CN111129627A - 改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，包括如下步骤：第一步：将注液后电芯进行静置，同时取若干电芯置于Arbin测试系统中进行电压测定，绘制电压与时间曲线图；第二步：电芯静置后放入夹具化成设备，进行化成。本发明能够精确监测电芯内部电解液浸润状态，保证浸润效果。夹具化成过程中，通过对电芯抽气，可使得电芯内部各层界面紧密接触，保证电芯受力、受热均匀。

Description

改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺及其方法。
背景技术
近年来，随着锂离子电池在新能源汽车、储能系统以及3C类产品中的不断深入运用，对于锂离子电池的研究也由已有的外部电性能测试深入到内部结构的研究。消费类锂电池多采用铝塑封装壳，其尺寸和厚度可随着设计要求的改变而改变，且相对于铝壳，铝塑膜有更低的面密度，在能量密度上有更高的提升。但是，在生产过程中我们发现，由于铝塑外壳硬度较铝壳低，纵横比较大的电池在循环过程中容易发生变形倾向，其变形沿长度方向呈拱形改变，这会使电池超厚，不能满足设计要求。
中国专利201210371810.9公开了一种锂离子软包电池的化成方法，该方法主要通过在二氧化碳气氛下注入电解液，经过搁置一段时间后对电池充电至饱和状态，然后对电池进行放电，再对电池进行充电至半饱和状态，但是该方法存在极片间存在的气体无法完全排出，增大电池形变，不能形成良好的SEI膜影响电池的电性能等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺及其方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：将注液后电芯进行静置，同时取若干电芯置于Arbin测试系统中进行电压测定，绘制电压与时间曲线图；
第二步：电芯静置后放入夹具化成设备，进行化成，在一次充电的操作中，电流的大小为0.05-0.3C，充至电芯容量保持在3％-7％SOC，在二次充电的操作中，电流的大小为0.7-1.5C，充至电芯容量保持在49％-75％SOC，在二次充电后，将电芯取下放置于恒温恒湿环境中抽真空，真空度保持在-60Kpa到-95 Kpa，随后将电芯重新置于夹具化成设备中，在三次充电的操作中，电流大小为0.1-0.5C，充至电芯容量保持在50％-80％SOC，最后，夹具对电芯进行冷压，其温度为25℃，压力0.2-2MPa/2pcs,时间为5-10分钟。
优选地，在步骤二充电过程中，夹具温度为40℃-90℃，夹具对电芯本体施加的压力为0.2-2MPa/pcs，充电制式为阶梯恒流充电。
本发明的有益效果是:本发明能够精确监测电芯内部电解液浸润状态，保证浸润效果。夹具化成过程中，通过对电芯抽气，可使得电芯内部各层界面紧密接触，保证电芯受力、受热均匀。同时，本发明采用“小电流-大电流-小电流”三段式化成方式，可以形成良好的SEI膜。综上，本发明可有效提高锂电池电化学性能，减小电池在循环过程中的厚度变形，降低厚度膨胀率，避免电池失效。
附图说明
图1a和图1b分别为本发明实施例5中本发明化成工艺电池的常温循环；
图2a和图2b分别为本发明实施例5中常规化成方式电池的常温循环。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，包括如下步骤：电芯注液后使用Arbin系统监测静置电芯电压、使用夹具化成设备在特定压力、温度及充电制式下进行化成。
其中，静置的时间为Arbin曲线斜率为1时；
在锂电池化成的操作中，夹具温度为40℃，夹具对电芯本体施加的压力为 2Mpa/2pcs，其充电制式为阶梯恒流充电。在一次充电操作中，电流大小为0.05 C，将电芯充至3％SOC。在二次充电操作中，电流大小为0.7C，将电芯充至49％ SOC。在二次充电后，将电芯取下放置于恒温恒湿环境中抽真空，真空度保持在 -60Kpa，随后重新置于夹具化成设备中。在三次充电操作中，电流大小为0.1C，将电芯充至50％SOC。夹具对电芯进行冷压，其温度为25℃，压力为2MPa/2pcs, 时间为5分钟。
实施例2
一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，包括如下步骤：电芯注液后使用Arbin系统监测静置电芯电压、使用夹具化成设备在特定压力、温度及充电制式下进行化成。
其中，静置的时间为Arbin曲线斜率为0.5时；
在锂电池化成的操作中，夹具温度为60℃，夹具对电芯本体施加的压力为 1Mpa/2pcs，其充电制式为阶梯恒流充电。在一次充电操作中，电流大小为0.1 C，将电芯充至5％SOC。在二次充电操作中，电流大小为1C，将电芯充至65％SOC。在二次充电后，将电芯取下放置于恒温恒湿环境中抽真空，真空度保持在-80 Kpa，随后重新置于夹具化成设备中。在三次充电操作中，电流大小为0.3C，将电芯充至70％SOC。夹具对电芯进行冷压，其温度为25℃，压力为1MPa/2pcs, 时间为8分钟。
实施例3
一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，包括如下步骤：电芯注液后使用Arbin系统监测静置电芯电压、使用夹具化成设备在特定压力、温度及充电制式下进行化成。
其中，静置的时间为Arbin曲线斜率为0时；
在锂电池化成的操作中，夹具温度为90℃，夹具对电芯本体施加的压力为0.2MPa/2pcs，其充电制式为阶梯恒流充电。在一次充电操作中，电流大小为 0.3C，将电芯充至7％SOC。在二次充电操作中，电流大小为1.5C，将电芯充至75％SOC。在二次充电后，将电芯取下放置于恒温恒湿环境中抽真空，真空度保持在-95Kpa，随后重新置于夹具化成设备中。在三次充电操作中，电流大小为0.5C，将电芯充至80％SOC。夹具对电芯进行冷压，其温度为25℃，压力为0.2MPa/2pcs,时间为10分钟。
实施例4
一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，包括如下步骤：电芯注液后使用Arbin系统监测静置电芯电压、使用夹具化成设备在特定压力、温度及充电制式下进行化成。
其中，静置的时间为Arbin曲线斜率为0时；
在锂电池化成的操作中，夹具温度为40℃，夹具对电芯本体施加的压力为0.2MPa/2pcs，其充电制式为阶梯恒流充电。在一次充电操作中，电流大小为 0.3C，将电芯充至5％SOC。在二次充电操作中，电流大小为1.5C，将电芯充至65％SOC。在二次充电后，将电芯取下放置于恒温恒湿环境中抽真空，真空度保持在-95Kpa，随后重新置于夹具化成设备中。在三次充电操作中，电流大小为0.5C，将电芯充至70％SOC。夹具对电芯进行冷压，其温度为25℃，压力为0.2MPa/2pcs,时间为10分钟。
实施例5
一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，包括如下步骤：电芯注液后使用Arbin系统监测静置电芯电压、使用夹具化成设备在特定压力、温度及充电制式下进行化成。
其中，静置的时间为Arbin曲线斜率为0时；
在锂电池化成的操作中，夹具温度为65℃，夹具对电芯本体施加的压力为 2MPa/2pcs，其充电制式为阶梯恒流充电。在一次充电操作中，电流大小为0.1 C，将电芯充至5％SOC。在二次充电操作中，电流大小为0.7C，将电芯充至65％ SOC。在二次充电后，将电芯取下放置于恒温恒湿环境中抽真空，真空度保持在 -95Kpa，随后重新置于夹具化成设备中。在三次充电操作中，电流大小为0.1C，将电芯充至70％SOC。夹具对电芯进行冷压，其温度为25℃，压力为2MPa/2pcs, 时间为5分钟。
将按照实施例5化成工艺化成后的电池和按照常规化成工艺化成后的电池分别进行常温循环测试，结果如图1a、图1b和图2a、图2b可以看出，本发明的化成工艺可以有效提高全电池的循环性能，降低厚度膨胀。
实施例6
一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，包括如下步骤：电芯注液后使用Arbin系统监测静置电芯电压、使用夹具化成设备在特定压力、温度及充电制式下进行化成。
其中，静置的时间为Arbin曲线斜率为0时；
在锂电池化成的操作中，夹具温度为90℃，夹具对电芯本体施加的压力为 1MPa/2pcs，其充电制式为阶梯恒流充电。在一次充电操作中，电流大小为0.05 C，将电芯充至5％SOC。在二次充电操作中，电流大小为0.7C，将电芯充至65％ SOC。在二次充电后，将电芯取下放置于恒温恒湿环境中抽真空，真空度保持在 -95Kpa，随后重新置于夹具化成设备中。在三次充电操作中，电流大小为0.1C，将电芯充至70％SOC。夹具对电芯进行冷压，其温度为25℃，压力为1MPa/2pcs, 时间为8分钟。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：将注液后电芯进行静置，同时取若干电芯置于Arbin测试系统中进行电压测定，绘制电压与时间曲线图；
第二步：电芯静置后放入夹具化成设备，进行化成，在一次充电的操作中，电流的大小为0.05-0.3C，充至电芯容量保持在3％-7％SOC，在二次充电的操作中，电流的大小为0.7-1.5C，充至电芯容量保持在49％-75％SOC，在二次充电后，将电芯取下放置于恒温恒湿环境中抽真空，真空度保持在-60Kpa到-95Kpa，随后将电芯重新置于夹具化成设备中，在三次充电的操作中，电流大小为0.1-0.5C，充至电芯容量保持在50％-80％SOC，最后，夹具对电芯进行冷压，其温度为25℃，压力0.2-2MPa/2pcs,时间为5-10分钟。
2.根据权利要求1所述的改善软包锂离子电池循环厚度膨胀的化成工艺，其特征在于：在步骤二充电过程中，夹具温度为40℃-90℃，夹具对电芯本体施加的压力为0.2-2MPa/pcs，充电制式为阶梯恒流充电。
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