CN108574115A - 一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺 - Google Patents

Abstract

一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺，通过集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化化成设备，在高温高压下中整形后再在高温高压下进行先小电流后大电流的化成，然后常温静置，再涓流充电，最后对电池进行抽气、封口和分容。本发明能有效地改善化成时电流的密集均匀性、温度与压力的匹配性，避免电池极化及鼓胀情况，生成稳定的SEI膜，提高电池电性能及安全性能，本发明使传统的“预化成‑静置‑补电”操作工序合并在一体机上一步到位，大大地缩短了电池化成时间，显著地提高生产效率。

Description

一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺。

背景技术

目前的锂离子二次电池多用于手机、笔记本电脑、蓝牙耳机等一些小型化的移动用电设备。随着锂离子电池技术的不断成熟，成本不断降低，人们逐渐认识到锂离子电池应该具有更加广泛的应用领域。传统的镍钴锰酸锂锂离子电池的化成充电工艺中，都是先采用小电流充电进行“预化成”，对电池电芯进行激活，然后待“SEI膜”稳定形成后，再进行抽气二次封装，接着进行二次充电，化成方法耗时较长，过程步骤多，人工成本增加，且对电芯外观等问题造成比较大影响，不能很好的适应电池的交货周期，因此开发一种稳定可靠，性能稳定、快速化成的充电方法就显得十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺，其具体步骤如下：

步骤1：在电池内注入电解液并在高温真空下搁置4～6小时，使极片和隔膜快速充分浸润；

步骤2：将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化化成设备中，在温度50℃～60℃、压力0.7～0.9Mpa的高温高压状态下进行电芯芯体整形1～2小时，以保证电芯芯体平整，使正负极片界面反应良好；

步骤3：分两阶段充电，第一阶段先采用小电流0.2C～0.3C对电池进行高温充电到电量的30%SOC，，第二阶段转大电流0.5C～1C在高温高压状态下进行充电到电量的65%SOC，温度压力同步骤2；此时电芯芯体内气体能完全排出到电池电芯包装膜气袋及无芯体区；

步骤4：降低温度至常温，静置6～12小时，显著降低电池电芯内气体膨胀，并施加1.0Mpa～1.2Mpa压力，保证电池电芯厚度及平整性合格；

步骤5：在一体化化成设备上使用“涓流充电”方式在0.7Mpa～0.9Mpa压力状态下常温补电到电量的100% SOC；

步骤6：对电池进行抽气、封口和分容。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明能有效地改善化成时电池内部充电时电流的密集均匀性、温度与压力的匹配性，避免化成充电时产生的极化及鼓胀情况，生成较稳定的SEI膜（固体电解质界面膜），提高电池电性能及安全性能；

（2）在此实施步骤3中，由于在电池在高温高压下中进行化成，可以最大限度地减小气液面对SEI膜的影响，接着在步骤4中，在电池电芯产气最大化阶段，恰当地降低温度并施加一定的压力进行搁置，显著有效地降低了气体膨胀程度，保证了电芯平整度，使传统的“预化成-静置-补电”操作工序合并在一体机上一步到位，大大地缩短了电池化成时间，显著地提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的工艺步骤图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术及设备人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例中，一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺，其具体步骤如下：

步骤1：在电池内注入电解液并在高温真空下搁置4小时，使极片和隔膜快速充分浸润；

步骤2：将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化化成设备中，在温度50℃℃、压力0.7Mpa的高温高压状态下进行电芯芯体整形1小时，以保证电芯芯体平整，使正负极片界面反应良好；

步骤3：分两阶段充电，第一阶段先采用小电流0.2C对电池进行高温充电到电量的30%SOC，，第二阶段转大电流0.5C在高温高压状态下进行充电到电量的65%SOC，温度压力同步骤2；此时电芯芯体内气体能完全排出到电池电芯包装膜气袋及无芯体区；

步骤4：降低温度至常温，静置6小时，显著降低电池电芯内气体膨胀，并施加1.0Mpa压力，保证电池电芯厚度及平整性合格；

步骤5：在一体化化成设备上使用“涓流充电”方式在0.7Mpa压力状态下常温补电到电量的100% SOC；

步骤6：对电池进行抽气、封口和分容。

在此实施例中，在步骤6中对电池进行化成后的抽气处理，可以减小气液面对SEI膜的影响。

实施例2：

本实施例中，一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺，其具体步骤如下：

步骤1：在电池内注入电解液并在高温真空下搁置5小时，使极片和隔膜快速充分浸润；

步骤2：将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化化成设备中，在温度55℃、压力0.8Mpa的高温高压状态下进行电芯芯体整形1.5小时，以保证电芯芯体平整，使正负极片界面反应良好；

步骤3：分两阶段充电，第一阶段先采用小电流0.25C对电池进行高温充电到电量的30%SOC，，第二阶段转大电流0.75C在高温高压状态下进行充电到电量的65%SOC，温度压力同步骤2；此时电芯芯体内气体能完全排出到电池电芯包装膜气袋及无芯体区；

步骤4：降低温度至常温，静置9小时，显著降低电池电芯内气体膨胀，并施加1.1Mpa压力，保证电池电芯厚度及平整性合格；

步骤5：在一体化化成设备上使用“涓流充电”方式在0.8Mpa压力状态下常温补电到电量的100% SOC；

步骤6：对电池进行抽气、封口和分容。

实施例3：

本实施例中，一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺，其具体步骤如下：

步骤1：在电池内注入电解液并在高温真空下搁置6小时，使极片和隔膜快速充分浸润；

步骤2：将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化化成设备中，在温度60℃、压力0.9Mpa的高温高压状态下进行电芯芯体整形2小时，以保证电芯芯体平整，使正负极片界面反应良好；

步骤3：分两阶段充电，第一阶段先采用小电流0.3C对电池进行高温充电到电量的30%SOC，，第二阶段转大电流1C在高温高压状态下进行充电到电量的65%SOC，温度压力同步骤2；此时电芯芯体内气体能完全排出到电池电芯包装膜气袋及无芯体区；

步骤4：降低温度至常温，静置12小时，显著降低电池电芯内气体膨胀，并施加1.2Mpa压力，保证电池电芯厚度及平整性合格；

步骤5：在一体化化成设备上使用“涓流充电”方式在0.9Mpa压力状态下常温补电到电量的100% SOC；

步骤6：对电池进行抽气、封口和分容。

对本发明实施例1-3的锂离子电池进行循环性能测试，测试结果见表1。

表1：实施例1～3的锂离子电池在不同倍率和温度下300次循环后容量保持率

序列	放电电流	放电温度	300次循环后容量保持率
				实施例1	0.2C	0℃	85.10%
实施例1	0.5C	25℃	83.50%
				实施例1	1C	50℃	83.70%
实施例2	0.2C	0℃	83.40%
				实施例2	0.5C	25℃	82.20%
实施例2	1C	50℃	82.10%
				实施例3	0.2C	0℃	84.20%
实施例3	0.5C	25℃	83.60%
				实施例3	1C	50℃	84.80%

可见本发明制备的锂离子电池具有良好的循环性能，300次循环后容量保持率仍然在80%以上。

Claims (1)

1.一种镍钴锰酸锂锂离子电池化成工艺，其特征在于，该工艺包括如下具体步骤：

步骤1：在电池内注入电解液并在高温真空下搁置4～6小时；

步骤2：将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化化成设备中，在温度50℃～60℃、压力0.7～0.9Mpa的高温高压状态下进行电芯芯体整形1～2小时；

步骤3：分两阶段充电，第一阶段先采用小电流0.2C～0.3C对电池进行高温充电到电量的30%SOC，，第二阶段转大电流0.5C～1C在高温高压状态下进行充电到电量的65%SOC，温度压力同步骤2；

步骤4：降低温度至常温，静置6～12小时，显著降低电池电芯内气体膨胀，并施加1.0Mpa～1.2Mpa压力；

步骤5：在一体化化成设备上使用“涓流充电”方式在0.7Mpa～0.9Mpa压力状态下常温补电到电量的100% SOC；

步骤6：对电池进行抽气、封口和分容。