CN109841914B - 一种三元软包锂离子动力电池的预充方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三元软包锂离子动力电池的预充方法，主要包括以下步骤：a)将已注液后静置的电芯放到预充设备上进行三段阶梯式预充；b)将所述步骤a)中预充后的电芯进行高温陈化；c)将所述步骤b)高温陈化后的电芯进行抽气整形，得到三元软包电池成品。本发明采用三段式预充方法，工艺简单，预充所得的电池性能较好，适合大规模生产。

Description

一种三元软包锂离子动力电池的预充方法
技术领域
本发明涉及电池领域，具体涉及一种三元软包锂离子动力电池的预充方法。
背景技术
随着社会的发展和人类生活水平的提高，环境问题越来越受到人们的关注。传统化石能源的日益枯竭且环境污染的加剧，促使可再生能源的需求越来越紧迫。锂离子电池一直是环保能源的首选，近年来锂离子电池被广泛的应用到许多方面。
目前锂离子电池的市场需求量越来越多，电池企业对于生产工艺的改善和生产效率的提高迫在眉睫。锂离子电池的预充工序对于电池性能是至关重要的步骤，也是影响生产效率的重要环节。
预充，即对锂离子电池进行首次充电，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，称为固体电解质界面(solid electrolyteinterface)或SEI膜。SEI膜的形成好坏对于电池性能影响很大。首先，SEI的形成消耗锂离子，不可逆容量增加；其次，SEI膜使得溶剂分子不能进入电极材料，减少电解液对电极材料的破坏，提高电池的循环寿命。预充工序是SEI膜成膜的主要阶段，如果此阶段成膜不完整，会在电芯循环过程中持续成膜，降低电芯的容量等多方面性能甚至引起安全问题。因此，预充工序应该引起足够的重视。
三元正极材料锂离子动力电池，为了形成稳定的SEI膜，通常是用极小的电流(通常小于0.1C)进行长达十几个小时的充电，这样形成的SEI膜很稳定。但是如此长时间的预充，必然导致生产效率大大降低，影响企业的经济效益。
发明内容
针对背景技术中提到的技术问题情况，该发明的技术方案提供一种三元软包锂离子动力电池的预充方法，采用三段式预充方法，工艺简单，预充所得的电池性能较好，适合大规模生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种三元软包锂离子动力电池的预充方法，主要包括以下步骤：
a)将已注液后静置的电芯放到预充设备上进行三段阶梯式预充；
b)将所述步骤a)中预充后的电芯进行高温陈化；
c)将所述步骤b)高温陈化后的电芯进行抽气整形，得到三元软包电池成品。
进一步，所述步骤a)三段阶梯式预充步骤如下：
第一段以0.05C进行电池恒流充电80-100分钟，第二段以0.1C进行电池恒流充电80-100分钟，第三段以0.2C进行电池恒流充电90-110分钟。
进一步，所述步骤a)三段阶梯式预充步骤如下：
第一段以0.05C进行电池恒流充电90分钟，第二段以0.1C进行电池恒流充电90分钟，第三段以0.2C进行电池恒流充电100分钟。
进一步，所述步骤a)中的预充温度为25±5℃，预充压力为300-700kg。
进一步，所述步骤b)中的高温陈化温度为40-50℃，高温陈化时间为40-80h。
进一步，所述的三元软包锂离子动力电池的正极活性材料为镍钴锰三元或者磷酸铁锂软包锂离子动力电池，其中，镍钴锰三元材料为：LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z＝1，负极活性材料为石墨或者硅碳。
本发明产生的有益效果为：采用本发明的三段阶梯式预充的技术方案对电芯进行预充电，一方面，电芯的保液量，电芯厚度，2C满电界面均优于其他方案；另一方面采用本发明进行预充的电芯，SEI膜性质更为稳定，使得电芯的电化学系统也更为稳定；此外，本发明生产效率高，预充总时长在4.67小时。
附图说明
图1是实施例1-4中电芯保液量的对比图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种三元软包锂离子动力电池的预充方法，所述的三元软包锂离子动力电池的正极活性材料为镍钴锰三元软包锂离子动力电池，其中，镍钴锰三元材料表示为：LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z＝1，本实施例及以下实施例针对于镍钴锰622材料。
对锂离子动力电池进行预充，包括以下步骤：
a)将已注液后静置的电芯放到杭可预充设备5V60A上进行预充，预充温度为25±5℃，预充压力为370±50kg；预充步骤包括0.05C进行电池恒流充电90分钟，随后以0.1C进行电池恒流充电90分钟，最后以0.2C进行电池恒流充电100分钟；
b)将所述步骤a)中预充后的电芯进行高温陈化，高温陈化温度为45-50℃，高温陈化时间为72±3h。
c)将所述步骤b)高温陈化后的电芯进行抽气整形，得到三元软包电池成品。
实施例2
与实施例1相同，不同之处在于：预充步骤包括0.05C进行电池恒流充电120分钟，随后以0.1C进行电池恒流充电120分钟。
实施例3
与实施例1相同，不同之处在于：预充步骤包括0.05C进行电池恒流充电90分钟，随后以0.1C进行电池恒流充电90分钟，0.2C进行电池恒流充电60分钟，0.5C进行电池恒流充电27分钟。
实施例4
与实施例1相同，不同之处在于：预充步骤包括0.05C进行电池恒流充电60分钟，随后以0.1C进行电池恒流充电60分钟，0.2C进行电池恒流充电60分钟，0.5C进行电池恒流恒压充电到4.25V，随后0.5C放电10分钟。
以下为对实施例1-4中电芯保液量的对比
将实施例1-4中的的电芯除气(degas)后进行保液量对比，具体见图1。
根据图1不同实施例的保液量对比图，可见实施例1的保液量高于其他实施例，其预充SOC在55％左右，极片已经充分膨胀，提高了保液能力。对于提高循环有一定的优势。
以下为对实施例1-4中电芯2C满电界面的对比
对实施例1-4电芯进行2C满电拆解，实施例1极片界面良好，无任何析锂暗区出现，实施例2和3从侧面看中心部位有轻微的析锂出现，实施例4有明显的析锂出现。这是由于实施例2，3和4浸润不好，电解液浸入深层活性材料较少，锂离子传输的阻力更大，会在表面产生轻微析锂。说明实施例1的是最佳的预充工艺。实施例1保液量高，电解液浸润更好，极化比较小，成膜质量高且致密。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种三元软包锂离子动力电池的预充方法，其特征在于，为以下步骤：
a)将已注液后静置的电芯放到预充设备上进行三段阶梯式预充，三段阶梯式预充步骤如下：
第一段以0.05C进行电池恒流充电90分钟，第二段以0.1C进行电池恒流充电90分钟，第三段以0.2C进行电池恒流充电100分钟；
预充温度为25±5℃，预充压力为300-700kg；
b)将所述步骤a)中预充后的电芯进行高温陈化，高温陈化温度为40-50℃，高温陈化时间为40-80h；
c)将所述步骤b)高温陈化后的电芯进行抽气整形，得到三元软包电池成品。
2.根据权利要求1所述的一种三元软包锂离子动力电池的预充方法，其特征在于，所述的三元软包锂离子动力电池的正极活性材料为镍钴锰三元或者磷酸铁锂软包锂离子动力电池，其中，镍钴锰三元材料为：LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z＝1，负极活性材料为石墨或者硅碳。
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