CN113851744A - 一种电池的化成方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池的化成方法及其应用，包括以下步骤：S1、第一次恒流充电，静置；S2、第二次恒流充电，所述第二次恒流充电的电流大于所述第一次恒流充电的电流，静置；S3、第三次恒流充电，所述第三次恒流充电的电流大于所述第二次恒流充电的电流，所述第三次恒流充电的电压大于所述第二次恒流充电的电压，静置；S4、第四次恒流充电，将电量充电至≥90％SOC，静置；S5、将充电电量恒流放电至65％～75％SOC，静置，完成电池的化成。相比于现有技术，本发明的化成方法有效改善了循环过程中电芯的变形问题，并降低循环过程中的厚度膨胀率。

Description

一种电池的化成方法及其应用
技术领域
本发明涉及二次电池领域，具体涉及一种电池的化成方法及其应用。
背景技术
锂离子电池已成为人们日常生活不可或缺的一部分，广泛应用于手机、充电宝、平板电脑及电动轿车等领域。
对于3C消费类软包锂离子电池而言，常规工艺路线已日渐成熟，然而对于宽大薄的电芯，仍然存在很多问题，如胀液、发软、变形等等，特别是在循环变形过程中直接影响电池的使用寿命以及用户体验，甚至带来安全问题。
有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
发明内容
本发明的目的之一在于：通过提供一种电池的化成方法，以改善电芯的循环变形，降低循环过程中的厚度膨胀率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池的化成方法，包括以下步骤：
S1、第一次恒流充电，静置；
S2、第二次恒流充电，所述第二次恒流充电的电流大于所述第一次恒流充电的电流，静置；
S3、第三次恒流充电，所述第三次恒流充电的电流大于所述第二次恒流充电的电流，所述第三次恒流充电的电压大于所述第二次恒流充电的电压，静置；
S4、第四次恒流充电，将电量充电至≥90％SOC，静置；
S5、将充电电量恒流放电至65％～75％SOC，静置，完成电池的化成。
优选的，步骤S1中，所述第一次恒流充电的电流为0.1～0.2C，充电时间为8.5～17min，充电电压为4400mV；静置时间为0.3～0.7min。
优选的，步骤S2中，所述第二次恒流充电的电流为0.8～1.2C，充电时间为4～8min，充电电压为4400mV；静置时间为0.3～0.7min。
优选的，步骤S2中，所述第二次恒流充电的电流为1C，充电时间为5min，充电电压为4400mV；静置时间为0.5min。
优选的，步骤S3中，所述第三次恒流充电的电流为1.5～2C，充电时间为20～26min，充电电压为4700mV；静置时间为0.3～0.7min。
优选的，步骤S4中，所述第四次恒流充电的电流为1.5～1.8C，充电时间为5～6min，充电电压为4700mV；静置时间为0.3～0.7min。
优选的，步骤S5中，恒流放电的电流为1.5～2C，放电时间为6～8min，放电电压为3000mV；静置时间为0.8～1.2min。
优选的，化成的温度为75～85℃，化成的压力为0.8～1.2MPa。
本发明的目的之二在于，提供一种电池的制造方法，包括上述任一项所述的池的化成方法。
本发明的目的之三在于，提供一种由上述所述的电池的制造方法制备得到的电池。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的化成方法，先分多次通过逐渐增大电流进行恒流充电，然后再采用高SOC化成方法将充电电量达到90％SOC以上，如此可以使极片充分膨胀，而后再将电量恒流放电65％～75％SOC，提前释放极片的内部应力，进而缓解后续循环过程中极片变形(如背部拱起)的问题。本发明提供的化成方法在化成阶段即让电池内部先充分膨胀而后释放应力，从而改善循环过程中电芯的变形以及降低循环过程中电芯的厚度膨胀率。
附图说明
图1为本发明化成方法的流程图。
图2为实施例1电芯的3D轮廓图。
图3为对比例1电芯的3D轮廓图。
图4为对比例1和实施例1的循环厚度膨胀率对比图。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种电池，该电池的电芯平整性良好，循环过程中电芯不存在背部拱起等的变形问题。
为此，提供了该电池的制造方法，该方法与常规制备方法的区别主要在于化成工艺，通过提供新型的化成方法，进而达到有效改善电芯循环过程中背景拱起等变形的目的。
该化成方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、第一次恒流充电，静置；
S2、第二次恒流充电，所述第二次恒流充电的电流大于所述第一次恒流充电的电流，静置；
S3、第三次恒流充电，所述第三次恒流充电的电流大于所述第二次恒流充电的电流，所述第三次恒流充电的电压大于所述第二次恒流充电的电压，静置；
S4、第四次恒流充电，将电量充电至≥90％SOC，静置；
S5、将充电电量恒流放电至65％～75％SOC，静置，完成电池的化成。
其中，将电量充电至≥90％SOC是指充电荷电状态≥90％SOC。在一些实施例中，在步骤S4中，恒流充电结束后，充电荷电状态可为90％SOC、91％SOC、92％SOC、93％SOC、94％SOC、95％SOC、96％SOC、97％SOC。相比于常规的低SOC化成，本发明人发现采用高SOC化成可有效解决后续循环的变形问题，在电池制备前期即有效解决了该问题，大大提升了用户体验以及电池的寿命。
在一些实施例中，在步骤S1中，所述第一次恒流充电的电流为0.1～0.2C，充电时间为8.5～17min，充电电压为4400mV；静置时间为0.3～0.7min。一开始先采用小电流、相对的低电压进行化成，更有利于后续形成致密的SEI膜结构。在调整充电电流之间短时间的静置电池，能更有利于第二次的恒流充电。在此些实施例中，步骤S1的化成温度为75～85℃，化成的压力为0.8～1.2MPa。
在一些实施例中，在步骤S2中，所述第二次恒流充电的电流为0.8～1.2C，充电时间为4～8min，充电电压为4400mV；静置时间为0.3～0.7min。优选的，步骤S2中，第二次恒流充电的电流可为0.8C、0.9C、1.0C、1.1C或1.2C；充电时间优选为5min；静置时间优选为0.5min。相比于首次开始充电的电流，逐步增大第二次充电的电流，一方面可缩短化成的时间，另一方面因化成过程逐步开始趋于稳定，增大化成电流同样也是可以形成致密的SEI结构。进一步优选的，在步骤S2中，所述第二次恒流充电的电流为1C，充电时间为5min，充电电压为4400mV；静置时间为0.5min。在此些实施例中，步骤S2的化成温度为75～85℃，化成的压力为0.8～1.2MPa。
在一些实施例中，步骤S3中，所述第三次恒流充电的电流为1.5～2C，充电时间为20～26min，充电电压为4700mV；静置时间为0.3～0.7min。优选的，步骤S3中，第三次恒流充电的电流可为1.5C、1.6C、1.7C、1.8C、1.9C、2.0C，静置时间优选为0.5min。相比于第二次充电的电流，第三次的恒流电流继续增大，同时增大充电电压，并延长充电时间，使得整体的化成反应高速进行，以生成致密度高的SEI膜，第三次充电结束后的电池充电电量可达到75％～82％SOC。在此些实施例中，步骤S3的化成温度为75～85℃，化成的压力为0.8～1.2MPa。
在一些实施例中，步骤S4中，所述第四次恒流充电的电流为1.5～1.8C，充电时间为5～6min，充电电压为4700mV；静置时间为0.3～0.7min。优选的，步骤S4中，第四次恒流充电的电流可为1.5C、1.6C、1.7C或1.8C，静置时间优选为0.5min。在常规的化成方法中，一般只分为三次恒流充电，在第三次恒流充电结束后即可生成所需的致密的SEI膜结构。而本发明提供的化成方法，继续对电池进行第四次充电，将电池的充电电量达到90％SOC以上，采用高SOC化成工艺可以使得极片充分膨胀，可认为是将后续循环过程中的膨胀提前，从而可以利用在高温高压下放电将膨胀积攒的极片内部应力提前释放，进而缓解后续循环过程中因膨胀带来的电芯变形问题。在此些实施例中，步骤S4的化成温度为75～85℃，化成的压力为0.8～1.2MPa。
在一些实施例中，步骤S5中，恒流放电的电流为1.5～2C，放电时间为6～8min，放电电压为3000mV；静置时间为0.8～1.2min。优选的，步骤S5中，恒流放电的电流可为1.5C、1.6C、1.7C、1.8C、1.9C或2C；静置时间优选为1min。相对于步骤S4，在步骤S5的恒流放电中采用提升放电电流，降低电芯电压，同时在高温高压下进行放电的方式，可更好的释放因步骤S4充分膨胀极片而积攒在极片内的应力，相比于现有的化成工艺，通过本发明化成工艺得到的电芯，其在后续的循环过程中变形极小，有效缓解了现有电芯循环变形(如背部拱起)的问题。在此些实施例中，步骤S4的化成温度为75～85℃，化成的压力为0.8～1.2MPa。
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种电池的化成方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、先在温度为75～85℃，压力为0.8～1.2MPa下静置1min，起到提前预压预热的目的；
S2、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第一次恒流充电，充电电流为0.1～0.2C，充电时间为8.5～17min，充电电压为4400mV；充电结束后静置，静置时间为0.5min；
S3、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa压力下进行第二次恒流充电，充电电流为1C，充电时间为5min，充电电压为4400mV；充电结束后静置，静置时间为0.5min；
S4、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第三次恒流充电，充电电流为1.5～2C，充电时间为20～26min，充电电压为4700mV；充电结束后静置，静置时间为0.5min；
S5、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第四次恒流充电，充电电流为1.5～1.8C，充电时间为5～6min，充电电压为4700mV，以将电量充电至≥90％SOC；充电结束后静置，静置时间为0.5min；
S6、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行恒流放电，将充电电量恒流放电至65％～75％SOC，放电结束后静置1min，完成电池的化成。
将该化成方法得到的电池继续进行下一步工序，包括抽气、二封、分容等工序，以得到成品的二次电池。
实施例2
与实施例1不同的是第四次恒流充电和恒流放电过程。
S5、在75～85℃温度和0.3MPa压力下进行第四次恒流充电，充电电流为1.5～1.8C，充电时间为5～6min，充电电压为4700mV，以将电量充电至≥90％SOC；充电结束后静置，静置时间为0.5min；
S6、在在75～85℃温度和0.3MPa下进行恒流放电，将充电电量恒流放电至65％～75％SOC，放电结束后静置1min，完成电池的化成。
其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例1
一种电池的化成方法，包括以下步骤：
S1、先在温度为75～85℃，压力为0.8～1.2MPa下静置1min，起到提前预压预热的目的；
S2、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第一次恒流充电，充电电流为0.1～0.2C，充电时间为8.5～17min，充电电压为4400mV；充电结束后静置，静置时间为1min；
S3、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第二次恒流充电，充电电流为1C，充电时间为5min，充电电压为4400mV；充电结束后静置，静置时间为1min；
S4、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第三次恒流充电，充电电流为1.5～2C，充电时间为20～26min，充电电压为4700mV；充电结束后静置，静置时间为1min；完成电池的化成。
将该化成方法得到的电池继续进行下一步工序，包括抽气、二封、分容等工序，以得到成品的二次电池。
对比例2
一种电池的化成方法，包括以下步骤：
S1、先在温度为75～85℃，压力为0.8～1.2MPa下静置1min，起到提前预压预热的目的；
S2、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第一次恒流充电，充电电流为0.1～0.2C，充电时间为8.5～17min，充电电压为4400mV；充电结束后静置，静置时间为0.5min；
S3、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第二次恒流充电，充电电流为1C，充电时间为5min，充电电压为4400mV；充电结束后静置，静置时间为0.5min；
S4、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第三次恒流充电，充电电流为1.2～1.5C，充电时间为20～26min，充电电压为4700mV；充电结束后静置，静置时间为0.5min；
S5、同样在75～85℃温度和0.8～1.2MPa下压力下进行第四次恒流充电，充电电流为1.5～2C，充电时间为5～6min，充电电压为4700mV，以将电量充电至≤80％SOC；充电结束后静置，静置时间为1min；完成电池的化成。
将该化成方法得到的电池继续进行下一步工序，包括抽气、二封、分容等工序，以得到成品的二次电池。
对上述得到的二次电池进行检测，包括电芯背部拱起差异和循环厚度膨胀率。测试结果见表1和图2～4所示。
表1
Figure BDA0003285114640000081
由上述的测试结果可以看出，采用本发明的化成方法有效缓解了电芯在后续循环过程背部拱起的问题，增加了电芯的平整性，降低了循环过程中的厚度膨胀率，不仅提升了用户体验同时也大大延长了电池的使用寿命。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电池的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、第一次恒流充电，静置；
S2、第二次恒流充电，所述第二次恒流充电的电流大于所述第一次恒流充电的电流，静置；
S3、第三次恒流充电，所述第三次恒流充电的电流大于所述第二次恒流充电的电流，所述第三次恒流充电的电压大于所述第二次恒流充电的电压，静置；
S4、第四次恒流充电，将电量充电至≥90％SOC，静置；
S5、将充电电量恒流放电至65％～75％SOC，静置，完成电池的化成。
2.根据权利要求1所述的电池的化成方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一次恒流充电的电流为0.1～0.2C，充电时间为8.5～17min，充电电压为4400mV；静置时间为0.3～0.7min。
3.根据权利要求2所述的电池的化成方法，其特征在于，步骤S2中，所述第二次恒流充电的电流为0.8～1.2C，充电时间为4～8min，充电电压为4400mV；静置时间为0.3～0.7min。
4.根据权利要求2或3所述的电池的化成方法，其特征在于，步骤S2中，所述第二次恒流充电的电流为1C，充电时间为5min，充电电压为4400mV；静置时间为0.5min。
5.根据权利要求3所述的电池的化成方法，其特征在于，步骤S3中，所述第三次恒流充电的电流为1.5～2C，充电时间为20～26min，充电电压为4700mV；静置时间为0.3～0.7min。
6.根据权利要求5所述的电池的化成方法，其特征在于，步骤S4中，所述第四次恒流充电的电流为1.5～1.8C，充电时间为5～6min，充电电压为4700mV；静置时间为0.3～0.7min。
7.根据权利要求6所述的电池的化成方法，其特征在于，步骤S5中，恒流放电的电流为1.5～2C，放电时间为6～8min，放电电压为3000mV；静置时间为0.8～1.2min。
8.根据权利要求1所述的电池的化成方法，其特征在于，化成的温度为75～85℃，化成的压力为0.8～1.2MPa。
9.一种电池的制造方法，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的池的化成方法。
10.一种由权利要求9所述的电池的制造方法制备得到的电池。
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