CN112652821A - 一种锂电池的老化方法 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池的老化方法，在锂电池的老化制造步骤中：锂电池老化采用设定的高温微波处理，高温微波老化处理锂电池的老化方法是：将注液并封口后的锂电池放入高温40‑‑45℃的微波老化装置中微波处理8‑10h，微波装置的功率为5‑100W，微波的频率为5‑50KHZ。本发明采用微波对锂电池进行老化处理，使注液后的电解液加速进入极片与隔膜的孔隙当中，缩短极片与电解液的浸润时间，增加隔膜的保液能力；以及，锂电池老化采用预设强度的高温微波老化进行处理，以活化负极表面，提高SEI膜致密性。该方法优化了老化时间，有效缩短了生产流程，提高了生产效率，降低了锂电池生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池老化方法，特别是涉及一种锂电池的高温微波老化方法。
背景技术
随着锂电池行业的发展，竞争越来越激烈，行业利润越来越低。各公司都在寻求方法，在保证锂电池质量的前提下，缩短锂电池生产时间，简化锂电池生产工艺，降低电池生产成本。目前市场上通用的锂电池容量筛选流程为：锂电池经过化成后需要做分容，分容是将化成后的电池上检测柜充放电，按放电容量分档区分下柜；然后做老化，根据老化后锂电池状态出货。其中分容过程需要人工上下柜，且上检测柜充放电时间较长，因此造成人工成本高、生产周期长，库存锂电池积压，并且分容设备所需投入资金量大，造成生产成本的增加，检测过程电力消耗巨大，不利于节能。在传统的锂电池制造过程中，锂电池注入电解液后，锂电池化成后锂电池老化需要3-7天，这个工序极大增长了生产周期。
发明内容
针对现有技术人工成本高、生产周期长，库存锂电池积压等诸多不足，本发明提供一种通过高温微波老化的方法，优化锂电池的老化时间，有效的缩短生产流程，提高生产效率，降低锂电池生产成本的锂电池老化方法。
实现上述目的采用以下技术方案：
一种锂电池的老化方法，在锂电池的老化制造步骤中：锂电池老化采用设定的高温微波处理，用高温微波处理锂电池的老化方法是：将注液并封口后的锂电池放入高温40--45℃的微波老化装置中微波处理8-10h，微波装置的功率为5-100W，微波的频率为5-50KHZ。
作为优选方案
将预化、化成后的锂电池放入高温40-45℃的微波老化装置中8-12小时，装置的功率为5-100W，微波的频率为5-50KHZ。
所述微波老化装置是固体传播的微波发生装置、气体传播的微波发生装置、利用货架的微波传播装置的一种，对放于货架的锂电池进行高温微波老化处理。
所述的微波波长为：50mm-500mm之间
所述高温微波老化处理锂电池的老化处理时间为8小时，微波装置的功率为80W，微波的频率为20KHZ。
锂电池老化时，用电压降K值描述电芯自放电速率的物理量，其计算方法为两次测试的开路电压差除以两次电压测试的时间间隔△t，公式为：K =（OCV2-OCV1）/△t 。
电压降Ｋ值跟时间ｔ、充电状态以及温度Ｔ成函数关系。
所说的老化方法主要有三个工艺参数：高温微波老化的磷酸铁锂电池充电状态；高温微波老化保存温度；高温微波老化时间。
磷酸铁锂电池老化具体步骤是：
正极材料和负极材料分别经搅拌、涂布、分切后制成正极片和负极片；
电池叠片焊接入壳：用叠片机将正极片与负极片进行叠加成半成品，用叠好的半成品用焊接机进行极耳加工，之后用准备好的铝塑壳把半成品电池包装好进行烘烤；
电池注液：烘烤后向电池芯内注入电解液，封口，得到注液后带电的锂离子电池并带好极耳套避免打火短路；
电池搁置：将注液后带电的锂离子电池放入高温43℃的微波老化装置微波处理10h，微波装置的功率介于90W，微波的频率介于45KHZ；
电池预充；根据设定的电容，以恒流电流步骤电池搁置微波处理后的电池充电至设定电压；
电池老化：将预充后的电池放入高温45℃的微波老化装置中处理12h，微波装置功率为70W，微波的频率为50KHZ；
电池化成：根据设定的电容60000mAh，以恒流恒压电流、恒流放的步骤将高温微波老化处理的电池至设定3360mV；
电池老化：将化成后的电池放入高温45℃的微波老化装置中处理11h，微波装置功率为70W，微波的频率为50KHZ；
电池测试；测试电压内阻电压并记录好
电池分容：记录好容量、核电保持率；
电池检测分选：检测挑出电池的等级，合格的产品入库发货。
采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用微波对锂电池进行老化处理，在锂电池的老化制造步骤中；电池搁置采用设定强度的常温和高温微波老化进行处理，使注液后的电解液加速进入极片与隔膜的孔隙当中，缩短极片与电解液的浸润时间，增加隔膜的保液能力；以及，电池老化采用预设强度的高温微波老化进行处理，以活化负极表面，提高SEI膜致密性。优化了老化时间，有效缩短生产流程，提高了工作效率，降低了锂电池生产成本。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述。
本发明提供一种锂电池的老化方法。该方法仅采用高温微波老化处理，在锂电池老化的制造步骤中；电池搁置采用设定强度的常温和高温微波老化进行处理，将注液并封口后的锂电池放入高温40--45℃的微波老化装置中微波处理8-10h，微波装置的功率为5-100W，微波的频率为5-50KHZ。使注液后的电解液加速进入极片与隔膜的孔隙当中，缩短极片与电解液的浸润时间，增加隔膜的保液能力；锂电池老化采用预设强度的高温微波老化进行处理，以活化负极表面，提高SEI膜致密性。
高温微波老化装置包括固体传播的微波发生装置、气体传播的微波发生装置、利用货架的微波传播装置的一种，对放于货架的老化处理锂电池进行高温微波老化处理。这些装置的微波波长分别为固体传播的微波发生装置的波长为50mm-500mm。气体传播的微波发生装置的波长为200mm-500mm。
高温微波老化工艺是筛选内部微短路电芯是一个主要的目的。磷酸铁锂电池贮存过程中开路电压会下降，但幅度不会很大，如果开路电压下降速度过快或幅度过大属异常现象。磷酸铁锂电池自放电按照反应类型的不同可以划分为物理自放电和化学自放电。从自放电对磷酸铁锂电池造成的影响考虑，又可以将自放电分为两种：损失容量能够可逆得到补偿的自放电和永久性容量损失的自放电。一般而言，物理自放电所导致的能量损失是可恢复的，而化学自放电所引起的能量损失则是基本不可逆的。磷酸铁锂电池的自放电来自两个方面：
1、化学体系本身引起的自放电；这部分主要是由于磷酸铁锂电池内部的副反应引起的，具体包括正负极材料表面膜层的变化；电极热力学不稳定性造成的电位变化；金属异物杂质的溶解与析出；
2、正负极之间隔膜造成的磷酸铁锂电池内部的微短路导致磷酸铁锂电池的自放电。
磷酸铁锂电池在老化时， K值（电压降）的变化正是电极材料表面SEI膜的形成和稳定过程，如果电压降太大，说明内部存在微短路，由此可判定磷酸铁锂电池为不合格品。K值是用于描述电芯自放电速率的物理量，其计算方法为两次测试的开路电压差除以两次电压测试的时间间隔△t，公式为：K =（OCV2-OCV1）/△t。
电压降Ｋ值跟时间ｔ、充电状态以及温度Ｔ成函数关系。
因此，老化工艺主要有三个工艺参数：
1、高温微波老化的磷酸铁锂电池充电状态；
2、高温微波老化保存温度；
3、高温微波老化时间。
磷酸铁锂电池老化一般就是指磷酸铁锂电池装配注液完成，第一次充放电化成后的放置，可以有常温老化也可有高温老化，老化的目的主要以下几个方面：
⑴．将磷酸铁锂电池置于高温或常温下一段时间，可以保证电解液能够对极片进行充分的浸润，有利于磷酸铁锂电池性能的稳定；
⑵．磷酸铁锂电池经过预化成工序后，磷酸铁锂电池内部石墨负极会形成一定的量的SEI膜，但是这个膜结构紧密且孔隙小，将磷酸铁锂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。
⑶．化成后磷酸铁锂电池的电压处于不稳定的阶段，正负极材料中的活性物质经过老化后，可以促使一些副作用的加快进行，例如产气、电解液分解等，让锂磷酸铁锂电池的电化学性能快速达到稳定。
⑷．剔除自放电严重的不合格磷酸铁锂电池，便于筛选一致性高的磷酸铁锂电池。
磷酸铁锂电池老化具体步骤见附图：
正极材料和负极材料分别经搅拌、涂布、分切后制成正极片和负极片；
电池叠片焊接入壳：用叠片机将正极片与负极片进行叠加成半成品，用叠好的半成品用焊接机进行极耳加工，之后用准备好的铝塑壳把半成品电池包装好进行烘烤；
电池注液：烘烤后向电池芯内注入电解液，封口，得到注液后带电的锂离子电池并带好极耳套避免打火短路；
电池搁置：将注液后带电的锂离子电池放入高温43℃的微波老化装置微波处理10h，微波装置的功率为90W，微波的频率为45KHZ；
电池预充；根据设定的电容，以恒流电流步骤电池搁置微波处理后的电池充电至设定电压；
电池老化：将预充后的电池放入高温45℃的微波老化装置中处理12h，微波装置功率为70W，微波的频率为50KHZ；
电池化成：根据设定的电容60000mAh，以恒流恒压电流、恒流放的步骤将高温微波老化处理的电池至设定3360mV；
电池老化：将化成后的电池放入高温45℃的微波老化装置中处理11h，微波装置功率为70W，微波的频率为50KHZ；
电池测试；测试电压内阻电压并记录好
电池分容：记录好容量、核电保持率；
电池检测分选：检测挑出电池的等级，合格的产品入库发货。
根据实际需求，也可以在微波处理电池老化步骤后，再加入常温老化25℃设定时间，如常温老化6h、8h或其他时间。
优选的，高温微波老化处理电池老化处理时间为8小时，微波装置的功率为80W，微波的频率为20KHZ。或者微波处理电池老化的超声波处理时间为8h，微波的功率为100W，微波的频率为20KHZ。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种锂电池的老化方法，其特征在于，在锂电池的老化制造步骤中：锂电池老化采用设定的高温微波处理，用高温微波处理锂电池的老化方法是：将注液并封口后的锂电池放入高温40--45℃的微波老化装置中微波处理8-10h，微波装置的功率为5-100W，微波的频率为5-50KHZ。
2.根据权利要求1所述的锂电池的老化方法，其特征在于，将预化、化成后的锂电池放入高温40-45℃的微波老化装置中8-12小时，装置的功率为5-100W，微波的频率为5-50KHZ。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池的老化方法，其特征在于，微波老化装置是固体传播的微波发生装置、气体传播的微波发生装置、利用货架的微波传播装置的一种，对放于货架的锂电池进行高温微波老化处理。
4.根据权利要求1或2或3所述的锂电池的老化方法，其特征在于，所述的微波波长为：50mm-500mm之间。
5.根据权利要求1所述的锂电池的老化方法，其特征在于，所述高温微波老化处理锂电池的老化处理时间为8小时，微波装置的功率为80W，微波的频率为20KHZ。
6.根据权利要求1所述的锂电池的老化方法，其特征在于，在锂电池老化时，用电压降K值描述电芯自放电速率的物理量，其计算方法为两次测试的开路电压差除以两次电压测试的时间间隔△t，公式为：K =（OCV2-OCV1）/△t 。
7.根据权利要求6所述的锂电池的高温老化方法，其特征在于，电压降Ｋ值跟时间ｔ、充电状态以及温度Ｔ成函数关系。
8.根据权利要求1所述的锂电池的高温老化方法，其特征在于，所说的老化方法主要有三个工艺参数：高温微波老化的磷酸铁锂电池充电状态；高温微波老化保存温度；高温微波老化时间。
9.根据权利要求1所述的锂电池的高温老化方法，其特征在于，磷酸铁锂电池老化具体步骤是：
正极材料和负极材料分别经搅拌、涂布、分切后制成正极片和负极片；
电池叠片焊接入壳：用叠片机将正极片与负极片进行叠加成半成品，用叠好的半成品用焊接机进行极耳加工，之后用准备好的铝塑壳把半成品电池包装好进行烘烤；
电池注液：烘烤后向电池芯内注入电解液，封口，得到注液后带电的锂离子电池并带好极耳套避免打火短路；
电池搁置：将注液后带电的锂离子电池放入高温43℃的微波老化装置微波处理10h，微波装置的功率介于90W，微波的频率介于45KHZ；
电池预充；根据设定的电容，以恒流电流步骤电池搁置微波处理后的电池充电至设定电压；
电池老化：将预充后的电池放入高温45℃的微波老化装置中处理12h，微波装置功率介于70W，微波的频率介于50KHZ；
电池化成：根据设定的电容60000mAh，以恒流恒压电流、恒流放的步骤将高温微波老化处理的电池至设定3360mV；
电池老化：将化成后的电池放入高温45℃的微波老化装置中处理11h，微波装置功率为70W，微波的频率为50KHZ；
电池测试；测试电压内阻电压并记录好
电池分容：记录好容量、核电保持率；
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- 2021-01-25 CN CN202110095418.5A patent/CN112652821A/zh active Pending
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