CN108539305A - 一种软包高镍锂离子电池化成工艺 - Google Patents

一种软包高镍锂离子电池化成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软包高镍锂离子电池化成工艺，属于锂离子电池化成工艺技术领域。本发明的技术方案要点为：将电池注液后静置24h；将电池放入热压夹具，控制温度为40‑45℃，压力为700‑1500Kg；将电池搁置20min；以0.08‑0.09C恒流充电40min；以0.2‑0.5C恒流充电至3.5V；以0.08‑0.1C恒流充电至3.6V；在温度为40‑45℃，压力为700‑1500Kg的条件静置2h；以0.08‑0.1C恒流充电至3.7V；在温度为40‑45℃，压力为700‑1500Kg的条件静置2h；以0.2‑0.5C恒流充电至4.2V；在4.2‑4.6V恒压下充电至电流小于0.05C；在温度为40‑45℃，压力为700‑1500Kg的条件静置2h。本发明在充电过程中，在3.6V和3.7V处增加一步放电过程，有助于致密SEI膜的生成，同时也有助于消气过程；本发明可不同倍率电流进行化成，根据实验验证，化成效果均较为理想。

Description

一种软包高镍锂离子电池化成工艺
技术领域
本发明属于锂离子电池化成工艺技术领域，具体涉及一种软包高镍锂离子电池化成工艺。
背景技术
锂离子电池的长寿命、高电压、大容量及体积小等优点使其成为新能源汽车首选的动力电池。同时，锂离子电池化成工艺是锂离子电池生产中很重要的工序，主要目的是锂离子电池在首次充电时，电解液中溶剂和锂盐会在负极界面发生反应，形成一层固体电解质界面膜，该界面膜可以阻止溶剂与活性材料的副反应。锂离子电池化成质量的好坏直接影响到电池的容量高低、内阻大小、寿命长短等多方面特性。
目前，软包锂离子电池都采用预留化成气囊，密封化成工艺。但在化成过程中由于H2、C2H2、CH2=CH2、CO2等气体产生，会使得极片之间接触不好，阻碍锂离子嵌入负极，出现黑斑。且产气量大会消耗活性锂，会影响电池容量发挥。同时，电池化成电流越小，越有助于形成致密的固体电解质膜（SEI），容量发挥越好。但小电流化成增加工序时间，降低生产效率，成本增大。
发明内容
本发明针对目前锂离子电池化成工艺采用的小电流、多次循环且时间较长等问题，提供了一种快速高效且产气量较小的软包高镍锂离子电池化成工艺，该工艺可以缩短化成时间、化成效果较好且一致性稳定。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种软包高镍锂离子电池化成工艺，其特征在于具体步骤为：
（1）将电池注液后静置24h；
（2）将电池放入热压夹具，控制温度为40-45℃，压力为700-1500Kg；
（3）将电池搁置20min；
（4）以0.08-0.09C恒流充电40min；
（5）以0.2-0.5C恒流充电至3.5V；
（6）以0.08-0.1C恒流充电至3.6V；
（7）在温度为40-45℃，压力为700-1500Kg的条件静置2h；
（8）以0.08-0.1C恒流充电至3.7V；
（9）在温度为40-45℃，压力为700-1500Kg的条件静置2h；
（10）以0.2-0.5C恒流充电至4.2V；
（11）在4.2-4.6V恒压下充电至电流小于0.05C；
（12）在温度为40-45℃，压力为700-1500Kg的条件静置2h。
进一步优选，工步结束后，将电池搁置24h，然后进行常温老化，直接进行抽气封装。
本发明的重点在于：1、充电过程中，在3.6V和3.7V处各增加一次长时间、升温、加压静置过程，有助于致密SEI膜的生成，同时也有助于消气过程；2、充电截止电压设置在4.6V，温度选择在40-45℃，可以让高镍材料充分活化，材料结构保持稳定；3、化成过程加压可以使得产生的气体完全排到气囊中；4、工序结束后，直接进行下一工序，无需再进行高温老化。
本发明中电池预热搁置时间可以根据环境温度进行调节；本发明可以根据电池尺寸大小来调整夹具气缸的压力，进而保证极片之间充分接触，使气泡全部排出极片之间，不影响化成效果；本发明可不同倍率电流进行化成，根据实验验证，化成效果均较为理想。因此，可以根据生产需要调整化成工艺，节约化成时间。
附图说明
图1为实施例1中化成后负极片的活化状态图；
图2为常规化成工艺和实施例1改进化成工艺电池的100次循环曲线；
图3为实施例2中化成后负极片的活化状态图；
图4为常规化成工艺和实施例2改进化成工艺电池的100次循环曲线。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
（1）将电池注液后静置24h；
（2）将电池放入热压夹具，控制温度为40℃，压力为800Kg；
（3）将电池搁置20min；
（4）以0.08C恒流充电40min；
（5）以0.25C恒流充电至3.5V；
（6）以0.08C恒流充电至3.6V；
（7）在温度为40℃，压力为800Kg的条件静置2h；
（8）以0.08C恒流充电至3.7V；
（9）在温度为40℃，压力为800Kg的条件静置2h；
（10）以0.25C恒流充电至4.2V；
（11）在4.6V恒压下充电至电流小于0.05C；
（12）在温度为40℃，压力为800Kg的条件静置2h。
电池化成后首效达到85.4%，正常化成下电池首效为84.7%，图1是化成后电池拆解负极的状态，由图可以看出材料充分活化。和常规化成、陈化工艺150次循环后容量保持对比如图2所示，可以看出循环性能略优于正常化成、分容工艺，但整体工艺时间缩短15h左右。同时150次循环后新工艺电池内阻为2.4671mΩ，普通工艺内阻为2.4728mΩ，两种工艺内阻相差不大。
实施例2
（1）将电池注液后静置24h；
（2）将电池放入热压夹具，控制温度为40℃，压力为800Kg；
（3）将电池搁置20min；
（4）以0.09C恒流充电40min；
（5）以0.25C恒流充电至3.5V；
（6）以0.09C恒流充电至3.6V；
（7）在温度为40℃，压力为800Kg的条件静置2h；
（8）以0.09C恒流充电至3.7V；
（9）在温度为40℃，压力为800Kg的条件静置2h；
（10）以0.25C恒流充电至4.2V；
（11）在4.2V恒压下充电至电流小于0.05C；
（12）在温度为40℃，压力为800Kg的条件静置2h。
电池化成后首效达到85%，正常化成下电池首效为84.7%，图1是化成后电池拆解负极的状态，由图可以看出材料充分活化。和常规化成、陈化工艺150次循环后容量保持对比如图2所示，可以看出循环性能略优于正常化成、分容工艺，但整体工艺时间缩短15h左右。同时150次循环后新工艺电池内阻为2.3637mΩ，普通工艺内阻为2.4728mΩ，两种工艺内阻相差不大。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种软包高镍锂离子电池化成工艺，其特征在于具体步骤为：
（1）将电池注液后静置24h；
（2）将电池放入热压夹具，控制温度为40-45℃，压力为700-1500Kg；
（3）将电池搁置20min；
（4）以0.08-0.09C恒流充电40min；
（5）以0.2-0.5C恒流充电至3.5V；
（6）以0.08-0.1C恒流充电至3.6V；
（7）在温度为40-45℃，压力为700-1500Kg的条件静置2h；
（8）以0.08-0.1C恒流充电至3.7V；
（9）在温度为40-45℃，压力为700-1500Kg的条件静置2h；
（10）以0.2-0.5C恒流充电至4.2V；
（11）在4.2-4.6V恒压下充电至电流小于0.05C；
（12）在温度为40-45℃，压力为700-1500Kg的条件静置2h。
2.根据权利要求1所述的软包高镍锂离子电池化成工艺，其特征在于：工步结束后，将电池搁置24h，然后进行常温老化，直接进行抽气封装。
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