CN109411828B - 一种圆柱形锂电池预充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆柱形锂电池预充电方法，涉及锂电子电池制造工艺技术领域；解决了目前锂离子电池自放电和水份问题；包括将封装后的电芯静置后以1C恒流充电30‑50s，休眠3‑5min后，在23‑27℃及相对湿度≤30%下搁置30‑50h，再以0.05‑0.1C恒流充电50‑60min，休眠3‑5min，接着以0.3C恒流充电至恒压4.2V，截止电流20mA，二次休眠3‑5min后对电芯进行化成和整形操作；本发明使锂电池中的金属离子在负极平铺析出，能有效的降低金属离子在一点析出，形成枝晶，导致微短路；其次，能有效分解电解液中的水分，改善电芯底部发黑，提高电芯性能。

Description

一种圆柱形锂电池预充电方法
技术领域
本发明涉及锂电子电池制造工艺技术领域，尤其涉及一种圆柱形锂电池预充电方法。
背景技术
预充电是锂电池生产过程中的重要工序，预充时在负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜(SEI膜)，SEI膜的好坏直接影响到电池的循环寿命、稳定性、自放电性、安全性等电化学性能，满足二次电池密封“免维护”的要求，而不同的预充工艺形成的SEI膜有所不同，预充对电池的性能影响也存在很大差异。传统的小电流预充方式有助于稳定的SEI膜形成，但是长时间的小电流充电会导致形成的SEI膜阻抗增大，从而影响锂离子电池的倍率放电性能，过程时间长影响生产效率，从而影响电池的循环性能。
传统的预充主要是针对SEI膜形成的好坏来判断自放电率、循环性能、电池容量等因素，如今也有较优化的充电流程，可提高循环性能并使电池衰减缓慢，但电池自放电和电芯内未除完的水分、及电芯在充电过程中产生的微短路一直得不到很好的解决，电池在化成后仍然存在自放电率高和电芯内部壳体发黑的问题。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，解决了目前锂离子电池自放电和水份问题，提供一种圆柱形锂电池预充电方法。本发明是通过如下技术方案实现的。
一种圆柱形锂电池预充电方法，包括以下步骤：
a）将封装后的电芯静置后以1C恒流充电30-50s，休眠3-5min后，在23-27℃及相对湿度≤30%下搁置30-50h。
b）以0.05-0.1C恒流充电50-60min，休眠3-5min，再以0.3C恒流充电至恒压4.2V，截止电流20mA，二次休眠3-5min后对电芯进行化成和整形操作。
优选的，步骤a）中所述的封装后的电芯经过了12-15h的静置，静置的外界温度为23-27℃，相对湿度≤30% 。
优选的，所述的步骤b）中电芯经过二次休眠3-5min后，再依次经过一次常温搁置、高温搁置、二次常温搁置；所述的一次常温搁置为23-27℃及相对湿度≤30%下搁置2-3h；所述的高温搁置为45±3℃下搁置60-80h；所述的二次常温搁置为23-27℃及相对湿度≤30%下搁置160-180h。
本技术方案在预充电前将电芯用1C容量的电流及很短的时间进行充电，充电至较低的电位，使杂质金属溶到电解液中，搁置，再充电，金属离子在负极平铺析出，能有效的降低金属离子在一点析出，形成枝晶，导致微短路；其次，在预充电前将电芯用1C容量的电流及很短的时间进行充电能有效分解电解液中的水分，改善电芯底部发黑，提高电芯性能。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
1）本发明采用在预充电前将电芯用1C容量的电流及很短的时间进行充电，在预充电前将电芯充至较低的电位，使杂质金属溶到电解液中，搁置，再充电，金属离子在负极平铺析出，能有效的降低金属离子在一点析出，形成枝晶，导致微短路。
2）在预充电前将电芯用1C容量的电流及很短的时间进行充电，可使电解液中的水分分解，改善电芯内部壳体底部发黑，提高电芯性能。
3）在预充电前将电芯用1C容量的电流及很短的时间进行充电，搁置，再充电可降低锂离子电池的自放电率。
附图说明
图1为现有技术常规锂电池和本发明所述预充电后锂电池的自放电对比示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1
一种圆柱形锂电池预充电方法按照以下步骤进行：
1）取注液—激光焊—封口—完成以上几个工序套膜后的圆柱型电芯，且该套膜电芯在23℃及相对湿度25% 条件下陈化后搁置存放12h，转入下一道工序。
2）将已完成上述工序的封装后的电芯转移到充电柜上，上柜充电发送流程，先休眠5min后，以1C恒定电流恒流充电至时间30s。再休眠5min后，转入下一道工序。
3）上述充电完成后，将电芯下柜后进行陈化常温23℃及相对湿度25%下搁置40h，再转入下一道工序。
4）将已经陈化完成后的电芯再次上柜充电发送流程：先休眠5min后，以0.1C恒定电流恒流充电至时间55min，电压限制4.2V，再进行休眠5min，然后再以0.3C恒定电流充电至4.2V，再恒压至4.2V截止电流20mA，最后休眠5min后，转入下一道工序。
5）再将电芯下柜后，常温搁置27℃及相对湿度30%下搁置2h后测试电芯的电压数据。
6）完成以上步骤后将电芯放入环境温度为45±3℃的高温中搁置72h后，再转入常温中25℃及相对湿度30%下搁置8h后，测试电芯电压和内阻，（记录为OCV1和IR1）。完成测试后转入下一工序。
7）电芯测试完电压和内阻后，将电芯再次在常温中25℃及相对湿度30%下搁置168h。
搁置完成后在24h内，测试电芯的电压和内阻数据（记录为OCV2和IR2）。最后再利用OCV1和OCV2的电压数据求出自放电数据。自放电=（OCV1-OCV2）/常温搁置时间h。
如图1所示为常规技术预充电的锂电池自放电和利用本发明预充电技术的锂电池自放电对比示意图，可以明显的看到本发明的自放电率明显降低，这是由于本发明在预充电前将电芯用1C容量的电流及很短的时间进行充电，在预充前将电芯充至较低的电位，使杂质金属溶到电解液中，搁置，再充电，金属离子在负极平铺析出，能有效的降低金属离子在一点析出，形成枝晶，导致微短路；其次，采用在预充电前将电芯用1C容量的电流及很短的时间进行充电，还能分解电解液中的水分，改善电芯内部壳体底部发黑，提高电芯性能。同时能降低电芯的自放电。
正常工艺 比例% 短时间充电工艺 比例%
自放电不良品 301 1.035 51 0.925
实施例2
一种圆柱形锂电池预充电方法按照以下步骤进行：
1）取注液—激光焊—封口—完成以上几个工序套膜后的圆柱型电芯，且该套膜电芯在27℃及相对湿度20% 条件下陈化后搁置存放15h，转入下一道工序。
2）将已完成上述工序的封装后的电芯转移到充电柜上，上柜充电发送流程，先休眠3min后，以1C恒定电流恒流充电至时间50s。再休眠4min后，转入下一道工序。
3）上述充电完成后，将电芯下柜后进行陈化常温27℃及相对湿度25%下搁置30h，再转入下一道工序。
4）将已经陈化完成后的电芯再次上柜充电发送流程：先休眠5min后，以0.05C恒定电流恒流充电至时间60min，电压限制4.2V，再进行休眠3min，然后再以0.3C恒定电流充电至4.2V，再恒压至4.2V截止电流20mA，最后休眠5min后，转入下一道工序。
5）再将电芯下柜后，常温搁置25℃及相对湿度30%下搁置2h后测试电芯的电压数据。
6）完成以上步骤后将电芯放入环境温度为45±3℃的高温中搁置80h后，再转入常温中25℃及相对湿度30%下搁置8h后，测试电芯电压和内阻，（记录为OCV1和IR1）。完成测试后转入下一工序。
7）电芯测试完电压和内阻后，将电芯再次在常温中25℃及相对湿度30%下搁置160h。
搁置完成后在24h内，测试电芯的电压和内阻数据（记录为OCV2和IR2）。最后再利用OCV1和OCV2的电压数据求出自放电数据。自放电=（OCV1-OCV2）/常温搁置时间h。
正常工艺 比例% 短时间充电工艺 比例%
自放电不良品 352 1.035 20 0.32
实施例3
一种圆柱形锂电池预充电方法按照以下步骤进行：
1）取注液—激光焊—封口—完成以上几个工序套膜后的圆柱型电芯，且该套膜电芯在27℃及相对湿度20% 条件下陈化后搁置存放15h，转入下一道工序。
2）将已完成上述工序的封装后的电芯转移到充电柜上，上柜充电发送流程，先休眠5min后，以1C恒定电流恒流充电至时间36s。再休眠5min后，转入下一道工序。
3）上述充电完成后，将电芯下柜后进行陈化常温27℃及相对湿度25%下搁置30h，再转入下一道工序。
4）将已经陈化完成后的电芯再次上柜充电发送流程：先休眠5min后，以0.1C恒定电流恒流充电至时间55min，电压限制4.2V，再进行休眠5min，然后再以0.3C恒定电流充电至4.2V，再恒压至4.2V截止电流20mA，最后休眠5min后，转入下一道工序。
5）再将电芯下柜后，常温搁置25℃及相对湿度30%下搁置2h后测试电芯的电压数据。
6）完成以上步骤后将电芯放入环境温度为45±3℃的高温中搁置80h后，再转入常温中25℃及相对湿度30%下搁置8h后，测试电芯电压和内阻，（记录为OCV1和IR1）。完成测试后转入下一工序。
7）电芯测试完电压和内阻后，将电芯再次在常温中25℃及相对湿度30%下搁置180h。
搁置完成后在24h内，测试电芯的电压和内阻数据（记录为OCV2和IR2）。最后再利用OCV1和OCV2的电压数据求出自放电数据。自放电=（OCV1-OCV2）/常温搁置时间h。
正常工艺 比例% 短时间充电工艺 比例%
自放电不良品 315 1.095 23 0.35
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (2)

1.一种圆柱形锂电池预充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）将封装后的电芯静置后以1C恒流充电30-50s，休眠3-5min后，在23-27℃及相对湿度≤30%下搁置30-50h；
b）以0.05-0.1C恒流充电50-60min，休眠3-5min，再以0.3C恒流充电至恒压4.2V，截止电流20mA，二次休眠3-5min后对电芯进行化成和整形操作；
所述的步骤b）中电芯经过二次休眠3-5min后，再依次经过一次常温搁置、高温搁置、二次常温搁置；所述的一次常温搁置为23-27℃及相对湿度≤30%下搁置2-3h；所述的高温搁置为45±3℃下搁置60-80h；所述的二次常温搁置为23-27℃及相对湿度≤30%下搁置160-180h。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱形锂电池预充电方法，其特征在于，步骤a）中所述的封装后的电芯经过了12-15h的静置，静置的外界温度为23-27℃，相对湿度≤30% 。
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