CN110661050B - 一种改善锂离子电池化成界面的方法 - Google Patents

一种改善锂离子电池化成界面的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种改善锂离子电池化成界面的方法，1)、锂离子电池经过烘烤后，进行注液，共分为两次，一次注液时增大电芯的抽真空位，保证电芯内部的空气被除去，在电芯与电解液之间保持负压的状态下，利用氮气压进行多次循环注液，注液完成后电芯进行搁置，搁置结束后进行二次注液，抽负压，再利用氮气将电解液打入电芯内，二次注液后电芯进行高温陈化，将陈化后电芯上夹具，螺丝放两个垫片，拧紧，锂离子电池化成采用恒流充电，化成过程中，打开真空阀，搁置5min，再以0.2C恒流充电至3.34‑3.35V。该改善锂离子电池化成界面的方法，通过调整注液时及负压化成的真空度，来改善化成界面的不良“黑斑点”，同时提高了电芯的电化学性能，降低了其使用成本。

Description

一种改善锂离子电池化成界面的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池化成工序技术领域，具体为一种改善锂离子电池化成界面的方法。
背景技术
锂离子电池作为“二次”电池，其具有高比能量、长寿命、污染小、无记忆效应等优点，使其在乘用车、储能、叉车、船舶方面，拥有广阔的市场。在锂离子电池生产过程中，化成属于比较重要的工序，化成时负极片表面会形成一层固体电解质界面膜(SEI膜)，其SEI膜的好坏直接影响着电芯的循环寿命、安全性、热稳定性、自放电及内阻等电化学性能。因此，在保证电芯优良的电化学性能的前提下，要不断优化工艺，来改善导致电芯的性能不良的因素。电芯负压化成后负极片上出现少量的“黑斑点”，“斑点”的存在预示着化成界面的不良，进而电芯在使用过程中电化学性能均会降低，其使用寿命也会缩短，导致成本增加。注液和化成过程中气泡的存在影响SEI膜的形成质量，注液时气泡的存在影响极片的浸润程度，化成时气泡不能及时排出卷芯内部，影响锂离子迁移的阻力及路径。为了提高电芯的性能，需要将电芯内的气泡排出，才能生产出更优质的电芯。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种改善锂离子电池化成界面的方法，以解决上述背景技术中提出的电芯负压化成后负极片上出现少量的“黑斑点”，“斑点”的存在预示着化成界面的不良，进而电芯在使用过程中电化学性能均会降低，其使用寿命也会缩短，导致成本增加的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种改善锂离子电池化成界面的方法，具体步骤如下：
1)、锂离子电池经过烘烤后，进行注液，共分为两次；
2)、一次注液时增大电芯的抽真空位，保证电芯内部的空气被除去；
3)、在电芯与电解液之间保持负压的状态下，利用氮气压进行多次循环注液；
4)、注液完成后电芯进行搁置；
5)、搁置结束后进行二次注液，抽负压，再利用氮气将电解液打入电芯内；
6)、二次注液后电芯进行高温陈化；
7)、将陈化后电芯上夹具，螺丝放两个垫片，拧紧；
8)、锂离子电池化成采用恒流充电，分为小电流和大电流充电；
9)、化成过程中，温度维持在25±5℃，打开真空阀，保持真空度在-0.06～-0.08MPa，以0.05C恒流充电至3.22-3.24V，搁置5min，再以0.2C恒流充电至3.34-3.35V。
进一步的，所述注液采用(抽真空+保压+打氮气+保压+泄压)的方式，循环三次进行注液。
进一步的，所述增大抽真空位可以将卷芯内部的空气完全抽出，可以使极片很好的吸收电解液。
进一步的，所述一次未能将电解液注完，到二次注液时，中间需搁置一段时间，使电解液重分润湿极片，待二次注液时不冒液，二次注液原理与一次注液相同，均保持一定的真空度，利用氮气正压将电解液注入电芯内。
进一步的，所述注液结束后，将电芯转至陈化房，进行高温陈化，此过程的目的是使电解液更重分的浸润极片，陈化结束后，电芯将进行化成激活，过程中采用开口、负压的方式。
进一步的，所述化成时打开真空阀门，使注液口保持负压的状态，当电芯进行充电时，会产生气体，抽负压可以很好的将电芯内部的气体抽出。
进一步的，所述第一步充电时采用0.05C恒流充电180min，小电流充电目的使形成的SEI膜质量、界面更好，但此时SEI膜不稳定，需进一步充电。
进一步的，所述小电流与大电流中间搁置的目的是使两次充电有一个转换的过程，并消除电流转换时极化的作用。
进一步的，所述搁置结束后，以0.2C充电144min，电压升至3.35V左右，此时电压不易充至过高，防止析锂的产生，造成容量的不可逆降低。
进一步的，所述从化成开始至结束均维持在负压的状态，以保证内部产生的气体可以及时的抽出，不影响界面的形成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该改善锂离子电池化成界面的方法，在产线工艺的基础上进行验证的，正常工艺化成后的电芯拆解时发现，负极片上有不良“黑斑点”，初步分析可能是注液或者化成时的气体，未排出干净，导致化成时锂离子传输路径受阻，SEI膜未形成完整，使其电芯的电化学性能降低。因此，本专利从注液、化成两方面入手来改善化成的界面SEI膜，通过调整注液时及负压化成的真空度，来改善化成界面的不良“黑斑点”，同时提高了电芯的电化学性能，降低了其使用成本。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
实施例1
一种改善锂离子电池化成界面的方法，具体步骤如下：
1)、锂离子电池经过烘烤后，进行注液，共分为两次；
2)、一次注液时增大电芯的抽真空位，保证电芯内部的空气被除去；
3)、在电芯与电解液之间保持负压的状态下，利用氮气压进行多次循环注液；
4)、注液完成后电芯进行搁置；
5)、搁置结束后进行二次注液，抽负压，再利用氮气将电解液打入电芯内；
6)、二次注液后电芯进行高温陈化；
7)、将陈化后电芯上夹具，螺丝放两个垫片，拧紧；
8)、锂离子电池化成采用恒流充电，分为小电流和大电流充电；
9)、化成过程中，温度维持在25±5℃，打开真空阀，保持真空度在-0.06～-0.08MPa，以0.05C恒流充电至3.22-3.24V，搁置5min，再以0.2C恒流充电至3.34-3.35V。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是，所述注液采用(抽真空+保压+打氮气+保压+泄压)的方式，循环三次进行注液。
实施例3
本实施例与实施例1不同的是，所述增大抽真空位可以将卷芯内部的空气完全抽出，可以使极片很好的吸收电解液。
实施例4
本实施例与实施例1不同的是，所述一次未能将电解液注完，到二次注液时，中间需搁置一段时间，使电解液重分润湿极片，待二次注液时不冒液，二次注液原理与一次注液相同，均保持一定的真空度，利用氮气正压将电解液注入电芯内。
实施例5
本实施例与实施例1不同的是，所述注液结束后，将电芯转至陈化房，进行高温陈化，此过程的目的是使电解液更重分的浸润极片，陈化结束后，电芯将进行化成激活，过程中采用开口、负压的方式。
实施例6
本实施例与实施例1不同的是，所述化成时打开真空阀门，使注液口保持负压的状态，当电芯进行充电时，会产生气体，抽负压可以很好的将电芯内部的气体抽出。
实施例7
本实施例与实施例1不同的是，所述第一步充电时采用0.05C恒流充电180min，小电流充电目的使形成的SEI膜质量、界面更好，但此时SEI膜不稳定，需进一步充电。
实施例8
本实施例与实施例1不同的是，所述小电流与大电流中间搁置的目的是使两次充电有一个转换的过程，并消除电流转换时极化的作用。
实施例9
本实施例与实施例1不同的是，所述搁置结束后，以0.2C充电144min，电压升至3.35V左右，此时电压不易充至过高，防止析锂的产生，造成容量的不可逆降低。
实施例10
本实施例与实施例1不同的是，所述从化成开始至结束均维持在负压的状态，以保证内部产生的气体可以及时的抽出，不影响界面的形成。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种改善锂离子电池化成界面的方法，其特征在于：具体步骤如下：
1）、锂离子电池经过烘烤后，进行注液，共分为两次；
2）、一次注液时增大电芯的抽真空位，保证电芯内部的空气被除去；
3）、在电芯与电解液之间保持负压的状态下，利用氮气压进行多次循环注液；
4）、注液完成后电芯进行搁置；
5）、搁置结束后进行二次注液，抽负压，再利用氮气将电解液打入电芯内；
6）、二次注液后电芯进行高温陈化；
7）、将陈化后电芯上夹具，螺丝放两个垫片，拧紧；
8）、锂离子电池化成采用恒流充电，分为小电流和大电流充电；
9）、化成过程中，温度维持在25±5℃，打开真空阀，保持真空度在-0.06~-0.08MPa，以0.05C恒流充电至3.22-3.24V，搁置5min，再以0.2C恒流充电至3.34-3.35V。
2.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池化成界面的方法，其特征在于：所述一次注液采用抽真空、保压、打氮气、保压和泄压的方式。
3.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池化成界面的方法，其特征在于：所述一次注液未将电解液注完，到二次注液时，中间需搁置一段时间，使电解液充分润湿极片。
4.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池化成界面的方法，其特征在于：所述化成时打开真空阀门，使注液口保持负压的状态。
5.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池化成界面的方法，其特征在于：化成过程中采用0.05C恒流充电180min。
6.根据权利要求1所述的一种改善锂离子电池化成界面的方法，其特征在于：所述搁置结束后，以0.2C充电144min，电压升至3.35V左右。
7.根据权利要求4所述的一种改善锂离子电池化成界面的方法，其特征在于：从化成开始至结束均维持在负压的状态。
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