CN110277597A - 一种锂电池快速化成方法与装置 - Google Patents

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Abstract

一种锂电池书快速化成方法，第一步，恒流充电且在首次充电电池温度控制在55‑65℃；以0.01‑0.03C恒流充电270±150min；第二步休眠1h以上；第三步恒流充电，以0.1±0.02C充电到3.90‑4.00V，第三步恒流充电的温度为室温；第四步恒流放电到电池电压为3.65‑3.70V；重复第三和第四步二至三个循环。

Description

一种锂电池快速化成方法与装置
技术领域
本发明涉及锂电池加工设备技术领域，具体涉及一种锂电池快速化成方法与装置。
背景技术
锂电池化成工序是锂电池生产中非常关键的一道工序，化成关系到整个锂电池的性能，包括首次冲放电效率、循环寿命、高温性能等等。而化成工序一般由锂电池高温化成机来完成。化成就是锂电池刚生产出来后,对其做一次充电,借以激活电池,其作用类似于对软盘的"格式化"。化成完成后电池才能开始正常的充放电。原理简单说，就是对电池第一次充电，让电池内的活性物质激活，同时在阳极表面生成一种致密的膜，借以保护整个化学界面。化成与分容是锂电池单元重要的成品工艺。
化成：一般指对初次充电的电池实施一系列工艺措施使之性能趋于稳定，包括，小电流充放，静置，60℃以下的恒温静置等，也有专门指首次充电使电池完成电极活化的充放电程序。锂电芯的化成是一个非常复杂的过程，同时也是影响电池性能很重要的一道工序，因为在Li+第一次充电时，Li+第一次插入到石墨中，会在电池内发生电化学反应,在电池首次充电过程中不可避免地要在碳负极与电解液的相界面上、形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，人们称之为固体电解质相界面或称SEI膜(SOLID ELECTROLYTE INTERFACE)。 SEI膜的形成一方面消耗了电池中有限的锂离子，这就需要使用更多的含锂正极极料来补偿初次充电过程中的锂消耗；另一方面也增加了电极/电解液界面的电阻造成一定的电压滞后。
化成的目的是SEI膜形成，⑴在一定的负极电位下，电极/电解液相界面的锂离子与电解液中的溶剂分子等发生不可逆反应；⑵不可逆反应主要发生在电池首次充电过程中；
⑶电极表面完全被SEI膜覆盖后，不可逆反应即停止；一旦形成稳定的SEI膜，充放电过程可多次循环进行。
SEI膜组成成分，正极确实也有层膜形成,只是现阶段认为其对电池的影响要远远小于负极表面的SEI膜；负极材料石墨与电解液界面上通过界面反应能生成SEI膜,多种分析方法也证明SEI膜确实存在,厚度约为100～120nm,其组成主要有各种无机成分如Li2CO3、LiF、Li2O、LiOH等和各种有机成分ROCO2Li、ROLi、(ROCO2Li)2等。R为C或烷基。烷基碳酸锂和Li2CO3均为3.5V前形成SEI膜的主要成分，烷基碳酸锂和烷氧基锂为3.5V后形成SEI膜的主要成分。
现有技术六氟磷酸锂为主盐的电液进行化成反应，随着动力电池的发展，采用ODFB即二氟草酸硼酸锂的电液主成份在采用普通化成反应时的要求更高，在化成过程中电液应该主要与电池正极反应。为了提高动力电池的性能，在二氟草酸硼酸锂的电液化成时，提出了本发明方法与装置。
发明内容
本发明目的是，提出一种锂电池快速化成方法与装置；针对二氟草酸硼酸锂的电液主成份的锂电池快速对锂电池化成反应。为了提高动力电池的性能，在二氟草酸硼酸锂的电液化成时，提出了本发明方法与装置。当然，实际效果表明，用本发明方法用于六氟磷酸锂电液的效果也是优于现有的锂电池化成平台技术。
本发明的技术方案是：一种锂电池书快速化成方法，第一步，恒流充电且在首次充电电池温度控制在55-65℃；以0.01-0.03C恒流充电270±150min；
第二步休眠1h以上；
第三步恒流充电，以0.1±0.02C充电到3.90-4.00V，第三步恒流充电的温度为室温；
第四步恒流放电到电池电压为3.65-3.70V；
重复第三和第四步二至三个循环。
进一步，锂电池首先进行抽真空，1mmHg以下保证10h以上，然后在氮气流保护下进行化成。真空条件下第二步开始氮气流的保护撤回。
一种锂电池的快速化成设备，在化成电源的基础上，包括化成电源10、转换开关11、负载电阻12，化成电源10分别通过转换开关11第二与第一端和负载电阻12接锂电池的正极与负极，转换开关11的第三端连接负载电阻也接到锂电池的正极；转换开关的第一端分别接到第二端和第三端电路接触。
转换开关为固态器件，化成电源10上的微处理器控制转换开关处于第一端与第二或第三端的连通态。
在锂电池的化成设备中，同时设有锂电池测量的电压、电流仪表。
0.1C充电后控制转换开关11的第一端与第三端连接负载电阻导通，接到锂电池的正极负载电阻12对电池进行0.1C的放电，用于化成时0.1C二至三个循环的放电，且在电压降到3.9V的停止(对于三元正极材料锂电池，对于磷酸铁锂正极材料锂电池电压降到3.85V)，再进行第二次充电。三元正极材料(钴、钛、锰的氧化物)，负极材料仍使用纯度高的天然石墨，50-65℃烘1H，化成时0.5-0.6C再1C电流充电放电二到三次。
在锂电池的化成设备中，同时设有锂电池测量的电压、电流仪表。
三元正极材料(钴、钛、锰的氧化物)，负极材料仍使用纯度高的天然石墨，50-65℃烘1H，再进行化成，小电液后采用0.5-0.6C充电放电二到三次完成。
名词解释:休眠:在化成测试中表现为不做充电或放电,起到不同倍率充电流程间的转换作用；CC:constant current charge(即恒流充电),0.1C:其中0.1是倍率,C代表其容量值,如一电芯的容量是500mAh,则充电电流0.1C指0.1*500则为50mA。
有益效果：本发明的化成过程能够对采用ODFB即二氟草酸硼酸锂的电液主成份的电池提高性能，尤其是循环寿命提高10％，电池的高温性能也很有改善，在65℃的高温循环性能有所改善；本发明提高动力电池的性能，虽然化成成本上略有提高，但还是值得采取的，尤其是在二氟草酸硼酸锂的电液化成时，提出了本发明方法与装置。用本发明方法用于六氟磷酸锂电液的效果也优于现有的锂电池化成平台技术。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
具体实施方式
本发明针对二氟草酸硼酸锂的电液主成份的锂电池化成反应作为实施例。为了提高动力电池的性能。化成设备为杭州可靠性仪器厂生产的锂离子电池化成系统分为2A/2.5A/3A等几种类型，按project又分成气压针床式/装架式/插老化板几种：LIP—3AHB01(512高温)、LIP—3AB01(512常温)、LIP—3AHF04(576高温)、LIP—3AF04(768常温)、LIP—3AP02(3A装架机)、LIP—3AHB01W(恒功率、LIP—0.5AHB01(0.5A高温)。
锂电池书快速化成方法，第一步，恒流充电且在首次充电电池温度控制在55-65℃；以0.01-0.03C恒流充电270±150min，小电流充电目的使形成的SEI膜质量、界面更好,但形成的SEI膜不稳定，易与前面的分解产物发生反应，需进一步充电使SEI膜趋于稳定。
第二步休眠1h以上，目的是使两次充电有一个转换过程,并达到消除极化的作用；
第三步恒流充电，以0.1±0.02C充电到3.90-4.00V，在SEI膜基本形成后以稍大一点电流充，不但节约更多时间；且形成的SEI膜致密，热稳定性更好，此时的SEI膜将电解液与石墨完全隔开，只许离子通过到达石墨层。但此时电压不能充得太高易造成析锂。
第三步恒流充电的温度为室温(充电时电池会发热)甚至风冷。
第四步恒流放电3.65-3.70V；
重复第三和第四步二至三个循环。
三元正极材料(钴、钛、锰的氧化物)，负极材料仍使用纯度高的天然石墨，50-65℃烘1H，化成时0.5-0.6C再1C电流充电放电二到三次。
尤其是锂电池首先进行抽真空，1mmHg以下保证10h以上，然后在氮气流保护下进行化成，开始第一步。第二步开始可以不进行氮气流的保护。
本发明还提出一种锂电池的化成设备，在化成电源的基础上，增加箱体1、加热器(PTC器件)2、抽气管3、氮气管4、充电限制电阻5、锂电池6、正极7、负极8、隔膜9、化成电源10、转换开关11、负载电阻12，化成电源10分别通过转换开关11第二与第一端和负载电阻12接锂电池的正极与负极，转换开关11的第三端连接负载电阻也接到锂电池的正极；转换开关的第一端分别接到第二端和第三端电路接触。
转换开关为有触点或无触点开关均可，尤其是采用固态器件，可以由化成电源10上的微处理器控制。0.1C充电后控制转换开关11的第一端与第三端连接负载电阻导通，接到锂电池的正极负载电阻12对电池进行0.1C的放电，用于化成时0.1C二至三个循环的放电，且在电压降到3.9V的停止(对于三元正极材料锂电池，对于磷酸铁锂正极材料锂电池电压降到3.85V)，再进行第二次充电。
本发明的化成过程方法：CC(恒流充电)，CV(恒压充电)，DC(恒流放电)容量测试才有恒流放电，化成没有放电流程。CPD(恒功率放电)恒功率机器专有。
化成设备的校准：采用继电器及稳压管串联,分别给每个化成工位(对锂电池进行充电与放电)根据校准流程参数进行充放电,及恒压充电,在这过程中用6.5位的高精度表进行监控。记录每个工位的实际参数。同时机器上的控制板也返回每个对应的回检参数。每个工位根据不同的参数大小需要测试15次以上。上位机的校准软件根据这两个参数算出K值和B值。从K、B值中求出其工位的线性参数。根据其工位的线性参数来判断其工位的电路元件误差值。把每个工位的线性参数集合在一起通过校准软件写入AT28C256的芯片里。每个工位经过校准后，根据其线性参数来执行其工位相对当前的流程值补上差值。使实际电流电压参数和回检值一致。
现在ATL-SSL化成设备的精度除开装架机器外，所有的化成机精度电压都在±2mV，电流都在±2mA之内。高温化成应检查温度表，测试机器高温送风马达运转时声音是否正常，及进行老化板检查：
夹子：夹子松劲度及弹性是否良好，是否破损，是否掉胶垫；
金手指：金手指完好无损，光洁度要好，干净清洁，铜箔粘贴要牢固，.金手指外缘是否平整，金手指外缘的PCB板要平整，不能凹凸不平。老化板是否变形，松动，少螺丝。
在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种锂电池书快速化成方法，其特征是，第一步，恒流充电且在首次充电电池温度控制在55-65℃；以0.01-0.03C恒流充电270±150min；
第二步休眠 1 h以上；
第三步恒流充电，以0.1±0.02C充电到3.90-4.00V；第三步恒流充电的温度为室温；
第四步恒流放电到电池电压为3.65-3.70V；
重复第三和第四步二至三个循环。
2.根据权利要求1所述的锂电池书快速化成方法，其特征是，锂电池首先进行抽真空，1mmHg以下保证10h以上，然后在氮气流保护下进行化成。
3.根据权利要求2所述的锂电池书快速化成方法，其特征是，第二步开始氮气流的保护撤回。
4.根据权利要求2所述的锂电池书快速化成方法，其特征是，0.1C充电后控制转换开关11的第一端与第三端连接负载电阻导通，接到锂电池的正极负载电阻12对电池进行0.1C的放电，用于化成时0.1C二至三个循环的放电，且在电压降到3.9V的停止（对于三元正极材料锂电池，对于磷酸铁锂正极材料锂电池电压降到3.85V），再进行第二次充电。
5.根据权利要求2所述的锂电池书快速化成方法，其特征是，三元正极材料（钴、钛、锰的氧化物），负极材料仍使用纯度高的天然石墨，50-65℃烘1H，第三第四步化成时0.5-0.6C充电放电二到三次。
6.一种锂电池的快速化成设备，其特征是，在化成电源的基础上，包括化成电源10、转换开关11、负载电阻12，化成电源10分别通过转换开关11第二与第一端和负载电阻12接锂电池的正极与负极，转换开关11的第三端连接负载电阻也接到锂电池的正极；转换开关的第一端分别接到第二端和第三端电路接触。
7.根据权利要求6所述的锂电池的快速化成设备，其特征是，转换开关为固态器件，化成电源10上的微处理器控制转换开关处于第一端与第二或第三端的连通态。
8.根据权利要求6所述的锂电池的快速化成设备，其特征是，在锂电池的化成设备中，同时设有锂电池测量的电压、电流仪表。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110783632A (zh) * 2019-11-07 2020-02-11 蒋子杰 一种具有混合电极的锂离子电池的化成方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101212067A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 上海比亚迪有限公司 一种锂离子二次电池的化成方法
CN101212066A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种锂离子二次电池的化成方法
CN102324570A (zh) * 2011-09-07 2012-01-18 惠州Tcl金能电池有限公司 一种锂离子电池及其化成方法、制备方法
CN207799042U (zh) * 2017-12-29 2018-08-31 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种锂电池充放电设备测试电路及系统
CN108923072A (zh) * 2018-07-05 2018-11-30 中盐安徽红四方锂电有限公司 一种锂离子电池等压化成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101212066A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 比亚迪股份有限公司 一种锂离子二次电池的化成方法
CN101212067A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 上海比亚迪有限公司 一种锂离子二次电池的化成方法
CN102324570A (zh) * 2011-09-07 2012-01-18 惠州Tcl金能电池有限公司 一种锂离子电池及其化成方法、制备方法
CN207799042U (zh) * 2017-12-29 2018-08-31 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种锂电池充放电设备测试电路及系统
CN108923072A (zh) * 2018-07-05 2018-11-30 中盐安徽红四方锂电有限公司 一种锂离子电池等压化成方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110783632A (zh) * 2019-11-07 2020-02-11 蒋子杰 一种具有混合电极的锂离子电池的化成方法

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