CN112909337A - 一种锂离子电池的存储方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池的存储方法，所述锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3‑甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3‑甲基环丁砜的含量为2.1‑2.2体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2‑1.4体积％；所述锂离子电池的正极活性物质为LiNi0.55Mn0.42Al0.03O2，其特征在于，在锂离子电池存储期间，按照预定的时间间隔将所述锂离子电池的电压在第一预定电压和第二预定电压之间切换调整；所述第一预定电压(V)＝3.24+k1*3‑甲基环丁砜的体积含量；所述第二预定电压(V)＝3.82‑k2*氟碳酸亚乙酯的体积含量；其中k1和k2为调整系数。本发明的存储方法，能够使该电池保持较长的存储寿命，在长期存储后，能够保持良好的循环寿命。

Description

一种锂离子电池的存储方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池的存储方法。
背景技术
锂离子电池的正极活性材料包括三元材料，磷酸铁锂，锰酸锂，镍酸锂等，其中镍锰酸锂具有良好的导电性，以及较高的工作电压，并且成本较低，是正极活性材料中常见材料，而由于镍锰酸锂中的镍含量比较高，并且镍元素容易溶出，因此导致此类电池的存储性能不佳，容量衰减较为严重。
发明内容
本发明锂离子电池的存储方法，所述锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1-2.2体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2-1.4体积％；所述锂离子电池的正极活性物质为LiNi0.55Mn0.42Al0.03O2，其特征在于，在锂离子电池存储期间，按照预定的时间间隔将所述锂离子电池的电压在第一预定电压和第二预定电压之间切换调整；所述第一预定电压(V)＝3.24+k1*3-甲基环丁砜的体积含量；所述第二预定电压(V)＝3.82-k2*氟碳酸亚乙酯的体积含量；其中k1和k2为调整系数。本发明的存储方法，能够使该电池保持较长的存储寿命，在长期存储后，能够保持良好的循环寿命。具体的方案如下：
一种锂离子电池的存储方法，所述锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1-2.2体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2-1.4体积％；其特征在于，在锂离子电池存储期间，按照预定的时间间隔将所述锂离子电池的电压在第一预定电压和第二预定电压之间切换调整；所述第一预定电压(V)＝3.24+k1*3-甲基环丁砜的体积含量；所述第二预定电压(V)＝3.82-k2*氟碳酸亚乙酯的体积含量；其中k1和k2为调整系数。
进一步的，所述方法包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压，所述第一预定电压(V)＝3.24+k1*3-甲基环丁砜的体积含量；其中k1＝11.5-11.7；
2)存储预定时间；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压；所述第二预定电压(V)＝3.82-k2*氟碳酸亚乙酯的体积含量；其中k2＝24.8-25.2；
4)存储预定时间；
5)重复步骤1-4，贯穿电池的整个存储期间。
进一步的，整个存储期间可以为3个月以上，6个月以上，12个月以上，2年以上，3年以下。
进一步的，所述锂离子电池的正极活性材料为改性镍锰酸锂。
进一步的，所述锂离子电池的正极活性物质为LiNi0.55Mn0.42Al0.03O2。
进一步的，所述k1＝11.6。
进一步的，k2＝25.0。
进一步的，所述存储预定时间为8-15天。
进一步的，所述电解液的有机溶剂为体积比为2:1:3的碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，和碳酸甲乙酯的混合溶液。
本发明具有如下有益效果：
1)、针对特定的活性物质，电解液中加入特定比例的两种添加剂，3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，能够明显改善电池的存储性能；
2)、并且经过研究，在添加了两种添加剂后，在第一预定电压和第二预定电压下进行存储，并且在两电压之间定期进行充放电循环，能够避免电池内部电解液分解，原理尚不明确，推测在上述电压范围内，能够提高电解液在电极表面的稳定性，降低正极的金属溶出，也降低了锂金属在负极表面的沉积；
3)、发明人进一步发现，第一预定电压和第二预定电压和添加剂的含量密切相关，经过大量的试验，确定第一预定电压和第二预定电压以及添加剂的含量满足本申请限定的条件时，存储稳定性得到极大提高。
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。本发明中使用的所述锂离子电池的正极活性物质为LiNi0.55Mn0.42Al0.03O2。所述电解液的有机溶剂为体积比为2:1:3的碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，和碳酸甲乙酯的混合溶液。
实施例1
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压，所述第一预定电压(V)＝3.24+11.5*3-甲基环丁砜的体积含量＝3.48V；
2)存储15天；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压；所述第二预定电压(V)＝3.82-24.8*氟碳酸亚乙酯的体积含量＝3.52V；
4)存储15天；
5)重复步骤1-4，持续12个月。
实施例2
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.2体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.4体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压，所述第一预定电压(V)＝3.24+11.7*3-甲基环丁砜的体积含量＝3.50V；
2)存储15天；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压；所述第二预定电压(V)＝3.82-25.2*氟碳酸亚乙酯的体积含量＝3.47V；
4)存储15天；
5)重复步骤1-4，持续12个月。
实施例3
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.3体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压，所述第一预定电压(V)＝3.24+11.6*3-甲基环丁砜的体积含量＝3.48V；
2)存储15天；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压；所述第二预定电压(V)＝3.82-25*氟碳酸亚乙酯的体积含量＝3.50V；
4)存储15天；
5)重复步骤1-4，持续12个月。
对比例1
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为1.5体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压＝3.48V；
2)存储15天；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压＝3.52V；
4)存储15天；
5)重复步骤1-4，持续12个月。
对比例2
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.8体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压＝3.48V；
2)存储15天；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压＝3.52V；
4)存储15天；
5)重复步骤1-4，持续12个月。
对比例3
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压3.45V；
2)存储15天；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压3.48V；
4)存储15天；
5)重复步骤1-4，持续12个月。
对比例4
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压3.52V；
2)存储15天；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压3.55V；
4)存储15天；
5)重复步骤1-4，持续12个月。
对比例5
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压3.45V；
2)存储15天；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压＝3.55V；
4)存储15天；
5)重复步骤1-4，持续12个月。
对比例6
锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.3体积％；在存储期间，进行以下步骤的操作，包括：
1)将锂离子电池的电压调整至预定电压3.50V；
2)存储12个月。
测试及结果
测试实施例1-3和对比例1-6存储后的电池，在0.2C的倍率充放电3次激活，记录激活后锂离子电池的有效容量，然后与存储前的容量进行比较，计算存储后的可用有效容量保持率。由表1可见，两种添加剂3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯在特定的数值范围时，能够明显改善电池的存储性能；在第一预定电压和第二预定电压下进行存储，并且在两电压之间定期进行充放电循环，能够提高有效容量存储率。
表1
容量保持率(％)
实施例1 99.2
实施例2 99.1
实施例3 99.2
对比例1 97.1
对比例2 96.9
对比例3 97.3
对比例4 97.5
对比例5 97.2
对比例6 95.3
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种锂离子电池的存储方法，所述锂离子电池的电解液中含有添加剂，所述添加剂为3-甲基环丁砜和氟碳酸亚乙酯，其中所述3-甲基环丁砜的含量为2.1-2.2体积％，所述氟碳酸亚乙酯的含量为1.2-1.4体积％；其特征在于，在锂离子电池存储期间，按照预定的时间间隔将所述锂离子电池的电压在第一预定电压和第二预定电压之间切换调整；所述第一预定电压(V)＝3.24+k1*3-甲基环丁砜的体积含量；所述第二预定电压(V)＝3.82-k2*氟碳酸亚乙酯的体积含量；其中k1和k2为调整系数。
2.如上述权利要求所述的方法，所述方法包括：
1)将锂离子电池的电压调整至第一预定电压，所述第一预定电压(V)＝3.24+k1*3-甲基环丁砜的体积含量；其中k1＝11.5-11.7；
2)存储预定时间；
3)调整锂离子电池电压至第二预定电压；所述第二预定电压(V)＝3.82-k2*氟碳酸亚乙酯的体积含量；其中k2＝24.8-25.2；
4)存储预定时间；
5)重复步骤1-4。
3.如上述权利要求所述的方法，所述锂离子电池的正极活性材料为改性镍锰酸锂。
4.如上述权利要求所述的方法，所述锂离子电池的正极活性物质为LiNi0.55Mn0.42Al0.03O2。
5.如上述权利要求所述的方法，所述k1＝11.6。
6.如上述权利要求所述的方法，k2＝25.0。
7.如上述权利要求所述的方法，所述存储预定时间为8-15天。
8.如上述权利要求所述的方法，所述电解液的有机溶剂为体积比为2:1:3的碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，和碳酸甲乙酯的混合溶液。
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