CN111082149A - 一种锂离子电池的化成方法 - Google Patents

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李亚辉
龙海涛
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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池的化成方法，包括依次对电池进行恒流充电和脉冲化成，所述恒流充电的方法包括将电池恒流充电至2.75‑3.5V，所述脉冲化成的方法包括将电池先恒流充电，停止充电，再反向进行恒流充电，停止充电，如此循环直至充电容量占设计容量50%‑100%或者电压达到2.8‑4.2V。与现有化成方式相比，采用短时间、小电流充电、反向充电的方式交替进行脉冲化成，迅速消除或减小极化，大大消除充电带来的浓差极化；同时让锂离子电池负极表面形成更稳定、致密的SEI膜，循环性能得到更大的提升。

Description

一种锂离子电池的化成方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种锂离子电池的化成方法。
背景技术
目前，全球资源困乏，污染严重，发展清洁能源迫在眉睫。建立清洁、安全、高校、经济的能源体系，降低油耗汽车对于不可再生石油资源的依赖，实现可持续发展是我国的方针路线。锂离子电池作为石油资源的替代者被广泛关注。近年来，我国锂离子发展主要集中于两个方面：一是作为汽车、轮船、飞行器等运输工具的动力电源和储能装备；二是应用于手机、电脑等电子设备。
随着日益提升的生活水平，对于锂离子电池的电性能的要求也越来越高。锂离子电池的循环性能成为衡量其质量的关键指标之一。的为了满足锂离子电池的循环性能要求，现有的方案是通过材料改善、调整电解液添加剂、优化电池内部结构等诸多方式来改善锂离子电池的循环性能。这些方式在改善锂离子的循环性能上取得了一定的成就，但是，随着用电设备的耐久性要求的不断提高，面对客户对电芯循环性能要求的日益提升，现有的锂离子电池的循环性能已经无法满足客户要求，锂离子电池的循环性能仍需提高。
发明内容
有鉴于此，本发明期望提供一种锂离子电池的化成方法，对电池采用充电、放电的方式交替进行脉冲化成，通过脉冲技术大大消除充电带来的浓差极化，形成更稳定、致密的SEI膜，循环性能得到更大的提升。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种锂离子电池的化成方法，依次对电池进行恒流充电和脉冲化成，所述恒流充电的方法包括将电池恒流充电至2.75-3.5V，所述脉冲化成的方法包括将电池先恒流充电，停止充电，再反向进行恒流充电，停止充电，如此循环直至充电容量占设计容量50%-100%或者电压达到2.8-4.2V。
进一步地，所述恒流充电至2.75-3.5V时的电流和所述脉冲化成时恒流充电的电流均保持在0.2C-1C。
进一步地，所述脉冲化成时反向恒流充电电流保持在0C-1C。
进一步地，所述脉冲化成单次充电时间保持在0-100s。
进一步地，所述脉冲化成单次充电后休息时间为0-50s。
进一步地，所述脉冲化成的总时间不超过5h。
上述任一种锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池的正极主材由LiCoO2、LiMnO2、LiNixCoyMnzO2、LiFePO4其中的一种或几种组成。
上述任一种锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池的负极主材由天然石墨、人造石墨、硅碳材料的一种或几种组成。
上述任一种锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池是圆柱电池、软包电池或者方形电池的一种。
上述任一种锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池是液态电池、半固态电池、准固态电池或全固态电池。
本发明有益效果如下：
本发明提供一种锂离子电池的化成方法，与现有化成方式相比，采用短时间、小电流充电、反向充电的方式交替进行脉冲化成，迅速消除或减小极化，大大消除充电带来的浓差极化；同时让锂离子电池负极表面形成更稳定、致密的SEI膜，循环性能得到更大的提升。
具体实施方式
本发明具体实施方式的核心在于提供一种锂离子电池的化成方法，依次对电池进行恒流充电和脉冲化成，所述恒流充电的方法包括将电池恒流充电至2.75-3.5V，所述脉冲化成的方法包括将电池先恒流充电，停止充电，再反向进行恒流充电，停止充电，如此循环直至充电容量占设计容量50%-100%或者电压达到2.8-4.2V。
进一步地，所述恒流充电至2.75-3.5V时的电流和所述脉冲化成时恒流充电的电流均保持在0.2C-1C。
进一步地，所述脉冲化成时反向恒流充电电流保持在0C-1C。
进一步地，所述脉冲化成单次充电时间保持在0-100s。
进一步地，所述脉冲化成单次充电后休息时间为0-50s。
进一步地，所述脉冲化成的总时间不超过5h。
上述任一种锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池的正极主材由LiCoO2、LiMnO2、LiNixCoyMnzO2、LiFePO4其中的一种或几种组成。
上述任一种锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池的负极主材由天然石墨、人造石墨、硅碳材料的一种或几种组成。
上述任一种锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池是圆柱电池、软包电池或者方形电池的一种。
上述任一种锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池是液态电池、半固态电池、准固态电池或全固态电池。
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合实施例对本发明的实现进行详细阐述，所附实施例仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
本发明所述具体实施例及对比例均采用三元NCM正极主材搭配人造石墨体系制备锂离子电池，化成前、后均使用现有技术常规工艺制作。
对比例：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.85V。该批电池在流转时标记为X批。
实施例1：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以0.2C的电流充电1s，停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为A批。
实施例2：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以0.2C的电流充电0.9s，停止充电，搁置30s，再以0.01C反向进行恒流充电0.1s，然后停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为B批。
实施例3：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以0.2C的电流充电5s，停止充电，搁置30s，再以0.01C反向进行恒流充电0.5s，然后停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为C批。
实施例4：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以0.2C的电流充电5s，停止充电，搁置30s，再以0.01C反向进行恒流充电1s，然后停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为D批。
实施例5：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以0.2C的电流充电10s，停止充电，搁置30s，再以0.01C反向进行恒流充电0.5s，然后停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为E批。
实施例6：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以0.5C的电流充电5s，停止充电，搁置30s，再以0.01C反向进行恒流充电0.5s，然后停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为F批。
实施例7：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以0.7C的电流充电5s，停止充电，搁置30s，再以0.01C反向进行恒流充电0.5s，然后停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为G批。
实施例8：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以1C的电流充电5s，停止充电，搁置30s，再以0.01C反向进行恒流充电0.5s，然后停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为H批。
实施例9：
将注液搁置完毕后的一批电池放置在化成柜上，在25℃下，以0.2C的电流进行恒流充电，直至电池两端电压为3.0V，继续将上述电池进行恒流脉冲充电，先将电池以0.5C的电流充电5s，停止充电，搁置30s，再以0.05C反向进行恒流充电0.5s，然后停止充电，搁置30s，如此循环直至电池两端电压为3.85V时停止充电，结束整个充电过程。该批电池在流转时标记为I批。
将上述经过不同脉冲化成流程及常规化成方法得到的A-I及X批电池经过老化、静置、分容后，挑选容量、内阻相近的不同批次电池各一只，依次记为A1、B1、C1、D1、E1、F1、G1、H1、I1及X1。进行25℃下，0.5C充电、1C放电的循环测试试验，记录当各自电池剩余容量均降至初始容量的80%时的循环周数如下表：
表1 不同化成方法达到相同寿命时的循环周数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由上表可以看出，使用现有技术常规化成方法制备的电池剩余容量降至初始容量的80%时跑了849圈循环，而使用本发明脉冲化成法同样的寿命时跑了978-1389圈，电池循环性能提升15%-64%。
以上涉及到的公知常识内容不作详细描述，本领域的技术人员能够理解。
以上所述仅为本发明的一些具体实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：依次对电池进行恒流充电和脉冲化成，所述恒流充电的方法包括将电池恒流充电至2.75-3.5V，所述脉冲化成的方法包括将电池先恒流充电，停止充电，再反向进行恒流充电，停止充电，如此循环直至充电容量占设计容量50%-100%或者电压达到2.8-4.2V。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述恒流充电至2.75-3.5V时的电流和所述脉冲化成时恒流充电的电流均保持在0.2C-1C。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述脉冲化成时反向恒流充电电流保持在0C-1C。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述脉冲化成单次充电时间保持在0-100s。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述脉冲化成单次充电后休息时间为0-50s。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述脉冲化成的总时间不超过5h。
7.如据权利要求1-6中所述的任一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述锂离子电池的正极主材由LiCoO2、LiMnO2、LiNixCoyMnzO2、LiFePO4其中的一种或几种组成。
8.如据权利要求1-6中所述的任一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述锂离子电池的负极主材由天然石墨、人造石墨、硅碳材料的一种或几种组成。
9.如据权利要求1-6中所述的任一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述锂离子电池是圆柱电池、软包电池或者方形电池的一种。
10.如据权利要求1-6中所述的任一种锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述锂离子电池是液态电池、半固态电池、准固态电池或全固态电池。
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