CN113451656B - 一种高镍锂离子电池浸润化成工艺 - Google Patents

一种高镍锂离子电池浸润化成工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113451656B
CN113451656B CN202010215351.XA CN202010215351A CN113451656B CN 113451656 B CN113451656 B CN 113451656B CN 202010215351 A CN202010215351 A CN 202010215351A CN 113451656 B CN113451656 B CN 113451656B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
lithium ion
ion battery
charging
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010215351.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113451656A (zh
Inventor
崔日俊
李国敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Grand Powersource Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Grand Powersource Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Grand Powersource Co ltd filed Critical Shenzhen Grand Powersource Co ltd
Priority to CN202010215351.XA priority Critical patent/CN113451656B/zh
Publication of CN113451656A publication Critical patent/CN113451656A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113451656B publication Critical patent/CN113451656B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高镍锂离子电池浸润化成工艺，所述的浸润化成工艺包括在低电压下浸润、高温夹具化成、辊压抽气、区间浅循环、辊压抽气、高温老化。本发明可有效防止铜集流体腐蚀，缩短锂离子电池浸润化成工艺的时间，提高生产效率，同时形成稳定且均一的固态电解质膜，防止极片表面出现黑斑及析锂，提高锂离子电池长期循环性能。

Description

一种高镍锂离子电池浸润化成工艺
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及到一种高镍锂离子电池浸润化成工艺。
背景技术
锂离子电池能量密度高、工作电压高、无记忆特性且寿命长，成为新能源领域中重要的能源形式之一，也已经广泛地应用于混合动力汽车、移动便携设备等场合。
而现阶段，锂离子电池随着能量密度的不断提升，所使用的三元材料镍含量越来越高，一是为了降低成本，二是为了提高正极材料的克容量。当使用高镍三元材料时，所使用的电解液也区别于常规电解液，其中添加剂含量及种类也有增加，这在一定程度上影响着锂离子电池的浸润化成工艺。
在锂离子电池制造完成后，一般需要对电池进行浸润、化成，使负极形成稳定的固态电解质界面和正极固态电解质界面，该步是生产锂离子电池最关键的步骤之一。但目前高镍三元电池的浸润化成需要消耗较长的时间及占用生产厂地空间，这无疑延长了电池出厂周期，并且增加了生产支出的成本。若一味地缩短浸润化成时间，一定程度上增加了极片出现黑斑及析锂现象，影响锂离子电池长期循环性能，因此需要在缩短锂离子电池浸润化成工艺的时间，提高生产效率的同时，可有效地防止极片表面出现黑斑及析锂，提高长期循环性能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高镍锂离子电池浸润化成工艺，旨在形成稳定的固态电解质膜，缩短锂离子电池浸润化成工艺的时间，提高生产效率，同时防止极片表面出现黑斑及析锂，提高锂离子电池长期循环性能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种高镍锂离子电池浸润化成工艺，所述的化成工艺包括以下步骤：
（1）对注液后的电池抽真空，保持1~5s，进行预封，室温静置1~5h后，以小电流恒流充电至一定电压，室温静置12~48h；
（2）将静置后的电池固定在高温夹具化成柜上，设定温度，施加压力，对电池预压1~5min，然后以0.01~0.05C电流恒流充电5~30 min，然后以0.1~0.2C电流恒流充电至3.5~3.6V，以0.2~0.5C电流充电至3.8~3.9V，对电池辊压，进行真空一次抽气；
（3）将一次抽气后的电池继续以0.2~0.5C电流恒流充电至4.2V，再以0.2~0.5C电流放电至一定电压；
（4）重复步骤（3）数次，对电池辊压，进行真空二次抽气，转入高温老化。
所述步骤（1）中的小电流为0.005~0.05C。进一步地，所述的小电流为0.005~0.02C。
所述步骤（1）中的充电电压为1.0~2.5V。进一步地，所述步骤（1）中的充电电压为1.0~2.0V。
所述的高温化成温度为35~60℃。进一步地，所述的高温化成温度为35~55℃。
所述的夹具化成压力为0.1~0.3MPa。进一步地，所述的夹具化成压力为0.1~0.25MP。
所述的辊压压力为0.05~0.2MPa。进一步地，所述的辊压压力为0.1~0.2MPa。
所述步骤（3）中的放电电压为3.8~3.9V。进一步地，所述步骤（3）中的放电电压为3.85~3.9V。优选地，所述步骤（3）中的放电电压为3.9V。
所述步骤（4）重复次数为1~5次。进一步地，所述步骤（4）重复次数为2~4次。
所述高镍三元电池所使用的正极材料为LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1，且x≥0.5。进一步地，所述高镍三元电池所使用的正极材料为LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1，且1>x≥0.6。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明将电池充电至低电压下静置，短时间内达到浸润效果，同时防止负极铜集流体腐蚀；
（2）本发明采用高温夹具化成，可有缩短化成时间，提高电池浸润效果，结合辊压和两次抽气，可及时将产生的气体排出，避免因气泡造成负极黑斑析锂现象；
（3）本发明在3.9~4.2V之间进行反复浅循环，在该电压区间，负极对锂电位较低，有利于电解液添加剂与负极反应，形成稳定的固态电解质膜，同时可将浅循环之前未形成固态电解质膜处在此时也形成稳定且均一的固态电解质膜，有利于锂离子电池长期循环性能；
（4）本发明在一定程度上缩短锂离子电池浸润化成工艺的时间，有效地提高生产效率，降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1：
（1）对注液后的电池抽真空，保持4s，进行预封，室温静置4h后，以0.008C电流恒流充电至1.5V，室温静置24h；
（2）将静置后的电池固定在高温夹具化成柜上，设定温度为45℃，施加0.25MPa压力，对电池预压5min，然后以0.05C电流恒流充电20min，然后以0.2C电流恒流充电至3.6V，以0.5C电流充电至3.9V，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空一次抽气；
（3）将一次抽气后的电池继续以0.5C电流恒流充电至4.2V，再以0.5C电流放电至3.9V；
（4）重复步骤（3）1次，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空二次抽气，转入高温老化。
实施例2：
（1）对注液后的电池抽真空，保持4s，进行预封，室温静置4h后，以0.008C电流恒流充电至1.5V，室温静置24h；
（2）将静置后的电池固定在高温夹具化成柜上，设定温度为45℃，施加0.25MPa压力，对电池预压5min，然后以0.05C电流恒流充电20min，然后以0.2C电流恒流充电至3.6V，以0.5C电流充电至3.9V，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空一次抽气；
（3）将一次抽气后的电池继续以0.5C电流恒流充电至4.2V，再以0.5C电流放电至3.9V；
（4）重复步骤（3）3次，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空二次抽气，转入高温老化。
实施例3：
（1）对注液后的电池抽真空，保持4s，进行预封，室温静置4h后，以0.008C电流恒流充电至1.5V，室温静置24h；
（2）将静置后的电池固定在高温夹具化成柜上，设定温度为45℃，施加0.25MPa压力，对电池预压5min，然后以0.05C电流恒流充电20min，然后以0.2C电流恒流充电至3.6V，以0.5C电流充电至3.9V，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空一次抽气；
（3）将一次抽气后的电池继续以0.5C电流恒流充电至4.2V，再以0.5C电流放电至3.9V；
（4）重复步骤（3）5次，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空二次抽气，转入高温老化。
实施例4：
（1）对注液后的电池抽真空，保持4s，进行预封，室温静置4h后，以0.008C电流恒流充电至1.5V，室温静置24h；
（2）将静置后的电池固定在高温夹具化成柜上，设定温度为45℃，施加0.25MPa压力，对电池预压5min，然后以0.05C电流恒流充电20min，然后以0.2C电流恒流充电至3.6V，以0.3C电流充电至3.9V，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空一次抽气；
（3）将一次抽气后的电池继续以0.3C电流恒流充电至4.2V，再以0.3C电流放电至3.9V；
（4）重复步骤（3）3次，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空二次抽气，转入高温老化。
比较例1：
（1）对注液后的电池抽真空，保持4s，进行预封，室温静置24h；
（2）将静置后的电池固定在高温夹具化成柜上，设定温度为45℃，施加0.25MPa压力，对电池预压5min，然后以0.05C电流恒流充电20min，然后以0.2C电流恒流充电至3.6V，以0.5C电流充电至3.9V，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空一次抽气；
（3）将一次抽气后的电池继续以0.5C电流恒流充电至4.2V，再以0.5C电流放电至3.9V；
（4）重复步骤（3）3次，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空二次抽气，转入高温老化。
比较例2：
（1）对注液后的电池抽真空，保持4s，进行预封，室温静置4h后，以0.008C电流恒流充电至1.5V，室温静置24h；
（2）将静置后的电池固定在高温夹具化成柜上，设定温度为45℃，施加0.25MPa压力，对电池预压5min，然后以0.05C电流恒流充电20min，然后以0.2C电流恒流充电至3.6V，以0.5C电流充电至3.9V，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空一次抽气；
（3）将一次抽气后的电池继续以0.5C电流恒流充电至4.2V，再以0.5C电流放电至3.9V，以0.2MPa滚压力对电池辊压，进行真空二次抽气，转入高温老化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围内。

Claims (4)

1.一种高镍锂离子电池浸润化成工艺，其特征在于，所述的浸润化成工艺包括以下步骤：
（1）对注液后的电池抽真空，保持1~5s，进行预封，室温静置1~5h后，以0.005~0.05C小电流恒流充电至1.0~1.5V，室温静置12~48h；
（2）将静置后的电池固定在高温夹具化成柜上，设定高温化成温度为35~60℃，施加压力，对电池预压1~5min，然后以0.01~0.05C电流恒流充电5~30 min，然后以0.1~0.2C电流恒流充电至3.5~3.6V，以0.2~0.5C电流恒流充电至3.8~3.9V，对电池辊压，进行真空一次抽气；
（3）将一次抽气后的电池继续以0.2~0.5C电流恒流充电至4.2V，再以0.2~0.5C电流恒流放电至3.9V；
（4）重复步骤（3）数次，对电池辊压，进行真空二次抽气，转入高温老化；
所述高镍锂离子电池所使用的正极材料为LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1，且x≥0.5。
2.如权利要求1所述的一种高镍锂离子电池浸润化成工艺，其特征在于，所述的夹具的施加压力为0.1~0.3MPa。
3.如权利要求1所述的一种高镍锂离子电池浸润化成工艺，其特征在于，所述的步骤（4 ）和步骤（2）中辊压压力均为0.05~0.2MPa。
4.如权利要求1所述的一种高镍锂离子电池浸润化成工艺，其特征在于，所述步骤（4）中重复步骤（3）的次数为1~5次。
CN202010215351.XA 2020-03-24 2020-03-24 一种高镍锂离子电池浸润化成工艺 Active CN113451656B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010215351.XA CN113451656B (zh) 2020-03-24 2020-03-24 一种高镍锂离子电池浸润化成工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010215351.XA CN113451656B (zh) 2020-03-24 2020-03-24 一种高镍锂离子电池浸润化成工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113451656A CN113451656A (zh) 2021-09-28
CN113451656B true CN113451656B (zh) 2023-02-03

Family

ID=77807460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010215351.XA Active CN113451656B (zh) 2020-03-24 2020-03-24 一种高镍锂离子电池浸润化成工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113451656B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117913368A (zh) * 2022-10-10 2024-04-19 清华大学 电池浸润方法、装置、系统及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103560280A (zh) * 2013-10-11 2014-02-05 深圳华粤宝电池有限公司 锂离子电池的化成方法
CN106229572A (zh) * 2016-08-25 2016-12-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种抑制高镍三元电池高温循环产气的化成方法
CN109638370A (zh) * 2018-12-19 2019-04-16 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种软包锂离子电池的化成方法
CN109950636A (zh) * 2019-03-21 2019-06-28 上海卡耐新能源有限公司 一种高镍三元锂离子电池化成工艺
CN110137574A (zh) * 2019-04-01 2019-08-16 江苏百福能源科技有限公司 一种动力锂电池化成方法与装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10164291B2 (en) * 2014-05-08 2018-12-25 Lynntech, Inc. Electrolyte for electrochemical energy storage devices
US10910628B2 (en) * 2017-12-22 2021-02-02 Ut-Battelle, Llc Fast formation cycling for rechargeable batteries
CN110459817B (zh) * 2019-07-24 2022-09-30 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种软包高镍三元动力电池化成工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103560280A (zh) * 2013-10-11 2014-02-05 深圳华粤宝电池有限公司 锂离子电池的化成方法
CN106229572A (zh) * 2016-08-25 2016-12-14 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种抑制高镍三元电池高温循环产气的化成方法
CN109638370A (zh) * 2018-12-19 2019-04-16 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种软包锂离子电池的化成方法
CN109950636A (zh) * 2019-03-21 2019-06-28 上海卡耐新能源有限公司 一种高镍三元锂离子电池化成工艺
CN110137574A (zh) * 2019-04-01 2019-08-16 江苏百福能源科技有限公司 一种动力锂电池化成方法与装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113451656A (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112864365A (zh) 一种氮-硫共掺杂多孔碳负载氧化锌的负极材料及制法
CN111244489A (zh) 一种电极材料在锌溴单液流电池中的应用
CN110931779A (zh) 一种高容量长寿命水系锌离子电池正极材料及其制备方法
CN111509238B (zh) 一种宏量石墨烯改性电极材料的制备方法
CN113451656B (zh) 一种高镍锂离子电池浸润化成工艺
CN111584866A (zh) 一种高倍率人造石墨负极材料的制备方法
CN113078378B (zh) 一种锂电池的化成方法
CN111584927A (zh) 一种改善锂离子电池电液渗润性的方法
CN102270775B (zh) 一种锂离子电池的预充方法
CN115064796A (zh) 一种软包锂离子电池的化成工艺
CN113224396B (zh) 一种三室结构的锌-聚合物水系可充电电池及其制备方法
CN111740174B (zh) 一种高析氢过电位碳材料在铅/碳电池中的应用
CN111193078B (zh) 一种锌镍电池的化成工艺
CN109004211B (zh) 一种用于电网储能的零应变液固金属电池及制作方法
CN113471560A (zh) 水平铅酸蓄电池化成方法
CN113437360A (zh) 一种用于锌电池的新型凝胶电解质及其制备方法
CN112993488A (zh) 一种锂离子电池隔膜材料及其制备方法
CN112133967A (zh) 一种全固态硫锂电池
CN116154314B (zh) 一种锂离子电池的化成方法
CN114188596B (zh) 一种锂离子电池的预活化方法
CN114551915B (zh) 一种锌溴单液流电池运行策略
CN116207374B (zh) 一种水系锂离子电池及其制作方法
CN115117484A (zh) 一种钛酸锂电池的化成方法
CN114824521A (zh) 通信用铅酸蓄电池化成活化工艺
CN115425190A (zh) 一种锂离子电池负极材料、极片、制作方法及锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant