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
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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