CN109390634A - 一种提高负极sei高温稳定性的快速化成方法 - Google Patents

一种提高负极sei高温稳定性的快速化成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109390634A
CN109390634A CN201811198316.0A CN201811198316A CN109390634A CN 109390634 A CN109390634 A CN 109390634A CN 201811198316 A CN201811198316 A CN 201811198316A CN 109390634 A CN109390634 A CN 109390634A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
sei
temperature
forming method
temperature stability
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811198316.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王昊鹏
李素丽
李俊义
徐延铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Original Assignee
Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuhai Coslight Battery Co Ltd filed Critical Zhuhai Coslight Battery Co Ltd
Priority to CN201811198316.0A priority Critical patent/CN109390634A/zh
Publication of CN109390634A publication Critical patent/CN109390634A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,属于锂离子电池技术领域。本发明的目的是为了解决目前的锂离子电池化成方法中,高生产效率和较好的循环性能不能兼得的问题,提供一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述的方法为:在高温、高压条件下,对电池进行交替充电、放电,调整每次充电、放电的温度、压强与电流。本发明的优点是:本发明的锂离子电池化成方法,在高温、高压条件下,较小电流充电与较大电流放电交替进行,促进化成过程中SEI不稳定成分的消耗与稳定成分的生成,通过重复的浅充、浅放,在短时间内形成致密、稳定的SEI,实现电池性能优化。

Description

一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法。
背景技术
锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层具有固体电解质的特征,是电子绝缘体,却是锂离子的优良导体。锂离子可以经过该钝化层在电极材料中嵌入或脱嵌,因此该钝化层被称为“固体电解质界面膜”,简称SEI。锂离子电池正极、负极表面均有钝化层形成。现阶段认为正极表面钝化层对电池的影响远小于负极表面钝化层,因此在没有特殊说明的情况下SEI特指负极表面钝化层。SEI对锂离子电池的初始容量损失、自放电、循环寿命、倍率性能、安全性均有重要影响。
锂离子电池SEI主要在化成阶段由溶剂与一些添加剂还原形成,化成过程的温度、电流、压力等因素直接影响SEI成分与成膜质量。此外,电池内残留的水分也主要在化成阶段去除,同时水分又可以参与SEI形成的相关反应。优化SEI的结构与组成,进而优化电池相关性能,一直以来都是重要的研究方向。传统的锂离子电池化成方法是在常温采用小电流进行若干次完全充放电,虽然可形成致密、稳定的SEI,但效率非常低下。目前锂离子电池行业内广泛采用的化成方法是热压化成,即在高温、高压条件下采用较大电流一次充电化成。热压化成的优点在于可以大幅缩短化成时间至2小时左右,大幅提高产品生产效率。然而,由于热压化成温度较高、电流较大,在化成完成时形成的SEI并不足够致密,稳定性相对较差,对锂离子电池循环性能造成不利影响,特别是电池在高温的循环性能衰减较快。因此,有必要研究一种锂离子电池化成方法,能够在短时间内形成致密、稳定的SEI,提高生产效率的同时优化电池的循环性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的锂离子电池化成方法中,高生产效率和较好的循环性能不能兼得的问题,提供一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,在短时间内形成致密、稳定的SEI,优化电池循环性能,尤其是优化高温循环性能。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述的方法为:在高温、高压条件下,对电池进行交替充电、放电,调整每次充电、放电的温度、压强与电流。
本发明相对于现有技术的有益效果是:
本发明的锂离子电池化成方法,在高温、高压条件下,较小电流充电与较大电流放电交替进行,促进化成过程中SEI不稳定成分的消耗与稳定成分的生成,通过重复的浅充、浅放,在短时间内形成致密、稳定的SEI,实现电池性能优化。
本发明采用的浅充、浅放交替进行的方法具有明显优点:在初始的充电过程形成SEI后,在随后的放电过程促进SEI不稳定成分的溶解或分解,此时再进行充电,促进SEI再生与修补。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。下述说明中所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明,均为常规试剂、常规材料以及常规仪器,均可商购获得,所涉及的试剂也可通过常规合成方法合成获得。
具体实施方式一:本实施方式记载的是一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述的方法为:在高温、高压条件下,对电池进行交替充电、放电,调整每次充电、放电的温度、压强与电流。由于温度、压强、电流都是影响SEI的关键因素,可根据需要对每次充电、放电的温度、压强、电流进行调整,干预SEI的形成。
具体实施方式二:具体实施方式一所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述充电为浅充,所述放电为浅放。所述的浅充和浅放指每次充电或放电的容量不高于电池设计容量的50%。
具体实施方式三:具体实施方式一所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述充电和放电的温度不高于85℃且不低于40℃、压强不高于2MPa且不低于0.2MPa。如果温度过高,会加剧电解液溶剂气化、锂盐分解;而温度过低,不利于隔膜与极片的粘接。如果压强过大,可能导致电池损坏,同时造成不必要的能源浪费与设备损耗;如果压强过小,不利于电极—隔膜界面的一致性。因此,化成过程的温度不应过高或过低,压强也不应过大或过小。
具体实施方式四:具体实施方式一或三所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述充电与放电的温度相同或不同、压强相同或不同,电流相同或不同。
具体实施方式五:具体实施方式一所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述充电的电流为0.1~1C(包括0.1C和1C),所述放电的电流为1~3C(包括1C和3C)。由于电池温度较高,充电电流过大会造成SEI致密性、稳定性不良,因此充电电流不应过大。而放电的目的在于促进SEI不稳定成分的溶解或分解,可以通过适当增大放电电流消耗SEI的不稳定成分。
具体实施方式六:具体实施方式一或五所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述充电的电流不大于所述放电的电流。采用较小电流充电,生成相对致密、稳定的SEI。采用较大电流放电,在短时间内消耗SEI的不稳定成分,提高效率。
具体实施方式七:具体实施方式一所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,所述充电进行2~4次,所述放电进行1~3次,且以充电开始、以充电结束。化成的第一步即充电,随后放电,充电、放电交替进行。当最后一次放电完成后,再进行一次充电,化成完成。最后一次充电是化成过程中对SEI的最后一次修补。
实施例1
按照常规制造工艺制作锂离子电池正极、负极,正极活性材料为钴酸锂,负极活性材料为石墨,电池设计容量2000mAh。将正极、负极、涂覆有陶瓷和PVDF的隔膜卷绕成卷芯,置入铝塑膜壳,使用商品电解液,注液后将铝塑膜壳封口,常温静置36小时。静置后进行化成:第一步,在80℃、0.5MPa、0.5C充电1000mAh;第二步,在80℃、0.5MPa、1C放电400mAh;第三步:在80℃、0.5MPa、0.2C充电200mAh,化成完成。随后完成电池制造后工序。取三只电池置于45℃恒温环境,以0.7C充电、0.5C放电测试循环性能。
实施例2
本实施例的电池与实施例1相比,仅化成方法不同。本实施例的化成方法:第一步,在70℃、0.5MPa、0.7C充电1000mAh;第二步,在80℃、0.8MPa、1.5C放电500mAh;第三步,在70℃、0.8MPa、0.2C充电200mAh,化成完成。电池循环性能测试方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例的电池与实施例1相比,仅化成方法不同。本实施例的化成方法:第一步,在60℃、0.5MPa、1C充电1000mAh;第二步,在70℃、0.5MPa、2C放电500mAh;第三步,在70℃、0.8MPa、0.5C充电500mAh;第四步,在70℃、0.8MPa、1C放电500mAh;第五步,在60℃、0.8MPa、0.1C充电100mAh,化成完成。电池循环性能测试方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例的电池与实施例1相比,仅化成方法不同。本实施例的化成方法:第一步,在45℃、0.2MPa、0.7C充电600mAh;第二步,在45℃、0.5MPa、1.5C放电400mAh;第三步,在60℃、0.5MPa、0.5C充电600mAh;第四步:在60℃、0.8MPa、1.5C放电400mAh;第五步:在70℃、0.8MPa、0.5C充电800mAh;第六步:在70℃、0.8MPa、1.5C放电200mAh;第七步:在60℃、1MPa、0.2C充电200mAh,化成完成。电池循环性能测试方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例的电池与实施例1相比,仅化成方法不同。本对比例的化成方法:在80℃、0.5MPa、0.5C充电1400mAh,化成完成。电池循环性能测试方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例的电池与实施例1相比,仅化成方法不同。本对比例的化成方法:在60℃、0.5MPa、1C充电1400mAh,化成完成。电池循环性能测试方法与实施例1相同。
表1是本发明实施例与对比例电池在45℃、0.7C/0.5C充放电的循环性能。其中循环次数指电池容量衰减为初始容量的80%时的循环次数。对于每个实施例或对比例,表1列出的循环次数是三只电池循环次数的平均值。
表1

Claims (7)

1.一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,其特征在于:所述的方法为:在高温、高压条件下,对电池进行交替充电、放电,调整每次充电、放电的温度、压强与电流。
2.根据权利要求1所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,其特征在于:所述充电为浅充,所述放电为浅放;所述的浅充和浅放指每次充电或放电的容量不高于电池设计容量的50%。
3.根据权利要求1所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,其特征在于:所述充电和放电的温度不高于85℃且不低于40℃、压强不高于2MPa且不低于0.2MPa。
4.根据权利要求1或3所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,其特征在于:所述充电与放电的温度相同或不同、压强相同或不同,电流相同或不同。
5.根据权利要求1所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,其特征在于:所述充电的电流为0.1~1C,所述放电的电流为1~3C。
6.根据权利要求1或5所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,其特征在于:所述充电的电流不大于所述放电的电流。
7.根据权利要求1所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法,其特征在于:所述充电进行2~4次,所述的放电进行1~3次,且以充电开始、以充电结束。
CN201811198316.0A 2018-10-15 2018-10-15 一种提高负极sei高温稳定性的快速化成方法 Pending CN109390634A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811198316.0A CN109390634A (zh) 2018-10-15 2018-10-15 一种提高负极sei高温稳定性的快速化成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811198316.0A CN109390634A (zh) 2018-10-15 2018-10-15 一种提高负极sei高温稳定性的快速化成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109390634A true CN109390634A (zh) 2019-02-26

Family

ID=65427464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811198316.0A Pending CN109390634A (zh) 2018-10-15 2018-10-15 一种提高负极sei高温稳定性的快速化成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109390634A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113540573A (zh) * 2021-06-08 2021-10-22 浙江工业大学 一种脉冲化成锂电池sei膜的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1992418A (zh) * 2001-05-23 2007-07-04 三星Sdi株式会社 制备锂电池的方法
KR20100099359A (ko) * 2009-03-03 2010-09-13 대호전자(주) 고율 충ㆍ방전 리튬이온 2차 전지
CN106229572A (zh) * 2016-08-25 2016-12-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种抑制高镍三元电池高温循环产气的化成方法
CN106450471A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 四川赛尔雷新能源科技有限公司 一种基于高温压力夹具的锂电池裸电芯化成分容方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1992418A (zh) * 2001-05-23 2007-07-04 三星Sdi株式会社 制备锂电池的方法
KR20100099359A (ko) * 2009-03-03 2010-09-13 대호전자(주) 고율 충ㆍ방전 리튬이온 2차 전지
CN106229572A (zh) * 2016-08-25 2016-12-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种抑制高镍三元电池高温循环产气的化成方法
CN106450471A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 四川赛尔雷新能源科技有限公司 一种基于高温压力夹具的锂电池裸电芯化成分容方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113540573A (zh) * 2021-06-08 2021-10-22 浙江工业大学 一种脉冲化成锂电池sei膜的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107579302B (zh) 一种软包动力锂离子电芯快速化成方法
CN106785148B (zh) 一种化成方法及锂离子二次电池
CN106299514B (zh) 一种锂离子电池化成方法
CN103855431B (zh) 一种提高锂离子电池循环性能的化成方法
CN109216811B (zh) 一种铅蓄电池的内化成工艺
CN102694158A (zh) 一种含硅锂负极、其制备方法及包含该负极的锂硫电池
CN107579280B (zh) 含环状二磺酸硅基酯的锂二次电池电解液和锂二次电池
CN110931892A (zh) 一种12V20~150Ah铅酸蓄电池注酸和化成方法
CN111755664B (zh) 一种锂离子电池的电极及锂离子电池
CN104810557A (zh) 一种锂离子电池的制备方法
CN108808095A (zh) 一种聚合物锂离子电池快速化成方法
CN105742695B (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN108615861A (zh) 经改性的锂离子电池正极材料、其制备方法及包含其的锂离子电池
CN108493482A (zh) 锂离子电池及其成化方法
CN111934019A (zh) 一种动力软包聚合物锂离子电池快速化成方法
CN104577191A (zh) 一种聚合物锂离子电池及其制备方法
CN114005967A (zh) 一种锂电池负极材料及其制备方法
CN103985911B (zh) 一种锂离子电池老化方法
CN104900930A (zh) 一种锂离子电池高效化成的方法
CN110994056B (zh) 一种大容量磷酸铁锂电池化成激活工艺
CN106129506B (zh) 一种锂离子电池化成方法
CN109390634A (zh) 一种提高负极sei高温稳定性的快速化成方法
CN102394299A (zh) 一种包覆有保护层的正极材料
CN112103554A (zh) 一种三电极可修复锂离子电池
CN102270775B (zh) 一种锂离子电池的预充方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 519180 Guangdong Province, Zhuhai city Doumen District Xinqing Technology Industrial Park Mount Everest Road No. nine

Applicant after: ZHUHAI COSLIGHT BATTERY Co.,Ltd.

Address before: 519180 Guangdong Province, Zhuhai city Doumen District Xinqing Technology Industrial Park Mount Everest Road No. nine

Applicant before: ZHUHAI COSLIGHT BATTERY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 519180 Guangdong Province, Zhuhai city Doumen District Xinqing Technology Industrial Park Mount Everest Road No. nine

Applicant after: Zhuhai CosMX Battery Co.,Ltd.

Address before: 519180 Guangdong Province, Zhuhai city Doumen District Xinqing Technology Industrial Park Mount Everest Road No. nine

Applicant before: ZHUHAI COSLIGHT BATTERY Co.,Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190226