CN112433162A - 一种锂离子电池老化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池老化方法，其特征在于，包括以下操作步骤：步骤一：将锂离子电池预充电至预设电压后放置入高温环境下，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入高温环境至电压稳定的时间T1；步骤二：将锂离子电池转移至常温环境下，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入常温环境至电压稳定的时间T2和锂离子电池电压稳定后的电压U1；步骤三：锂离子电池电压稳定后，记录锂离子电池在常温环境下持续静置时间T3后的电压U2，依照得到的K值确定锂离子电池是否存在微短路和自放电的问题。本发明提供的锂离子电池老化方法能够有效缩短老化时间，也避免了锂离子电池在高温条件下的存放时间过程导致的锂离子电池胀气等问题。

Description

一种锂离子电池老化方法
技术领域
本发明属于锂离子电池测试方法，具体涉及一种锂离子电池老化方法。
背景技术
锂离子电池的生产工艺都包含老化步骤，老化的一般操作就是在电池装配注液完成后，第一次充放电化成后进行高温和常温放置，主要目的是稳定电芯电压，挑出K值不良的电芯；同时电池经过预化成工序后，电池内部石墨电极会形成一定量的SEI膜，但是此时SEI膜的结构紧密且孔隙小，将电池在高温下进行老化，将有助于SEI结构重组，形成宽松多孔的膜。
K值不良的电芯主要是电芯内部存在微短路，自放电大，容易造成低压不良，严重的具有爆炸的危险，一旦流入市场中，后果不堪设想。目前通常采用的老化方法是，将电芯充电至3.9V，然后在45℃下放置2天，再在常温下冷却2天，再存储2天。采用此种老化方法，存在着电芯电压下降过大的缺点，同时为了保证电池的充分老化，通常电池在高温条件下均放置较长的时间，由于在高温条件下的放置过长，容易导致电池胀气，不利于电池的后续使用。
发明内容
针对现有电池老化存在老化时间长和电池损耗的问题，本发明提供了一种锂离子电池老化方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明提供了一种锂离子电池老化方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将锂离子电池预充电至预设电压后放置入高温环境下，持续监测锂离子电池的电压，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入高温环境至电压稳定的时间T1；
步骤二：将锂离子电池转移至常温环境下，持续监测锂离子电池的电压，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入常温环境至电压稳定的时间T2和锂离子电池电压稳定后的电压U1；
步骤三：锂离子电池电压稳定后，记录锂离子电池在常温环境下持续静置时间T3后的电压U2，此时K值＝(U2-U1)/T3，依照得到的K值确定锂离子电池是否存在微短路和自放电的问题。
可选的，所述步骤一中，高温环境的温度为40℃～50℃。
可选的，所述步骤一中，锂离子电池的预充电条件为：充电电流为0.5C，满充电压4.4V或4.2V；截止电流0.01C、0.02C或0.05C。
可选的，所述步骤一中，判断锂离子电池电压稳定的条件为：单位时间的电压变化不超过±0.003V/s。
可选的，所述步骤二中，常温环境的温度为20℃～30℃。
可选的，所述步骤二中，判断锂离子电池电压稳定的条件为：单位时间的电压变化不超过±0.003V/s。
可选的，所述步骤三中，锂离子电池在常温环境下持续静置时间T3为44～52h。
可选的，所述步骤三中，当K值大于0.1时，则判定锂离子电池存在微短路和自放电的问题；当K值小于0.1时，则判定锂离子电池合格。
根据本发明提供的锂离子电池老化方法，将电池进行预充电后置于高温环境下，通过电压的稳定性变化确定电池是否已经完成了高温老化的过程，与现有设置固定老化时间的操作相比，本发明能够有效缩短老化时间，同时也避免了锂离子电池在高温条件下的存放时间过程导致的锂离子电池胀气等问题，另一方面，高温老化后将锂离子电池置于常温条件下后，待锂离子电池的电压稳定后再开始进行K值的测试，可避免温度变化对K值的影响，提高K值检测与锂离子电池自身缺陷的相关性，进而提高不良品判断的准确性。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种锂离子电池老化方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将锂离子电池预充电至预设电压后放置入高温环境下，持续监测锂离子电池的电压，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入高温环境至电压稳定的时间T1；
步骤二：将锂离子电池转移至常温环境下，持续监测锂离子电池的电压，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入常温环境至电压稳定的时间T2和锂离子电池电压稳定后的电压U1；
步骤三：锂离子电池电压稳定后，记录锂离子电池在常温环境下持续静置时间T3后的电压U2，此时K值＝(U2-U1)/T3，依照得到的K值确定锂离子电池是否存在微短路和自放电的问题。
根据本发明提供的锂离子电池老化方法，将电池进行预充电后置于高温环境下，通过电压的稳定性变化确定电池是否已经完成了高温老化的过程，与现有设置固定老化时间的操作相比，本发明能够有效缩短老化时间，同时也避免了锂离子电池在高温条件下的存放时间过程导致的锂离子电池胀气等问题，另一方面，高温老化后将锂离子电池置于常温条件下后，待锂离子电池的电压稳定后再开始进行K值的测试，可避免温度变化对K值的影响，提高K值检测与锂离子电池自身缺陷的相关性，进而提高不良品判断的准确性。
在一些实施例中，所述步骤一中，高温环境的温度为40℃～50℃。
若所述高温环境的温度过低，则难以起到高温老化的作用，影响SEI膜的重组；若所述高温环境的温度过高，则易引起锂离子电池的电解液和锂盐发生不可逆的分解，导致胀气和电池容量损失。
在一些实施例中，所述步骤一中，锂离子电池的预充电条件为：充电电流为0.5C，满充电压4.4V或4.2V；截止电流0.01C、0.02C或0.05C。
在一些实施例中，所述步骤一中，判断锂离子电池电压稳定的条件为：单位时间的电压变化不超过±0.003V/s。
在一些实施例中，所述步骤二中，常温环境的温度为20℃～30℃。
需要说明的是，所述常温环境根据锂离子电池所处的环境温度确定，具有较大的可选择范围。
在一些实施例中，所述步骤二中，判断锂离子电池电压稳定的条件为：单位时间的电压变化不超过±0.003V/s。
在一些实施例中，所述步骤三中，锂离子电池在常温环境下持续静置时间T3为44～52h。
若所述静置时间T3过长，则会导致老化时间的时间相应延长，不利于提高生产效率；若所述静置时间T3过短，则在计算K值的时候，由于分母部分过小导致电压的波动误差被放大，从而无法得到准确的K值，造成K值误判。
在一些实施例中，所述步骤三中，当K值大于0.1时，则判定锂离子电池存在微短路和自放电的问题；当K值小于0.1时，则判定锂离子电池合格。以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的锂离子电池老化方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将多个锂离子电池预充电至3.9V后放置入45℃的高温环境下，持续监测锂离子电池的电压，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入高温环境至电压稳定的时间T1；
步骤二：将锂离子电池转移至25℃常温环境下，持续监测锂离子电池的电压，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入常温环境至电压稳定的时间T2和锂离子电池电压稳定后的电压U1；
步骤三：锂离子电池电压稳定后，记录锂离子电池在常温环境下持续静置时间T3后的电压U2，此时K值＝(U2-U1)/T3，依照得到的K值确定锂离子电池是否存在微短路和自放电的问题，当K值大于0.1时，则判定锂离子电池存在微短路和自放电的问题；当K值小于0.1时，则判定锂离子电池合格。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的锂离子电池老化方法，包括实施例1大部分操作步骤，其不同之处在于：
步骤一中，将多个锂离子电池预充电至3.9V后放置入50℃的高温环境下；
步骤二中，将锂离子电池转移至20℃常温环境下。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的锂离子电池老化方法，包括实施例1大部分操作步骤，其不同之处在于：
本实施例用于说明本发明公开的锂离子电池老化方法，包括实施例1大部分操作步骤，其不同之处在于：
步骤一中，将多个锂离子电池预充电至3.9V后放置入55℃的高温环境下；
步骤二中，将锂离子电池转移至25℃常温环境下。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的锂离子电池老化方法，包括以下操作步骤：
步骤一：将多个锂离子电池预充电至3.9V后放置入45℃的高温环境下，持续放置2天；
步骤二：将锂离子电池转移至25℃常温环境下，持续放置2天，记录锂离子电池在常温环境下持续静置时间2天后的电压U1，再持续静置时间2天后的电压U2，此时K值＝(U2-U1)/2d，依照得到的K值确定锂离子电池是否存在微短路和自放电的问题，当K值大于0.1时，则判定锂离子电池存在微短路和自放电的问题；当K值小于0.1时，则判定锂离子电池合格。
对比例2
本对比例用于对比说明本发明公开的锂离子电池老化方法，包括对比例2中大部分的操作步骤，其不同之处在于：
步骤一中，将多个锂离子电池预充电至3.9V后放置入55℃的高温环境下，持续放置2天。
性能测试
挑选出上述实施例1～3和对比例1、2中老化测试合格的锂离子电池进行如下性能测试：
将实施例1～3得到的良品锂离子电池的T1、T2和T3分别得到平均值，将T1、T2和T3相加得到老化的平均时间T4。
将实施例1～3和对比例1、2得到的良品锂离子电池进行电池循环测试，得到各组电池经过100周、500周充放电循环的平均容量保持率。
得到的测试结果填入表1。
表1
Figure BDA0002742866750000051
Figure BDA0002742866750000061
从表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的老化方法能够有效缩短老化时间，同时，由于在高温条件下的老化时间缩短，能够减少锂离子电池不可逆容量的减少，得到的良品电池具有较好的循环性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂离子电池老化方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
步骤一：将锂离子电池预充电至预设电压后放置入高温环境下，持续监测锂离子电池的电压，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入高温环境至电压稳定的时间T1；
步骤二：将锂离子电池转移至常温环境下，持续监测锂离子电池的电压，待锂离子电池的电压稳定后，记录锂离子电池放入常温环境至电压稳定的时间T2和锂离子电池电压稳定后的电压U1；
步骤三：锂离子电池电压稳定后，记录锂离子电池在常温环境下持续静置时间T3后的电压U2，此时K值＝(U2-U1)/T3，依照得到的K值确定锂离子电池是否存在微短路和自放电的问题。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池老化方法，其特征在于，所述步骤一中，高温环境的温度为40℃～50℃。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池老化方法，其特征在于，所述步骤一中，锂离子电池的预充电条件为：充电电流为0.5C，满充电压4.4V或4.2V；截止电流0.01C、0.02C或0.05C。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池老化方法，其特征在于，所述步骤一中，判断锂离子电池电压稳定的条件为：单位时间的电压变化不超过±0.003V/s。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池老化方法，其特征在于，所述步骤二中，常温环境的温度为20℃～30℃。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池老化方法，其特征在于，所述步骤二中，判断锂离子电池电压稳定的条件为：单位时间的电压变化不超过±0.003V/s。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池老化方法，其特征在于，所述步骤三中，锂离子电池在常温环境下持续静置时间T3为44～52h。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池老化方法，其特征在于，所述步骤三中，当K值大于0.1时，则判定锂离子电池存在微短路和自放电的问题；当K值小于0.1时，则判定锂离子电池合格。
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