CN111446504A - 一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，包括以下步骤：1)将应用于此高电压软包电池的电解液，在露点小于‑45℃的环境下将上述特征的电解液进行注液、封边后，用60℃～80℃的温度进行老化96h～120h；2)将老化完成的上述封边过的电解液取出，并冷却至室温，按常规工艺进行抽气封；3)对抽气封完毕的电解液进行化成、分容处理。本发明的电解液老化时间及化成电流大小，可实际根据单体容量的大小和测试柜精度的高低，进行调节，但不能低于最少值，本发明采用其定制的高电压电解液，根据实验验证，化成效果良好，常规性能合格，高温性能优于使用常规电解液及常规化成分容电池的性能。

Description

一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法。
背景技术
锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池，与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的，锂电池的发明者是爱迪生，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以，锂电池长期没有得到应用，随着二十世纪末微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求，锂电池随之进入了大规模的实用阶段。
近两年来，随着国家对电池能量密度要求的提高，一方面采用高镍高压实的材料，另一方面采用两元的高电压材料。然而，其高电压材料对电解液、对生产工艺要求比较苛刻，若找不到合适的材料及工艺，一方面高电压会分解电解液的溶剂；另一方面高电压电池在循环时易涨气，特别是在高温环境中，前期电池内残存的微量水分、不致密的SEI膜，会不断消耗锂源，严重影响电池性能的发挥。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，不仅解决了高电压电池的电解液易分解产气、电池内杂质不易分解，生成的SEI膜不致密、不稳定的问题，还大大缩短了电池生产周期、降低了员工的劳动强度，提高了生产效率，降低了生产成本。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将应用于此高电压软包电池的电解液，在露点小于-45℃的环境下将上述特征的电解液进行注液、封边后，用60℃～80℃的温度进行老化96h～120h；
2)将老化完成的上述封边过的电解液取出，并冷却至室温，按常规工艺进行抽气封；
3)对抽气封完毕的电解液进行化成处理；
4)对化成完毕的电池进行分容处理。
优选的，所述的电解液中含有1％-5％的六氟异丙醇的高压成膜剂、1.5％-3.5％的稳定剂七甲基二硅氮烷和六甲基二硅氮烷中的一种或两种。
优选的，所述化成工艺需要在压力为2.0Kg/cm2～2.5Kg/cm2，温度为35℃～45℃之间进行。
优选的，所述的化成工艺为三步恒流充电法，其中第一步恒流充电的电流为0.005C～0.01C,保护终止电压为3.5V～3.7V；第二步恒流充电的电流为0.1C～0.3C,保护终止电压为4.0V～4.2V；第三步恒流充电的电流为0.3C～0.7C,保护终止电压为5.0V～5.1V。
优选的，所述分容工艺为三步恒流恒压充电法，其中第一步恒流恒压充电的电流为0.3C～0.7C,充电保护终止电压为4.7V～4.8V，放电电流为电流为0.3C～0.7C,放电保护终止电压为3.3V～3.5V；第二步恒流恒压充电的电流为0.3C～1C,充电保护终止电压为5.0V～5.1V,放电电流为电流为0.5C～1C,放电保护终止电压为2.8V～3.3V。
本发明的重点在于：1：使用含有1％-5％的高压成膜剂，1.5％-3.5％的稳定剂的电解液；2：在注液后，采用60℃～80℃的温度进行老化96h～120h；3：在化成前直接进行抽气封；4：第一步的化成电流为0.005C～0.01C,保护终止电压为3.5V～3.7V；第二步电流为0.1C～0.3C,保护终止电压为4.0V～4.2V；第三步电流为0.3C～0.7C,保护终止电压为5.0V～5.1V；化成结束后，直接分容，无需在次进行抽气封和常温或高温老化；5：分容第一步的终止电压为3.3V～3.5V。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，具备以下有益效果：
本发明的电解液老化时间及化成电流大小，可实际根据单体容量的大小和测试柜精度的高低，进行调节，但不能低于最少值，本发明采用其定制的高电压电解液，及其快速化成分容方法，根据实验验证，化成效果良好，常规性能合格，高温性能优于使用常规电解液及常规化成分容电池的性能。
附图说明
图1为实施例1与常规电池首次充放电效率对比图；
图2为实施例1与常规电池高温7天存储容量保持率与恢复率对比图；
图3为实施例1与常规电池高温7天存储前后内阻变化对比图；
图4为实施例1与常规电池高温1C充放电循环变化对比图；
图5为实施例2与常规电池首次充放电效率对比图；
图6为实施例2与常规电池高温7天存储容量保持率与恢复率对比图；
图7为实施例2与常规电池高温7天存储前后内阻变化对比图；
图8为实施例2与常规电池高温1C充放电循环变化对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
1：应用于此高电压软包电池的电解液，含有1.5％的成膜剂六氟异丙醇、1.5％的稳定剂六甲基二硅氮烷；
2：在露点小于-45℃的环境下将上述特征的电解液进行注液、封边后，采用60℃的温度进行老化96h；
3：取出冷却至室温后，按常规工艺进行抽气封；
4：在压力为2.0Kg/cm2，温度为38℃，先进行化成，化成工艺为：第一步恒流充电的电流为0.01C,保护终止电压为3.5V；第二步恒流充电的电流为0.1C,保护终止电压为4.1V；第三步恒流充电的电流为0.3C,保护终止电压为5.0V；
5：分容工艺为：第一步恒流恒压充电的电流为0.3C,充电保护终止电压为4.7V,放电电流为电流为0.3C,放电保护终止电压为3.3V；第二步恒流恒压充电的电流为0.5C,充电保护终止电压为5.0V,放电电流为电流为0.5C,放电保护终止电压为3.0V；
电池首效发挥达到85.34％,使用常规电解液及常规化成分容的电池，首效发挥为85.02％,而且离散度也比本实施例的电池大；电池高温60℃存储7天，容量荷保率为95.74％,内阻变化率为7.62％，常规电池容量荷保率为94.12％,内阻变化率为10.28％；高温45度，1C充放循环，循环300周，容量保持率为95.71％,常规电池容量保持率为93.02％。
实施例二：
1：应用于此高电压软包电池的电解液，含有3％的成膜剂六氟异丙醇、2.5％的稳定剂六甲基二硅氮烷；
2：在露点小于-45℃的环境下将上述特征的电解液进行注液、封边后，采用60℃的温度进行老化108h；
3：取出冷却至室温后，按常规工艺进行抽气封；
4：在压力为2.5Kg/cm2，温度为45℃，先进行化成，化成工艺为：第一步恒流充电的电流为0.01C,保护终止电压为3.5V；第二步恒流充电的电流为0.1C,保护终止电压为4.1V；第三步恒流充电的电流为0.3C,保护终止电压为5.0V；
5：分容工艺为：第一步恒流恒压充电的电流为0.3C,充电保护终止电压为4.7V,放电电流为电流为0.3C,放电保护终止电压为3.3V；第二步恒流恒压充电的电流为0.5C,充电保护终止电压为5.0V,放电电流为电流为0.5C,放电保护终止电压为3.0V；
电池首效发挥达到85.67％,使用常规电解液及常规化成分容的电池，首效发挥为84.71％,而且离散度也比本实施例的电池大；电池高温60℃存储7天，容量荷保率为95.71％,内阻变化率为7.57％，常规电池容量荷保率为94.12％,内阻变化率为10.28％；高温45度，1C充放循环，循环300周，容量保持率为94.74％,常规电池容量保持率为93.02％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将应用于此高电压软包电池的电解液，在露点小于-45℃的环境下将上述特征的电解液进行注液、封边后，用60℃～80℃的温度进行老化96h～120h；
2)将老化完成的上述封边过的电解液取出，并冷却至室温，按常规工艺进行抽气封；
3)对抽气封完毕的电解液进行化成处理；
4)对化成完毕的电池进行分容处理。
2.根据权利要求1所述的一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，其特征在于，所述的电解液中含有1％-5％的六氟异丙醇的高压成膜剂、1.5％-3.5％的稳定剂七甲基二硅氮烷和六甲基二硅氮烷中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，其特征在于，所述化成工艺需要在压力为2.0Kg/cm2～2.5Kg/cm2，温度为35℃～45℃之间进行。
4.根据权利要求1所述的一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，其特征在于，所述的化成工艺为三步恒流充电法，其中第一步恒流充电的电流为0.005C～0.01C,保护终止电压为3.5V～3.7V；第二步恒流充电的电流为0.1C～0.3C,保护终止电压为4.0V～4.2V；第三步恒流充电的电流为0.3C～0.7C,保护终止电压为5.0V～5.1V。
5.根据权利要求1所述的一种使用高电压电解液软包电池的快速化成分容方法，其特征在于，所述分容工艺为三步恒流恒压充电法，其中第一步恒流恒压充电的电流为0.3C～0.7C,充电保护终止电压为4.7V～4.8V，放电电流为电流为0.3C～0.7C,放电保护终止电压为3.3V～3.5V；第二步恒流恒压充电的电流为0.3C～1C,充电保护终止电压为5.0V～5.1V,放电电流为电流为0.5C～1C,放电保护终止电压为2.8V～3.3V。
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