CN114188596A - 一种锂离子电池的预活化方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种锂离子电池的预活化方法，包括如下步骤：对锂离子电池进行注液、封口、预活化，所述预活化包括小电流充放电预循环，高温陈化，常温化成，通过本申请的方法，能够在首次充放电过程中形成致密均匀稳定的固体电解质界面，即SEI膜。按照本申请提供方法预活化的锂离子电池减少活性锂损失，从而提升所述锂离子电池的首效，并提升锂离子电池循环性能，大大延长了锂离子电池的使用寿命，并可用于圆柱钢壳锂离子电池实际生产中。

Description

一种锂离子电池的预活化方法
技术领域
本申请涉及锂离子电池加工技术领域，尤其涉及到一种锂离子电池的预活化方法。
背景技术
锂离子电池是目前应用最为广泛的一种电源，而在各种类型的锂离子电池中，圆柱钢壳电池具有能量密度高、安全以及倍率性能好优点，因此目前大功率电动工具，家用电器和电动汽车中基本都采用圆柱钢壳锂离子电池作为电源。锂离子电池的化成步骤是电池制造的重要工序，对锂离子电池进行化成时，在负极表面形成一种固体电解质界面或称SEI膜的过程，SEI膜的成膜质量关系到电池的容量高低、循环寿命长短、高低温等方面的性能；所以在锂离子电池制造过程中必须关注SEI膜成膜质量，特别要重点关注SEI膜的致密度和均匀性。常规的化成是对注液封口陈化后的电芯进行小电流一步或多步充电至100％电量，在该充电过程中形成的SEI膜不够致密均匀，导致电池首效较低，循环容量保持率相对较差。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请的目的就在于提供一种锂离子电池的预活化方法法，解决了现有技术中电池化成效果不佳，电池首效低及循环性能相对较差的问题。
本申请采用的技术方案如下：
一种锂离子电池的预活化方法，包括如下步骤：
步骤1：对锂离子电池进行注液，注液完成后封口；
步骤2：恒流充电，采用第一预设电流I1对所述步骤1的电池进行充电，直至电压至第一预定电压，静置；静置时间优选为1min；
步骤3：恒流放电，采用第二预设电流I2对所述步骤2的电池进行放电，直至电压至第二预定电压，静置；静置时间优选为1min；
步骤4：恒流充电，采用第三预设电流I3对所述步骤3的电池进行充电，直至电压至第三预定电压，静置；静置时间优选为1min；
步骤5：将预循环后的电池取下，高温陈化；
步骤6：将高温陈化后的电池采用第四预设电流I4恒流充电至第四预定电压，然后以第四预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得预活化的电芯。
更进一步的技术方案是，所述步骤1中，所述注液封口的电芯的具体制备方法为：
步骤1.1：以镍钴锰酸锂为正极活性材料，石墨为负极活性材料，分别制备正、负极片；
步骤1.2：将隔膜和所述步骤1.1的正负极片通过卷绕制成裸卷芯，再将所述裸卷芯装入钢壳中，获得未注液的电芯；
步骤1.3：向所述步骤1.2获得的未注电解液的电芯中注入电解液并进行封口，获得注液后封口的电芯。
更进一步的技术方案是，在步骤2中，所述I1为0.1-0.2C，第一预定电压为3.0V。
更进一步的技术方案是，在步骤3中，所述I2为0.1-0.2C，第二预定电压为2.5V。
更进一步的技术方案是，在步骤4中，所述I3为0.1-0.2C，第三预定电压为3.0V。
更进一步的技术方案是，在步骤5中，所述高温温度为40℃，时间为16-24h。
更进一步的技术方案是，在步骤6中，所述I4为0.2C，第四预定电压为4.2V。
更进一步的技术方案是，在步骤6中，获得的预活化的电芯的充电量为100％。
本申请的有益效果在于：
本申请通过先对注液封口后的电芯进行低电流密度和低容量预活化，然后后进行高温陈化，再进行小电流预充电，使得产生的SEI膜致密性好，均匀稳定，改善了SEI膜的成膜质量，同时也提高电池的循环寿命。按照本申请提供方法预活化的锂离子电池减少活性锂损失，从而提升所述锂离子电池的首效，并提升锂离子电池循环性能，大大延长了锂离子电池的使用寿命，并可用于圆柱钢壳锂离子电池实际生产中。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供了一种锂离子电池的预活化方法，包括如下步骤：
步骤1：对锂离子电池进行注液，注液完成后封口；
其中，注液封口的电芯的具体制备方法为：
步骤1.1：以镍钴锰酸锂为正极活性材料，石墨为负极活性材料，分别制备正、负极片；
步骤1.2：将隔膜和所述步骤1.1的正负极片通过卷绕制成裸卷芯，再将所述裸卷芯装入钢壳中，获得未注液的电芯；
步骤1.3：向所述步骤1.2获得的未注电解液的电芯中注入电解液并进行封口，获得注液后封口的电芯。
步骤2：恒流充电，采用0.1C-0.2C电流对所述步骤1的电池进行充电，直至电压至3.0V，静置1min；
步骤3：恒流放电，采用0.1C-0.2C电流对所述步骤2的电池进行放电，直至电压至2.5V，静置1min；
步骤4：恒流充电，采用0.1C-0.2C电流对所述步骤3的电池进行充电，直至电压至3.0V，静置1min；
步骤5：将预循环后的电池取下，40℃高温陈化24h；
步骤6：将高温陈化后的电池采用0.2C电流恒流充电至4.2V电压，然后以4.2V电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得充电量为100％的预活化的电芯。
实施例1
一种锂离子电池的预活化方法，包括如下步骤：
步骤1：对锂离子电池进行注液，注液完成后封口；
步骤2：采用0.2C的电流对步骤1的电池恒流充电至3.0V，静置1min；
步骤3：采用0.1C的电流对步骤2的电池恒流放电至2.5V，静置1min；
步骤4：采用0.1C的电流对步骤3的电池恒流充电至3.0V，静置1min；
步骤5：将预循环后的电池取下，40℃高温陈化24h；
步骤6：将高温陈化后的电池采用0.2C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得充电量为100％的预活化的电芯。
实施例2
一种锂离子电池的预活化方法，包括如下步骤：
步骤1：对锂离子电池进行注液，注液完成后封口；
步骤2：采用0.1C的电流对步骤1的电池恒流充电至3.0V，静置1min；
步骤3：采用0.2C的电流对步骤2的电池恒流放电至2.5V，静置1min；
步骤4：采用0.1C的电流对步骤3的电池恒流充电至3.0V，静置1min；
步骤5：将预循环后的电池取下，40℃高温陈化24h；
步骤6：将高温陈化后的电池采用0.2C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得充电量为100％的预活化的电芯。
实施例3
一种锂离子电池的预活化方法，包括如下步骤：
步骤1：对锂离子电池进行注液，注液完成后封口；
步骤2：采用0.2C的电流对步骤1的电池恒流充电至3.0V，静置1min；
步骤3：采用0.2C的电流对步骤2的电池恒流放电至2.5V，静置1min；
步骤4：采用0.2C的电流对步骤3的电池恒流充电至3.0V，静置1min；
步骤5：将预循环后的电池取下，40℃高温陈化24h；
步骤6：将高温陈化后的电池采用0.2C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得充电量为100％的预活化的电芯。
实施例4
一种锂离子电池的预活化方法，包括如下步骤：
步骤1：对锂离子电池进行注液，注液完成后封口；
步骤2：采用0.1C的电流对步骤1的电池恒流充电至3.0V，静置1min；
步骤3：采用0.1C的电流对步骤2的电池恒流放电至2.5V，静置1min；
步骤4：采用0.2C的电流对步骤3的电池恒流充电至3.0V，静置1min；
步骤5：将预循环后的电池取下，40℃高温陈化24h；
步骤6：将高温陈化后的电池采用0.2C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得充电量为100％的预活化的电芯。
对比例1
对注液封口后电芯40℃高温陈化24h；将高温陈化后的电池采用0.2C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得充电量为100％的预活化的电芯。
对比例2
采用0.2C的电流对注液封口后的电池恒流充电至3.0V，然后40℃高温陈化24h；将高温陈化后的电池采用0.2C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得充电量为100％的预活化的电芯。
电池测试实验：
对实施例1至实施例4以及对比例1至对比例2获得的化成后的锂离子电池分别进行首效及循环测试，测试结果如下表：
表1锂离子电池的首效及循环测试结果
Figure BDA0003369076780000051
从表1中可以看出，按照本申请提供的一种锂离子电池的预活化方法对锂离子电池进行活化，化成的锂离子电池各项性能均要优于现有技术化成后的锂离子电池的各项性能。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡依本申请范围所做的均等变化与修饰，皆应属本申请的涵盖范围。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种锂离子电池的预活化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：对锂离子电池进行注液，注液完成后封口；
步骤2：恒流充电，采用第一预设电流I1对步骤1得到的电池进行充电，直至电压至第一预定电压，静置；
步骤3：恒流放电，采用第二预设电流I2对步骤2的电池进行放电，直至电压至第二预定电压，静置；
步骤4：恒流充电，采用第三预设电流I3对步骤3的电池进行充电，直至电压至第三预定电压，静置；
步骤5：将步骤4充电后的预循环后的电池取下，高温陈化；
步骤6：将高温陈化后的电池采用第四预设电流I4恒流充电至第四预定电压，然后以第四预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C，获得预活化的电芯。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池的预活化方法，其特征在于，步骤1中，所述注液封口的电芯的具体制备方法为：
步骤1.1：以镍钴锰酸锂为正极活性材料，石墨为负极活性材料，分别制备正、负极片；
步骤1.2：将隔膜和步骤1.1的正负极片通过卷绕制成裸卷芯，再将所述裸卷芯装入钢壳中，获得未注液的电芯；
步骤1.3：向步骤1.2获得的未注液的电芯中注入电解液并进行封口，获得注液后封口的电芯。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池的预活化方法，其特征在于：步骤2中，所述I1为0.1-0.2C，第一预定电压为3.0V。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池的预活化方法，其特征在于：步骤3中，所述I2为0.1-0.2C，第二预定电压为2.5V。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池的预活化方法，其特征在于：步骤4中，所述I3为0.1-0.2C，第三预定电压为3.0V。
6.如权利要求1所述的一种锂离子电池的预活化方法，其特征在于：步骤5中，所述高温陈化的温度为40℃，陈化的时间为16-24h。
7.如权利要求1所述的一种锂离子电池的预活化方法，其特征在于：步骤6中，所述I4为0.2C，第四预定电压为4.2V。
8.如权利要求1所述的一种锂离子电池的预活化方法，其特征在于：步骤6中，获得的预活化的电芯的充电量为100％。
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