0.008MPa/min；所述步骤8中的气压下降速度为0.005MPa/min。
进一步的，所述密封箱内的气氛惰性气氛。
本发明具有如下有益效果：
1)、通过在注液后的低压静置，充分排出注液时电极中残余的气体；
2)、首次化成在低电位下小电流循环，缓慢性能SEI膜，能够提高SEI膜的均匀性和密度；
3)、在预定电压下缓慢降低电压，使电池内部的气体缓慢排出，避免电解液溢出；
4)、静置后提高环境气压，形成高压环境，减缓后期充电过程中的气体排放速度；
5)、随着电池电压的逐步升高，产气速度也逐步加大，因此，逐步提高化成环境的电压，均衡气体的排放速度；
6)、随着电池电压的逐步升高，逐步减缓静置时气压的下降速度，减缓气体的排出速度，同时逐步降低静置气压，更有利于残余气体的充分排出；
7)、惰性气氛为二氧化碳气氛，有助于形成更为稳定的SEI膜，具有良好的寿命性能。
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。
本发明所用电池为常见的锰酸锂(正极)/石墨(负极)电池，电解液由体积比2:1的碳酸乙烯酯，碳酸二甲酯，1.0M的六氟磷酸锂，以及5(重量)％的碳酸亚乙烯酯组成。
实施例1
1)、向电池注入电解液，注液后将电池置入密封箱内的化成装置中，密封箱内的气氛为二氧化碳气氛；
2)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.05MPa；
3)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa；
4)、以0.05C的电流恒流放电，将电池电压调整至2.8V，然后在2.8V至3.0V之间以0.05C的电流进行充放电循环5次，以0.1C的电流将电池充电至3.4V；
5)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.04MPa；
6)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至0.2MPa；
7)、以0.2C的电流恒流充电，将电池电压充电4.0V，然后将电流调节至0.05C的电流恒流充电，将电池电压充电至4.3V；
8)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.03MPa；
9)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至0.3MPa；
10)、以0.5C的电流在2.8V和4.3V之间循环5次；
11)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.02MPa；
12)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa，密封注液孔。
实施例2
1)、向电池注入电解液，注液后将电池置入密封箱内的化成装置中，密封箱内的气氛为二氧化碳气氛；
2)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.05MPa；
3)、静置0.5h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa；
4)、以0.02C的电流恒流放电，将电池电压调整至2.7V，然后在2.7V至2.9V之间以0.02C的电流进行充放电循环3次，以0.05C的电流将电池充电至3.2V；
5)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.04MPa；
6)、静置0.5h，然后将密封箱内的气压调节至0.2MPa；
7)、以0.1C的电流恒流充电，将电池电压充电3.8V，然后将电流调节至0.02C的电流恒流充电，将电池电压充电至4.2V；
8)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.03MPa；
9)、静置0.5h，然后将密封箱内的气压调节至0.3MPa；
10)、以0.2C的电流在2.7V和4.2V之间循环3次；
11)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.02MPa；
12)、静置0.5h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa，密封注液孔。
实施例3
1)、向电池注入电解液，注液后将电池置入密封箱内的化成装置中，密封箱内的气氛为二氧化碳气氛；
2)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.05MPa；
3)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa；
4)、以0.03C的电流恒流放电，将电池电压调整至2.7V，然后在2.7V至2.9V之间以0.03C的电流进行充放电循环5次，以0.1C的电流将电池充电至3.4V；
5)、调节密封箱内气压，以0.008MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.04MPa；
6)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至0.2MPa；
7)、以0.1C的电流恒流充电，将电池电压充电4.0V，然后将电流调节至0.05C的电流恒流充电，将电池电压充电至4.2V；
8)、调节密封箱内气压，以0.005MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.03MPa；
9)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至0.3MPa；
10)、以0.4C的电流在2.7V和4.2V之间循环5次；
11)、调节密封箱内气压，以0.005MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.02MPa；
12)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa，密封注液孔。
实施例4
1)、向电池注入电解液，注液后将电池置入密封箱内的化成装置中，密封箱内的气氛为二氧化碳气氛；
2)、调节密封箱内气压，以0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.05MPa；
3)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa；
4)、以0.03C的电流恒流放电，将电池电压调整至2.8V，然后在2.8V至3.0V之间以0.03C的电流进行充放电循环5次，以0.1C的电流将电池充电至3.4V；
5)、调节密封箱内气压，以0.008MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.04MPa；
6)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至0.2MPa；
7)、以0.1C的电流恒流充电，将电池电压充电4.0V，然后将电流调节至0.02C的电流恒流充电，将电池电压充电至4.3V；
8)、调节密封箱内气压，以0.005MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.03MPa；
9)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至0.3MPa；
10)、以0.4C的电流在2.8V和4.3V之间循环5次；
11)、调节密封箱内气压，以0.005MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.02MPa；
12)、静置3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa，密封注液孔。
对比例1
同实施例1-4的同样的锂离子电池的注入同样电解液，在2.7-4.2V之间，以0.2C循环5次，0.5C循环4次，1C循环2次。
实验与数据
将实施例1-4和对比例1的电池，在1C电流下的循环数据见表1，本发明的化成方法得到的电池具有较高的容量保持率。
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 (8)

1.一种锂离子电池的化成排气方法，其中包括：
1)、向组装好的锂离子电池注入电解液，注液后将电池置入密封箱内的化成装置中；
2)、调节密封箱内气压，以0.005-0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.05MPa以下；
3)、静置0.5-3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa；
4)、以0.02-0.05C的电流恒流放电，将电池电压调整至放电截止电压，然后在放电截止电压至第一预定电压之间以0.02-0.05C的电流进行充放电循环3-5次，以0.05-0.1C的电流将电池充电至第二预定电压；
5)、调节密封箱内气压，以0.005-0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.04MPa以下；
6)、静置0.5-3h，然后将密封箱内的气压调节至0.2MPa以上；
7)、以0.1-0.2C的电流恒流充电，将电池电压充电第三预定电压，然后将电流调节至0.02-0.05C的电流恒流充电，将电池电压充电至充电截止电压；
8)、调节密封箱内气压，以0.005-0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.03MPa以下；
9)、静置0.5-3h，然后将密封箱内的气压调节至0.3MPa以上；
10)、以0.2-0.5C的电流在放电截止电压和充电截止电压之间循环3-5次；
11)、调节密封箱内气压，以0.005-0.01MPa/min的速度下降，将密封箱内的气压降至0.02MPa以下；
12)、静置0.5-3h，然后将密封箱内的气压调节至大气压0.1MPa，密封注液孔。
2.如权利要求1所述的方法，所述第一预定电压为2.9V-3.0V。
3.如上述权利要求的任一项所述的方法，所述第二预定电压为3.2-3.4V。
4.如上述权利要求的任一项所述的方法，所述第三预定电压为3.8-4.0V。
5.如上述权利要求的任一项所述的方法，所述充电截止电压为4.2-4.3V。
6.如上述权利要求的任一项所述的方法，所述放电截止电压为2.7-2.8V。
7.如上述权利要求的任一项所述的方法，所述步骤2中的气压下降速度为0.01MPa/min；所述步骤5中的气压下降速度为0.008MPa/min；所述步骤8中的气压下降速度为0.005MPa/min。
8.如上述权利要求任一项所述的方法，所述密封箱内的气氛惰性气氛。
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