CN108615945A - 一种锂离子电池的化成方法 - Google Patents

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周丽琴
余仲宝
邱景义
张小鹏
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Abstract

一种锂离子电池的化成方法，涉及锂离子电池技术领域，首先将注液完成的锂离子电池开口真空搁置，然后进行负压预化成；对负压预化成后的锂离子电池补充电解液，并封口；然后对封口后的锂离子电池进行老化；最后对老化后的锂离子电池进行充电活化，即可。本发明的锂离子电池的化成方法能够在电极表面形成较为均匀的固体电解质相界面膜，改善了电池的循环性能，提高了电池的电性能及安全性。

Description

一种锂离子电池的化成方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池的化成方法，适合高能量密度圆柱铝壳等锂离子电池。
背景技术
随着新能源汽车行业的蓬勃发展，市场对锂离子电池的需求也越来越大，对锂离子电池的容量和寿命也提出了更高的要求。圆柱锂离子电池相对于方形锂离子电池有高的填充率，其在提高电池能量密度方面具有潜在优势。
对于高能量密度圆柱铝壳锂离子电池的生产，其化成方法非常关键，直接影响电池的一致性及电性能，决定了锂电池的容量发挥及循环寿命。锂离子电池在首次充电过程中会在电极表面形成一层固体电解质相界面膜，即SEI膜，它可以有效阻止电解液与电极表面材料的反应，改善循环。锂离子电池的化成方法对于上述SEI膜的形成具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池的化成方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种锂离子电池的化成方法，包括如下步骤：将注液完成的锂离子电池开口真空搁置，然后进行负压预化成；对负压预化成后的锂离子电池补充电解液，并封口；对封口后的锂离子电池进行老化；对老化后的锂离子电池进行充电活化。
进一步地，所述负压预化成过程是在负压压力为-45KPa～-70KPa，温度为30-50℃下进行的。
所述负压预化成过程中，将锂离子电池以第一电流为0.02-0.05C充电至第一截止电压为3.0-3.65V。
将负压预化成后的锂离子电池先搁置5-10min，然后补充电解液。
所述负压预化成的方法为：在负压压力为-60KPa，温度为30℃下，以第一电流为0.05C充电至第一截止电压为3.0V。
所述老化的过程是：将锂离子电池在温度为40-50℃下搁置24-36h。
所述充电活化过程中，先以第二电流充电至第二截止电压为3.0-3.65V，然后搁置；然后以大于第二电流的第三电流充电至满电态。
所述充电活化过程是在温度为30-50℃下进行。
所述第二电流为0.01-0.02C。
所述第三电流为0.3-0.5C。
有益效果：
本发明的锂离子电池的化成方法能够在电极表面形成较为均匀的固体电解质相界面膜(即SEI膜)，改善了电池的循环性能，提高了电池的电性能及安全性。
附图说明
图1为本发明实施例1、实施例2的化成方法得到的锂离子电池的电池循环性能对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域所属技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种锂离子电池的化成方法，包括如下步骤：
①、将一次注液完成的锂离子电池进行开口真空搁置16h，该过程保证了电解液的充分浸润，有利于化成过程的完成；然后将真空搁置后的锂离子电池放入可以进行负压化成的化成柜中(可以调节负压压力)，设置负压压力为-60KPa，温度为30℃，以第一电流为0.05C充电至第一截止电压为3.0V，然后搁置10min；
②、在步骤①的基础上，对锂离子电池进行二次补液至锂离子电池额定重量，负压抽真空封口；
③、在步骤②的基础上，对封口后的锂离子电池进行高温老化，即在温度为45℃下搁置36h；
④、在步骤③的基础上，调整温度为35℃，以第二电流为0.02C充电至第二截止电压为3.65V，搁置10min；
⑤、在步骤④的基础上，调整温度为40℃，以第三电流为0.5C充电至满电态电压为4.2V，化成完成。
将本实施例化成后的锂离子电池做循环性能测试，如图1所示，300周循环后容量保持率91.9％。
实施例2
一种锂离子电池的化成方法，包括如下步骤：
①、将一次注液完成的锂离子电池进行开口真空搁置12h，该过程保证了电解液的充分浸润，有利于化成过程的完成；然后将真空搁置后的锂离子电池放入可以进行负压化成的化成柜中(可以调节负压压力)，设置负压压力为-45KPa，温度为40℃，以第一电流为0.02C充电至第一截止电压为3.2V，然后搁置5min；
②、在步骤①的基础上，对锂离子电池进行二次补液至锂离子电池额定重量，负压抽真空封口；
③、在步骤②的基础上，对封口后的锂离子电池进行高温老化，即在温度为50℃下搁置30h；
④、在步骤③的基础上，调整温度为50℃下，以第二电流为0.015C充电至第二截止电压为3.5V，搁置5min；
⑤、在步骤④的基础上，调整温度为50℃下，以第三电流为0.3C充电至满电态电压为4.1V，化成完成。
将本实施例化成后的电池做循环性能测试，如图1所示，300周循环后容量保持率84.4％。
实施例3
一种锂离子电池的化成方法，包括如下步骤：
①、将一次注液完成的锂离子电池进行开口真空搁置24h，该过程保证了电解液的充分浸润，有利于化成过程的完成；然后将真空搁置后的锂离子电池放入可以进行负压化成的化成柜中(可以调节负压压力)，设置负压压力为-70KPa，温度为50℃，以第一电流为0.03C充电至第一截止电压为3.65V，然后搁置8min；
②、在步骤①的基础上，对锂离子电池进行二次补液至锂离子电池额定重量，负压抽真空封口；
③、在步骤②的基础上，对封口后的锂离子电池进行高温老化，即在温度为40℃下搁置24h；
④、在步骤③的基础上，调整温度为30℃，以第二电流为0.01C充电至第二截止电压为3.0V，搁置8min；
⑤、在步骤④的基础上，调整温度为30℃，以第三电流为0.4C充电至满电态电压为4.0V，化成完成。
将本实施例化成后的电池做循环性能测试，300周循环后容量保持率在80％以上。
本发明的锂离子电池的化成方法能够在电极表面形成较为均匀的固体电解质相界面膜(SEI膜)，改善了电池的循环性能。将电池一次注液后开口真空搁置，有利于电解液充分浸润，在真空条件下可以使电池内的气体充分排出；二次补液真空封口可以保证电池注液量不会因为负压化成而损失。在化成至满电态时，升高温度有利于提高SEI膜的稳定性，此时，电池的状态已处在高电压条件下，由于电解液在高电压情况易分解产生气体，而稳定的SEI膜可以抑制其分解。在预化成后选在一定温度条件下搁置，有利于稳定SEI，提高电池的电性能及安全性。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：包括如下步骤：
将注液完成的锂离子电池开口真空搁置，然后进行负压预化成；
对负压预化成后的锂离子电池补充电解液，并封口；
对封口后的锂离子电池进行老化；
对老化后的锂离子电池进行充电活化。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述负压预化成过程是在负压压力为-45KPa～-70KPa，温度为30-50℃下进行的。
3.如权利要求2所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述负压预化成过程中，将锂离子电池以第一电流为0.02-0.05C充电至第一截止电压为3.0-3.65V。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：将负压预化成后的锂离子电池先搁置5-10min，然后补充电解液。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述负压预化成的方法为：在负压压力为-60KPa，温度为30℃下，以第一电流为0.05C充电至第一截止电压为3.0V。
6.如权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述老化的过程是：将锂离子电池在温度为40-50℃下搁置24-36h。
7.如权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述充电活化过程中，先以第二电流充电至第二截止电压为3.0-3.65V，然后搁置；然后以大于第二电流的第三电流充电至满电态。
8.如权利要求7所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述充电活化过程是在温度为30-50℃下进行。
9.如权利要求7所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述第二电流为0.01-0.02C。
10.如权利要求7所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述第三电流为0.3-0.5C。
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