CN113875058A - 用于制造二次电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造二次电池的方法，该方法包括：将组装好的二次电池充电至SOC 45％至65％的化成步骤；对已经完成了化成的二次电池进行老化的老化步骤；以及测量电压值的改变的低电压测试步骤，其中，在低电压测试步骤中，在SOC 30％或更低的区间内测量电压值。由于在本发明的用于制造二次电池的方法中稳定地化成了SEI涂层，所以缩短了充电时间，因而能够大规模生产二次电池。另外，由于在负电极的每单位容量的电压改变率高的区间内执行低电压测试，因此在本发明的用于制造二次电池的方法中能够检测出由于化成过程的不均匀性而导致的低电压缺陷。

Description

用于制造二次电池的方法
技术领域
本申请要求2019年5月9日提交的韩国专利申请第10-2019-0054063号的优先权权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用被并入本文中。
本申请涉及一种用于制造二次电池的方法，更特别地，涉及如下用于制造二次电池的方法，该方法能够缩短充电时间以确保二次电池的大规模生产、降低所制造的二次电池的性能的变化并且有助于对低电压缺陷的检测，从而检测由外来物质或内部短路引起的低电压缺陷以及由于诸如锂电镀、湿润和气体的化成条件的不均匀性导致的缺陷并且缩短低电压缺陷的检测时间。
背景技术
随着用于移动设备的技术的发展以及对移动设备的需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求已经迅速增加。在这样的二次电池中，表现出高能量密度和工作电势、长循环寿命以及低自放电率的锂二次电池已经被商业化并被广泛使用。
在将电极组件与电解质一起组装在电池壳体中之后，锂二次电池经历激活过程。激活过程使电池结构稳定化，并通过对组装好的电池进行充电、老化和放电来使电池结构可用。
在锂二次电池中，由于在制造过程或使用期间的各种原因，可能发生各种类型的缺陷。特别地，已经制造的一些二次电池具有在自放电率上表现出电压下降行为的现象，并且该现象被称为低电压。
二次电池的低电压故障现象通常是由于位于其中的外来金属材料引起的。特别地，当二次电池的正电极板中存在诸如铁或铜的金属外来材料时，金属外来材料可能在负电极处作为枝晶生长。另外，这样的枝晶引起二次电池的内部短路，这可能导致二次电池的故障或损坏，或者在严重的情况下引起着火。
传统地，首先将预老化的电池在SOC 10％至30％的范围内充电，然后在老化过程中的两个选定时间点处测量OCV(开路电压)。然后，将OCV的改变值(电压下降量)与参考值进行比较，并且将电压下降量低于参考值的二次电池确定为良好产品。以这种方式，已经检测到低电压缺陷。
然而，上述方法具有良好产品的电压下降量和不良好产品的电压下降量出现在相同水平的区域，所以难以准确地选择出低电压缺陷。另外，传统方法具有的缺点在于，无法挑选出由于诸如锂镀层和气体的化成状态的不均匀性而引起的缺陷。因此，需要一种能够减小良好产品的电压下降量并检测由于化成不均匀性引起的低电压缺陷的激活方法。
发明内容
技术问题
提出本发明以解决上述问题，并且本发明的目标在于提供一种激活二次电池的方法，该方法通过减少良好产品的电压下降量来改善分散性并且增加低电压缺陷的检测能力。
另外，本发明的另一个目标在于提供一种制造二次电池的方法，该方法通过缩短充电时间和低电压缺陷的检测时间来确保大规模生产。
另外，本发明的另一个目标在于提供一种用于检测由于化成的不均匀性导致的缺陷以及由外来材料引起的低电压缺陷的方法。
技术方案
本发明的用于制造二次电池的方法包括：将组装好的二次电池充电至SOC 45％至65％的化成步骤；对化成后的二次电池进行老化的老化步骤；以及测量电压值的改变的低电压测试步骤，其中，在低电压测试步骤中，在SOC 30％或更少的区间内测量电压值。
在本发明的一个实施例中，在化成步骤中，可以同时执行充电和加压。
此时，化成步骤可以在30℃至65℃的温度下执行。
在本发明的一个实施例中，化成步骤可以包括根据SOC的三个区间：初始阶段化成区间、中间阶段化成区间和最后阶段化成区间，并且每一个区间的充电速度或挤压力的化成条件不同。
此时，二次电池的化成在初始区间内可以在0.1C至0.3C的充电速率和0.1kgf/cm2至1.0kgf/cm2的压力下执行，在中间区间内可以在0.7C至1.3C的充电速率和0.1kgf/cm2至1.0kgf/cm2的压力下执行，并且在最后区间内可以在0.7C至1.3C的充电速率和7kgf/cm2至13kgf/cm2的压力下执行。
此外，初始区间的上限可以为SOC 1％至7％，并且中间区间的上限可以为SOC15％至19％。
在本发明的一个实施例中，在老化步骤中，在高于60℃的温度下使二次电池稳定化。
在本发明的一个实施例中，该方法可以进一步包括在20℃至30℃的温度下使二次电池稳定化的室温老化步骤。
在本发明的一个实施例中，该方法可以进一步可包括：老化步骤之后的脱气步骤；以及完全充电和完全放电步骤。
在本发明的一个实施例中，该方法可以进一步包括在完全充电和完全放电步骤之后的运送充电步骤。
在本发明的一个实施例中，该方法可以进一步包括在化成步骤之前的将组装好的二次电池在室温下老化的预老化步骤。
在本发明的一个实施例中，低电压测试步骤可以包括根据电压下降量来挑选出缺陷二次电池。
在本发明的一个实施例中，可以在SOC 10％至30％的区间内执行低电压测试步骤。
本发明提供了一种通过上述方法制造的锂二次电池。
有利效果
本发明的用于制造二次电池的方法显示出降低良好产品的电压下降量、增加缺陷产品的电压下降量并由此提高低电压缺陷检测能力以缩短低电压检查所需的时间的效果。
另外，根据本发明的用于制造二次电池的方法，由于稳定地化成了SEI膜，所以缩短了充电所需的时间，因而确保了二次电池的大规模生产。
另外，根据本发明的用于制造二次电池的方法，由于在负电极的每单位容量的电压改变率大的区间内执行低电压测试，因此具有检测出由于化成过程的不均匀性而导致的低电压缺陷的效果。
附图说明
图1是示出锂离子通过充电而嵌入负电极活性材料中的步骤的示意图。
图2是示出根据本发明的实施例的二次电池制造方法的顺序的视图。
图3是示出根据本发明的另一个实施例的二次电池制造方法的顺序的视图。
图4是示出根据电池的SOC的电压和dV/dSOC的曲线图。
图5是示出根据负电极的SOC的电压的曲线图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细地描述本发明的优选实施例。在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于普通或字典术语，并且发明人可以适当地定义术语的概念以最好地描述其发明。术语和词语应被解释为与本发明的技术思想一致的含义和概念。
因而，说明书中所述的实施例和附图中所述的构造仅是本发明的最优选实施例，并且不代表本发明的所有技术思想。应理解，在提交本申请时，可以有各种等同形式和变体来代替它们。
图2示出根据本发明的实施例的二次电池制造方法的顺序。参考图2，根据本发明的实施例的用于制造二次电池的方法包括：将组装好的二次电池充电至SOC 45％至65％的化成步骤；对化成后的二次电池进行老化的老化步骤；以及测量电压值的改变的低电压测试步骤，其中，在低电压测试步骤中，在SOC 30％或更少的区间内测量电压值。
化成步骤是化成负电极的SEI(固体电解质界面)涂层的步骤，并且特征在于，将组装好的二次电池以二次电池容量(SOC)的高比率45％至65％进行充电。
为了通过降低良好产品二次电池的电压下降来改善分散性，应均匀且稳定地化成负电极的SEI膜，这仅在负电极的体积膨胀到最大时才能实现。本发明的发明人发现，当在初次充电期间以SOC 45％至65％执行充电时，SEI膜被尽可能均匀地化成，并且减少了良好产品的电压下降量，这已经将发明人引向了本发明。
图1是示出锂离子通过充电而嵌入负电极活性材料中的步骤的示意图。参考图1，随着充电的进行，锂离子被嵌入负极的层状结构中，从而从阶段4到阶段1稳定。在初次充电步骤中，仅当执行充电直到阶段2完成时才可以化成稳定的SEI层。这里，阶段2完成的充电点根据负电极活性物质的类型而不同，但通常为SOC 45％至SOC 65％的水平。在现有技术中，在激活过程的初次充电期间，将其充电至SOC变为30％的点。这是从阶段3转换为阶段2的区间，并且充电终止在负电极体积没有充分膨胀时。因此，不会稳定地化成SEI膜。
因此，在化成过程的初次充电期间，如果以小于SOC 45％执行充电，则可能难以实现本发明的目标，这不是优选的。
可以根据本领域已知的方法来执行化成步骤的充电条件。具体地，可以以3.0至4.0V的充电电压和1.3C或更小的C速率来执行充电。然而，充电电压和充电速度可以根据二次电池的类型或特性而变化，但是不限于此。
在本发明的一个优选实施例中，为了防止气体滞留现象以及在化成过程的充电期间产生的气体被滞留在电极和分隔件之间的锂电镀，优选的是，在化成步骤中在充电的同时对二次电池加压。
如上所述，通过在化成步骤中对二次电池加压，SEI膜被均匀地化成在负电极上，这具有使电池的性能(诸如容量和电阻)最大化的优点，并且具有缩短充电和放电时间的效果。可以使用夹具等来执行挤压，但是不限于此，只要是能够挤压二次电池的装置即可。
在本发明的一个实施例中，优选地，在30℃至65℃的温度下执行化成步骤。
在本发明的一个实施例中，化成步骤可以包括根据SOC的三个区间：初始阶段化成区间、中间阶段化成区间和最后阶段化成区间，并且每一个区间的充电速度或挤压力的化成条件可以被设定成不同。
具体地，二次电池的化成在初始区间内可以在0.1C至0.3C的充电速率和0.1kgf/cm2至1.0kgf/cm2的压力下执行，在中间区间内可以在0.7C至1.3C的充电速率和0.1kgf/cm2至1.0kgf/cm2的压力下执行，并且在最后区间内可以在0.7C至1.3C的充电速率和7kgf/cm2至13kgf/cm2的压力下执行。
这里，初始区间可以意指从SOC 0％到在SOC 1％至SOC 7％之间的点的化成区间，中间区间可以意指从初始区间之后的点到在SOC15％至SOC 19％之间的点的化成区间，并且最后区间可以意指从中间区间之后的点到在SOC 45％至SOC 65％之间的点的化成区间。
以这种方式，化成区间被设定为多个阶段，并且对于用于化成的每一个化成区间，充电速度和挤压力被设定为不同，由此提高了二次电池的容量和电阻性能并且降低了良好产品的性能变化，这显示出提高缺陷电池的检测能力的效果。
之后，执行使化成后的二次电池稳定化的老化步骤。老化步骤是通过维持在恒定的温度和湿度下来进一步使电池稳定化的步骤。
老化步骤可以包括在60℃或更高的高温环境下进行老化的高温老化步骤和/或在20℃至30℃的温度下使二次电池稳定化的常温老化步骤。
高温老化步骤是使在上述化成步骤中化成的SEI膜稳定化的步骤，其优点在于，当在高温而不是室温下老化化成后的电池时，SEI膜的稳定化被进一步加速。出于本发明的稳定化SEI膜以减少二次电池的性能变化的目的，优选地在化成过程之后执行高温老化。
在本发明中，高温老化步骤在60℃或更高、优选在65℃至75℃下执行，由此加速良好产品的SEI膜的稳定化并减少良好产品的自放电量，从而改善低电压检测。当在低于60℃的温度下执行高温老化时，难以实现本发明的目标，并且当温度太高时，存在电池性能(诸如容量和寿命)劣化的问题，这是不期望的。
在本发明的一个实施例中，高温老化步骤可以被执行18小时至36小时、更优选21小时至24小时。如果高温老化时间小于18小时，则SEI膜的稳定化可能不足以实现本发明的目标，并且当高温老化时间超过36小时时，老化时间延长，就生产率而言是不期望的。
通过高温老化使SEI膜稳定化的二次电池可以经受室温老化以在室温下稳定。室温老化步骤可以在20℃至30℃、具体22℃至28℃、更具体23℃至27℃、甚至更具体25℃至27℃下执行。
在本发明的一个实施例中，在室温老化过程的同时或在室温老化过程终止之后，可以执行检查电解质是否被浸渍、是否发生了副反应以及组装部件是否异常的检查过程。在测试中，在室温老化开始的起始点处测量二次电池的OCV，并且在完成室温老化的终止点处测量OCV，以确认电压值的改变。而且，如果电压值之间的差超过预设参考值，则可以将所生产的电池确定为有缺陷。
图3是示出根据本发明的实施例的制造二次电池的方法的流程图。参考图3，在老化步骤之后，制造二次电池的方法包括：执行脱气过程的步骤；执行完全充电和完全放电过程的步骤；执行运送充电的步骤；以及测量电压值的改变的步骤。
脱气过程用于去除在经历化成过程和老化步骤的同时在二次电池内部产生的副反应气体。在脱气过程中，可以采用在提交本发明时已知的各种脱气技术。例如，在一侧延伸的袋型二次电池中，可以通过切割延伸部并将已切割的部分密封来执行脱气过程。然而，由于这样的脱气技术是本领域技术人员众所周知的，因此这里省略更详细的描述。
完全充电和完全放电过程是对电池进行完全充电和完全放电以便激活电池并挑选出有缺陷的电池的过程。
运送充电步骤是在产品被完全放电之后为电池充电以进行运送的步骤。
已经完成运送充电的二次电池通过测量电压值的改变的步骤来检测低电压缺陷。测量电压值的改变的步骤包括在恒定的温度和湿度条件下使已运送充电的电池稳定化并测量电压(OCV)。具体地，在已运送充电的电池的稳定化的起始点处测量电池的OCV。之后，在从起始点起12小时至300小时、24小时至240小时或36小时至120小时之后的时间点处测量电池的OCV，并检查电压值的改变。如果电压值之间的差超过预设参考值，则可以将生产的电池确定为有缺陷。
图4示出了根据电池的SOC的电压和dV/dSOC。参考该图，SOC17％和SOC 54％的点具有最大dV/dSOC。如上所述，当通过测量dV/dSOC大的SOC区间内的电压下降来执行低电压测试时，由于缺陷产品的自放电量比良好产品的自放电量大得多，因此，缺陷产品的检测能力得到改善。然而，仅通过将低电压测试区间设定为电池的dV/dSOC或dV/dQ大的区间来执行低电压测试不足以检测负电极的膜状态由于不良化成而不均匀的低电压缺陷单元电池。这是因为即使dV/dSOC或dV/dQ为大区间，也可能无法检测到化成不良的电池。
因而，本发明的特征在于，通过测量负电极的dV/dSOC大的区间内的电压下降来执行低电压测试。在由于诸如锂电极镀覆、电解质浸渍不足、气体滞留等的不良化成而导致负电极膜条件不均匀的电池的情况下，自放电量变大，从而提高了缺陷产品的检测灵敏度。
图5示出了根据负电极的SOC的电压。参考该图，由于dV/dSOC(曲线图的斜率)在SOC为30％或更少的区间内大，所以当在该SOC区间内执行低电压测试时容易检测化成缺陷的电池。在改善检测能力方面，更优选地在SOC 5％至25％的区间内执行低电压测试。如果将SOC设定为小于10％SOC存在实践困难，则可以在SOC 10％至SOC30％充电量范围内、优选在SOC 10％至SOC 20％范围内执行低电压测试。
在根据本发明的实施例的制造二次电池的方法中，在执行化成过程之前，可以执行在恒定温度和湿度条件下老化组装好的二次电池的预老化步骤。
首先，在预老化步骤中，将包括电极活性材料和粘合剂的电极混合物施加到电极集电器上以分别制备正电极和负电极，然后通过在正电极和负电极之间介入分隔件来制备电极组件。
在将由此制备的电极组件容纳在电池壳体中之后，注入电解质，并且将电池壳体密封以制造电池。
制造这样的电池的步骤不特别受限，并且可以根据已知方法执行。
另外，电极组件不特别受限，只要其是包括正电极、负电极以及介于正电极和负电极之间的分隔件的结构即可，并且例如可以是果冻卷型、堆叠型或堆叠/折叠型。
电池壳体不特别受限，只要其用作被用于包装电池的外部材料即可，并且可以使用圆柱形、正方形或袋形类型。
电解质包括有机溶剂和锂盐，并且可以可选地进一步包含添加剂。
有机溶剂不特别受限，只要可以使在电池的充电和放电期间由氧化反应等引起的分解最小化即可，并且可以是例如环状碳酸酯、线性碳酸酯、酯、醚或酮。这些有机溶剂可以单独使用，或者可以两种以上组合地使用。
在有机溶剂中，可以优选使用碳酸酯类有机溶剂。环状碳酸酯的示例包括碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸亚丁酯(BC)。线性碳酸酯包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸乙甲酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)和碳酸乙丙酯(EPC)。
可以不受限制地使用锂二次电池的电解质中常用的锂盐作为锂盐，诸如LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiBF4、LiBF6、LiSbF6、LiN(C2F5SO2)2、LiAlO4、LiAlCl4、LiSO3CF3和LiClO4等，并且这些锂盐可以单独使用，也可以组合使用其两种以上。
另外，电解质可选地进一步包括添加剂。可以使用选自由碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、环状亚硫酸酯、饱和磺酸内酯、不饱和磺酸内酯、无环砜、草酸二氟硼酸锂(LiODFB)及其衍生物组成的组中的任一种或两种以上的混合物作为添加剂，以便稳定地化成SEI膜，但不限于此。
环状亚硫酸酯可以包括亚硫酸乙烯酯、甲基亚硫酸乙烯酯、乙基亚硫酸乙烯酯、4,5-二甲基亚硫酸乙烯酯、4,5-二乙基亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、4,5-二甲基亚硫酸丙烯酯、4,5-二乙基亚硫酸丙烯酯、4,6-二甲基亚硫酸丙烯酯、4,6-二乙基亚硫酸丙烯酯、1,3-亚硫酸丁烯酯等。饱和磺酸内酯可以包括1,3-丙烷磺酸内酯和1,4-丁烷磺酸内酯等。不饱和磺酸内酯可以包括乙烯磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、1,4-丁烯磺酸内酯以及1-甲基-1,3-丙烯磺酸内酯。无环砜可以包括二乙烯基砜、二甲基砜、二乙基砜、甲基乙基砜和甲基乙烯基砜。
这些添加剂被添加到电解质以通过在负电极上化成固体SEI膜来改善低温输出特性，并且在高温循环操作期间抑制正电极表面的分解并防止电解质的氧化反应。
当电池壳体是袋型时，可以使用包括铝层的铝层压袋。在注入电解质之后，可以通过热焊接来密封铝层压袋的开口部。
在预老化步骤(S100)中，通过注入的电解质来执行对电池的润湿。
更具体地，在对二次电池进行充电时，如果电子移动到负电极并被充电，则锂离子被嵌入到负电极中以实现电荷中性。此时，锂离子可以被吸藏在浸渍有电解质(即，维持离子迁移路径的位置(润湿区域))的位点处，但是在电解质非润湿区域处吸藏相对困难。
因此，通过预老化步骤，电池可以在室温和大气压力下老化0.5至72小时，使得电解质可以渗透到正电极和负电极中。例如，预老化步骤可以在20℃至30℃、具体22℃至28℃、更具体23℃至27℃、甚至更具体25℃至27℃下执行。
下文中，将参考示例详细地描述本发明。然而，根据本发明的实施例可以被修改为各种其他形式，并且本发明的范围不应被解释为限于下文所述的示例。提供本发明的示例是为了向本领域技术人员更充分地描述本发明。
制备例1
通过混合96.7重量份的用作正电极活性材料的Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2、1.3重量份的用作导电材料的石墨和2.0重量份的用作粘合剂的聚偏二氟乙烯(PVdF)来制备正电极混合物。通过将所获得的正电极混合物分散在用作溶剂的1-甲基-2-吡咯烷酮中来制备正电极混合物浆料。通过分别在厚度为20μm的铝箔的两侧上涂覆、干燥并压制浆料来制备正电极。
通过混合97.6重量份的用作负电极活性材料的人造石墨和天然石墨(重量比：90：10)、1.2重量份的用作粘合剂的丁苯橡胶(SBR)、和1.2重量份的羧甲基纤维素(CMC)来制备负电极混合物。通过将负电极混合物分散在用作溶剂的离子交换水中来制备负电极混合物浆料。通过分别在厚度为20μm的铜箔的两侧上涂覆、干燥并压制浆料来制备负电极。
通过将LiPF6溶解在有机溶剂中来制备无水电解质溶液，在该有机溶剂中，碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)以3：3：4(体积比)的组分混合。这里，将LiPF6溶解在有机溶剂中至浓度为1.0M。
通过在上述制备的正电极和负电极之间层压多孔聚乙烯分隔件并将它们储存在袋中并然后注入电解质来完成锂二次电池的组装。
制备例2
如上述制造例中的那样制造锂二次电池，但是在组装正电极、负电极和分隔件的过程中，添加100μm的铜颗粒，使得微短路电阻变为1kΩ水平，并完成缺陷电池的组装。
示例1
制备10个制备例1的组装好的锂二次电池，将其在25℃的室温下老化24小时并进行预老化。之后，将已预老化的二次电池安装在化成夹具上，然后执行夹具化成过程，在该夹具化成过程中，在45℃的温度下执行充电。此时，根据SOC将化成过程分为三个阶段。对于从SOC 0％到SOC 1％的初始区间，在0.2C的充电速率和0.5kgf/cm2的压力下执行化成过程。对于从SOC 1％到SOC 17％的中间区间，在1C的充电速率和0.5kgf/cm2的压力下执行化成过程。对于从SOC 17％到SOC 60％的最后区间，在1C的充电速率和10kgf/cm2的压力下执行化成过程。然后，在65℃的温度下执行24小时的高温老化，并且在25℃的常温下执行12小时的室温老化。
之后，执行脱气过程，并且将脱气后的电池完全充电并完全放电，随后以SOC 17％进行运送充电。
示例2
在示例1中，以与示例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于在化成过程期间将终端区间充电至50％SOC。
示例3
在示例1中，以与示例1中相同的方式制造锂二次电池，不同之处在于将运送充电执行到SOC30％的水平。
比较例
制备10个制备例1的组装好的锂二次电池，将其在25℃的室温下老化24小时并进行预老化。之后，将已预老化的二次电池安装在化成夹具上，然后执行夹具化成过程，在该夹具化成过程中执行充电。此时，根据SOC将化成过程分为三个阶段。对于从SOC 0％到SOC5％的初始区间，在0.2C的充电速率和0.5kgf/cm2的压力下执行化成过程。对于从SOC 5％到SOC 17％的中间区间，在0.7C的充电速率和0.5kgf/cm2的压力下执行化成过程。对于从SOC 17％到SOC 30％的最后区间，在0.7C的充电速率和10kgf/cm2的压力下执行化成过程。然后，在65℃的温度下执行24小时的高温老化，并且在25℃的常温下执行12小时的室温老化。
之后，执行脱气过程，并且将脱气后的电池完全充电并完全放电，然后以SOC 30％进行运送充电。
参考例1
制备十个制备例2的电池，并且以与示例1中相同的方式制造二次电池。
参考例2
制备十个制备例2的电池，并且以与示例3中相同的方式制造二次电池。
参考例3
制备十个制备例2的电池，并且以与比较例1中相同的方式制造二次电池。
实验例1-充电时间测量
在示例1和2以及比较例1的制造过程中，分别测量化成过程的充电时间(初次充电时间)和完全充电时间，并计算平均值，结果示于表1中。
[表1]
初次充电时间 完全充电时间 总充电时间
示例1 39.4 91 130.4
示例2 33.4 109 142.4
比较例1 36.4 131 167.4
参考表1，在第一次化成中，与充电至SOC 30％水平的比较例1的电池相比，充电至SOC 60％的水平的示例1的电池具有较短的充电时间，由此显示出确保大规模生产的效果。
实验例2
对于示例1的每一个电池，在每一次运送充电完成之后测量OCV(OCV 1)，由此在表2所示的每一个时间点处测量OCV(OCV 2)。使用测量出的OCV1和OCV2计算ΔOCV(＝OCV1-OCV2)，并且获得ΔOCV的最大值(良好产品的ΔOCV的最大值)。
对于参考例1的电池，在完成每一次运送充电之后测量OCV(OCV1)，由此在表2中所示的每一个时间点处测量OCV(OCV 2)。使用测量出的OCV1和OCV2计算ΔOCV(＝OCV1-OCV2)，并且获得ΔOCV的最小值(缺陷产品的ΔOCV的最小值)。
而且，在表2中示出了从缺陷产品的ΔOCV最小值减去良好产品的ΔOCV最大值而获得的值。
对于示例3的电池和参考例2的电池，在表2中示出了以与上文相同的方式通过从缺陷产品的ΔOCV最小值减去良好产品的ΔOCV最大值而获得的值，并且对于比较例1和参考例3的电池，在表2中示出了以与上文相同的方式通过减去良好产品的ΔOCV最大值而获得的值。
[表2]
Figure BDA0003312498270000171
参考表2，当通过示例1的方法执行激活过程和低电压测试时，可以看出，良好产品的电压下降量减少，并且缺陷产品的电压下降量增加，使得良好产品的电压下降量的最小值与不良产品的电压下降量的最大值之间的差在第四天变为0.8mV。
另一方面，当以比较例1的方法执行激活过程和低电压测试时，可以看出，良好产品的电压下降量的最小值与缺陷产品的电压下降量的最大值之间的差仅在13.5天之后变为0.7mV。
如上所述，在第一次化成中，本发明的用于制造二次电池的方法增加了充电SOC并且将低电压测试区间设定为SOC 30％或更少，其显示出在短时间内清楚地区分良好产品和不良产品的效果。

Claims (14)

1.一种用于制造二次电池的方法，所述方法包括：
将组装好的二次电池充电至SOC 45％至65％的化成步骤；
对化成后的二次电池进行老化的老化步骤；以及
测量电压值的改变的低电压测试步骤，
其中，在所述低电压测试步骤中，在SOC 30％或更少的区间内测量所述电压值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述化成步骤中，同时执行充电和加压。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述化成步骤在30℃至65℃的温度下执行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述化成步骤包括根据SOC的三个区间：初始阶段化成区间、中间阶段化成区间和最后阶段化成区间，并且每一个区间的充电速度或挤压力的化成条件不同。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述初始区间内，所述化成在0.1C至0.3C的充电速率和0.1kgf/cm2至1.0kgf/cm2的压力下执行，
其中，在所述中间区间内，所述化成在0.7C至1.3C的充电速率和0.1kgf/cm2至1.0kgf/cm2的压力下执行，并且
其中，在所述最后区间内，所述化成在0.7C至1.3C的充电速率和7kgf/cm2至13kgf/cm2的压力下执行。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述初始区间的上限为SOC 1％至7％，并且所述中间区间的上限为SOC 15％至19％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述老化步骤中，在高于60℃的温度下使所述二次电池稳定化。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括在20℃至30℃的温度下使所述二次电池稳定化的室温老化步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述老化步骤之后的脱气步骤；以及完全充电和完全放电步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在完全充电和完全放电步骤之后的运送充电步骤。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述化成步骤之前的将所述组装好的二次电池在室温下老化的预老化步骤。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低电压测试步骤包括根据电压下降量来挑选出缺陷二次电池。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，在SOC 5％至25％的区间内执行测量所述电压值的改变的步骤。
14.一种通过根据权利要求1所述的方法制造的锂二次电池。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102521576B1 (ko) * 2019-03-18 2023-04-12 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치
CN112881928B (zh) * 2021-03-24 2023-12-26 东风汽车集团股份有限公司 一种电池单体一致性的筛选方法
KR20220158507A (ko) * 2021-05-24 2022-12-01 현대자동차주식회사 리튬이차전지 저전압 불량 판정 방법
KR102640466B1 (ko) * 2021-09-10 2024-02-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지의 활성화 방법
KR20230059264A (ko) 2021-10-26 2023-05-03 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지의 제조방법
JP2023554666A (ja) * 2021-11-04 2023-12-28 エルジー エナジー ソリューション リミテッド リチウム二次電池の活性化方法および活性化装置
KR20230064749A (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지의 활성화 방법
KR20230114348A (ko) * 2022-01-25 2023-08-01 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지의 저전압 불량 검사방법 및 리튬 이차전지의 제조방법
CN115784313B (zh) * 2022-11-23 2024-05-28 北京化工大学 一种富锂锰基层状正极材料的原位表面改性方法
EP4394405A1 (en) * 2022-12-27 2024-07-03 Samsung SDI Co., Ltd. Secondary battery accelerated idle life evaluation device and method thereof
CN116053469B (zh) * 2023-03-06 2023-08-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料、正极极片、二次电池和用电装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120073744A (ko) * 2010-12-27 2012-07-05 주식회사 엘지화학 전압 점핑을 이용한 이차 전지 제조방법 및 이차 전지
KR20130126365A (ko) * 2012-05-11 2013-11-20 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법
JP2014238961A (ja) * 2013-06-07 2014-12-18 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
CN106164690A (zh) * 2014-04-11 2016-11-23 丰田自动车株式会社 二次电池的检查方法和制造方法
CN106997960A (zh) * 2016-01-22 2017-08-01 福建猛狮新能源科技有限公司 一种锂离子电池的化成、分容方法
JP2018028967A (ja) * 2016-08-15 2018-02-22 トヨタ自動車株式会社 バッテリパックの製造方法
US20180164384A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-14 Lg Chem, Ltd. Method and apparatus for assessing lifespan of secondary battery
KR20180071798A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 엘지화학 이차 전지의 저전압 불량 검사 장치 및 방법
KR20180081009A (ko) * 2017-01-05 2018-07-13 주식회사 엘지화학 이차전지 저전압 불량의 검출 방법
CN108780127A (zh) * 2017-01-05 2018-11-09 株式会社Lg化学 用于检测二次电池的低电压缺陷的方法和设备
CN109244573A (zh) * 2017-07-10 2019-01-18 丰田自动车株式会社 蓄电设备的短路检查方法和蓄电设备的制造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2520816C3 (de) * 1975-05-09 1979-02-15 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Methinfarbstoffe
CN104204829B (zh) * 2012-04-19 2016-08-24 丰田自动车株式会社 全固体电池的检查装置和检查方法
KR101802002B1 (ko) * 2013-10-30 2017-11-27 주식회사 엘지화학 이차전지 저전압 불량률 조기 감지 시스템 및 그 방법
JP6135929B2 (ja) * 2013-11-11 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 非水系二次電池の製造方法
KR101709553B1 (ko) * 2014-10-22 2017-02-23 주식회사 엘지화학 전지 soc 추정 방법 및 시스템
JP6448336B2 (ja) * 2014-12-04 2019-01-09 積水化学工業株式会社 リチウムイオン二次電池の製造方法
JP2017106867A (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 トヨタ自動車株式会社 二次電池の製造方法
FR3055629B1 (fr) 2016-09-08 2018-08-17 Arkema France Composition durcissable comprenant un polymere d'ethylene, un monoperoxycarbonate et un hydroperoxyde de t-alkyle
KR102518992B1 (ko) * 2017-02-03 2023-04-07 주식회사 엘지에너지솔루션 고온 저장 특성이 향상된 리튬 이차전지의 제조 방법
CN107528093B (zh) * 2017-08-31 2020-10-02 中盐安徽红四方锂电有限公司 一种磷酸铁锂动力电池的老化工艺
KR102391533B1 (ko) * 2018-10-05 2022-04-28 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 셀의 저전압 진단 방법 및 장치
KR102508117B1 (ko) * 2019-01-03 2023-03-09 주식회사 엘지에너지솔루션 저전압 검출력이 향상된 이차전지의 활성화 방법
KR102517117B1 (ko) * 2019-03-26 2023-04-03 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지의 공정용량 산출방법

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120073744A (ko) * 2010-12-27 2012-07-05 주식회사 엘지화학 전압 점핑을 이용한 이차 전지 제조방법 및 이차 전지
KR20130126365A (ko) * 2012-05-11 2013-11-20 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지의 제조방법
JP2014238961A (ja) * 2013-06-07 2014-12-18 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
CN106164690A (zh) * 2014-04-11 2016-11-23 丰田自动车株式会社 二次电池的检查方法和制造方法
CN106997960A (zh) * 2016-01-22 2017-08-01 福建猛狮新能源科技有限公司 一种锂离子电池的化成、分容方法
JP2018028967A (ja) * 2016-08-15 2018-02-22 トヨタ自動車株式会社 バッテリパックの製造方法
US20180164384A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-14 Lg Chem, Ltd. Method and apparatus for assessing lifespan of secondary battery
KR20180071798A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 주식회사 엘지화학 이차 전지의 저전압 불량 검사 장치 및 방법
KR20180081009A (ko) * 2017-01-05 2018-07-13 주식회사 엘지화학 이차전지 저전압 불량의 검출 방법
CN108780127A (zh) * 2017-01-05 2018-11-09 株式会社Lg化学 用于检测二次电池的低电压缺陷的方法和设备
CN109244573A (zh) * 2017-07-10 2019-01-18 丰田自动车株式会社 蓄电设备的短路检查方法和蓄电设备的制造方法

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Publication number Publication date
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