CN114388865B - 一种锂电池及其化成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂电池及其化成方法，包括以下步骤：以第一充电条件对锂电池充电至第一化成阶段；静置第一预设时间段；在静置达到第一预设时间段后，以第二充电条件对锂电池充电至第二化成阶段；静置第二预设时间段；在静置达到第二预设时间段后，以第三充电条件对锂电池充电至第三化成阶段；静置第三预设时间段；在静置达到第三预设时间段后，以第四充电条件对锂电池充电至第四化成阶段。本发明直接采用电流充电化成，不需要对锂电池进行负压抽真空、热压或者电压限制化成，大大降低了化成成本，可适用于各种型号的锂电池，而且化成时间短、化成效果好，通用性强。

Description

一种锂电池及其化成方法
技术领域
本发明涉及电池化成的技术领域，更具体地说，涉及一种锂电池及其化成方法。
背景技术
目前的锂电池化成方法主要有：
1、负压化成法：化成前给电芯抽真空达到一定压力P1，然后进行小电流充电至一定电压，在泄压后，再进行抽真空至一定P2(P2<P1)，再进行小电流充电至一定电压，完成化成。
2、热压化成法：通过对电芯进行一定压力P1后，然后进行对电芯进行加温至一定温度，后进行一定小电流充电至一定电压，最后进行泄压，降温，完成化成。
3、电压限制化成法：通过对电芯进行一定电流充电，然后进行对电芯进行充电至一定电压后恒压，电流降低至0.01C截止，再对进行电芯进行再次一定电流进行充电至一定电压后进行恒压，电流降低至0.01C截止，完成化成。
然而，上述三种方法均存在一定问题。对于负压化成法，需要对锂电池进行抽真空，增加设备投入成本，而且抽取的气体对环境有害，不环保，环保处理成本高，同时，电压截止不适用于各种材料体系的电芯。对于热压化成法，对电池的型号局限性要求太高，不适合铝壳电芯、圆柱电芯。对于电压限制化成法，对电池的型号局限性要求太高，电压截止不适用于各种材料体系的电芯，而且化成时间太长。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种锂电池及其化成方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种锂电池化成方法，包括以下步骤：
以第一充电条件对锂电池充电至第一化成阶段；所述第一充电条件为：第一充电电流；所述第一化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第一SOC；
静置第一预设时间段；
在静置达到所述第一预设时间段后，以第二充电条件对所述锂电池充电至第二化成阶段；所述第二充电条件为：第二充电电流；所述第二化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第二SOC；
静置第二预设时间段；
在静置达到所述第二预设时间段后，以第三充电条件对所述锂电池充电至第三化成阶段；所述第三充电条件为：第三充电电流；所述第三化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第三SOC；
静置第三预设时间段；
在静置达到所述第三预设时间段后，以第四充电条件对所述锂电池充电至第四化成阶段；所述第四充电条件为：第四充电电流；所述第四化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第四SOC。
在本发明所述的锂电池化成方法中，所述第一充电条件为：第一充电电流；所述第二充电条件为：第二充电电流；所述第三充电条件为：第三充电电流；所述第四充电条件为：第四充电电流。
在本发明所述的锂电池化成方法中，所述第一充电电流为0.05C～0.2C；所述第二充电电流为：0.1C～0.3C；所述第三充电电流为：0.18C～0.4C；所述第四充电电流为：0.18C～0.4C。
在本发明所述的锂电池化成方法中，所述第一充电电流为：0.1C～0.15C；所述第二充电电流为：0.15C～0.25C；所述第三充电电流为：0.18C～0.25C；所述第四充电电流为：0.3C～0.35C。
在本发明所述的锂电池化成方法中，所述第一化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第一SOC；所述第二化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第二SOC；所述第三化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第三SOC；所述第四化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第四SOC。
在本发明所述的锂电池化成方法中，所述第一SOC为：0.5％～2.0％；所述第二SOC为：5.0％～11.0％；所述第三SOC为：12.0％～18.0％；所述第四SOC为：20％～40％。
在本发明所述的锂电池化成方法中，所述第一SOC为：1.0％～1.8％；所述第二SOC为：7.0％～10.2％；所述第三SOC为：14.0％～17.6％；所述第四SOC为：28.0％～32.0％。
在本发明所述的锂电池化成方法中，所述第一预设时间段为：0.1min～5.0min；所述第二预设时间段为：1.0min～10.0min；所述第三预设时间段为：1.0min～10.0min。
在本发明所述的锂电池化成方法中，所述第一预设时间段为：1min；所述第二预设时间段为：5min；所述第三预设时间段为：5min。
本发明还提供一种锂电池，采用以上所述的锂电池化成方法进行化成。
实施本发明的锂电池及其化成方法，具有以下有益效果：包括以下步骤：以第一充电条件对锂电池充电至第一化成阶段；静置第一预设时间段；在静置达到第一预设时间段后，以第二充电条件对锂电池充电至第二化成阶段；静置第二预设时间段；在静置达到第二预设时间段后，以第三充电条件对锂电池充电至第三化成阶段；静置第三预设时间段；在静置达到第三预设时间段后，以第四充电条件对锂电池充电至第四化成阶段。本发明直接采用电流充电化成，不需要对锂电池进行负压抽真空、热压或者电压限制化成，大大降低了化成成本，可适用于各种型号的锂电池，而且化成时间短、化成效果好，通用性强。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的锂电池化成方法的流程示意图；
图2和图3是采用本发明实施例提供的锂电池化成方法完成化成后的锂电池的高低温性能曲线图；
图4是采用本发明实施例提供的锂电池化成方法完成化成后的锂电池的循环性能曲线图；
图5是采用本发明实施例提供的锂电池化成方法完成化成后的锂电池的电压电流时间图；
图6和图7是采用电压限制化成法完成化成后的锂电池的高低温性能曲线图；
图8是采用电压限制化成法完成化成后的锂电池的循环性能曲线图；
图9是采用电压限制化成法完成化成后的锂电池的电压电流时间图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
为了解决现有的锂电池化成方法所存在的问题，本发明提供了一种测量准确可靠、操作简单、投入成本低的锂电池化成方法。
参考图1，为本发明提供的锂电池化成方法一可选实施例的流程示意图。
具体的，如图1所示，该锂电池化成方法包括以下步骤：
步骤S101、以第一充电条件对锂电池充电至第一化成阶段。
步骤S102、静置第一预设时间段。
步骤S103、在静置达到第一预设时间段后，以第二充电条件对锂电池充电至第二化成阶段。
步骤S104、静置第二预设时间段。
步骤S105、在静置达到第二预设时间段后，以第三充电条件对锂电池充电至第三化成阶段。
步骤S106、静置第三预设时间段。
步骤S107、在静置达到第三预设时间段后，以第四充电条件对锂电池充电至第四化成阶段。
具体的，本发明实施例中，在对锂电池进行化成时，先以第一充电条件对锂电池进行充电，并使其达到第一化成阶段。在达到第一化成阶段后，先静置第一预设时间段，接着再以第二充电条件对锂电池进行充电，并使其充电至第二化成阶段，然后，再静置第二预设时间段，并在静置第二预设时间段后，继续以第三充电条件对锂进行充电，并使其充电达到第三化成阶段，继续静置第三预设时间段，并在静置了第三预设时间段后，再以第四充电条件对锂电池进行充电，并使其达到第四化成阶段，并在充电至达到第四化成阶段时，完成对锂电池的化成。通过采用多次充电的方式进行化成，可以使锂电池化成控制更准确，锂电池性能一致性更好。
可选的，一些实施例中，第一充电条件为：第一充电电流；第二充电条件为：第二充电电流；第三充电条件为：第三充电电流；第四充电条件为：第四充电电流。
具体的，一些实施例中，第一充电电流为0.05C～0.2C；第二充电电流为：0.1C～0.3C；第三充电电流为：0.18C～0.4C；第四充电电流为：0.18C～0.4C。
优选地，第一充电电流为：0.1C～0.15C；第二充电电流为：0.15C～0.25C；第三充电电流为：0.18C～0.25C；第四充电电流为：0.3C～0.35C。
更具体地，一些实施例中，第一充电电流可以为0.12C，第二充电电流可以为0.14C，第三充电电流可以为0.18C，第四充电电流可以为0.20C。
可选的，一些实施例中，第一化成阶段为：锂电池的SOC值达到第一SOC；第二化成阶段为：锂电池的SOC值达到第二SOC；第三化成阶段为：锂电池的SOC值达到第三SOC；第四化成阶段为：锂电池的SOC值达到第四SOC。
通过采用特定电流，在不同的阶段对锂电池进行充电，并结合SOC进行控制，可以避免采用负压化成法、热压化成法以及电压限制化成法所导致的问题，而且该化成方法的化成控制过程更加准确可靠，同时还可以提高锂电池的一致性。
具体的，一些实施例中，第一SOC为：0.5％～2.0％；第二SOC为：5.0％～11.0％；第三SOC为：12.0％～18.0％；第四SOC为：20％～40％。
优选地，第一SOC为：1.0％～1.8％；第二SOC为：7.0％～10.2％；第三SOC为：14.0％～17.6％；第四SOC为：28.0％～32.0％。
更具体地，第一SOC可以为1.5％，第二SOC可以为9.0％，第三SOC可以为18％，第四SOC可以为32％。
本发明实施例的锂电池化成方法通过采用在低SOC控制化成，可以大大缩短化成时间，而且化成效果好。进一步地，本发明实施例的锂电池化成方法可适用于各种材料体系的电芯，对电池的型号没有要求，如可适用但不限于铝壳电芯、圆柱电芯等，通用性好。
可选的，一些实施例中，第一预设时间段为：0.1min～5.0min；第二预设时间段为：1.0min～10.0min；第三预设时间段为：1.0min～10.0min。
通过在每一充电阶段完成充电后，将锂电池进行静置，可以保证锂电池性能的稳定性，进一步提升锂电池性能的一致性。
优选地，第一预设时间段为：1min；第二预设时间段为：5min；第三预设时间段为：5min。
以下以某型号的方形铝壳磷酸铁锂电池的化成进行说明。
本发明实施例的锂电池化成方法具体的化成步骤如下：
第一步、选取XXX型号正常且未化成锂电池；
第二步、以0.12C电流(电流3.0A)对锂电池进行充电，并在充电过程中监测其SOC值，直到其SOC值达到1.5％(容量0.375Ah)，停止充电；
第三步、静置1min；
第四步、在静置1min后，以0.14C电流(电流3.5A)对锂电池进行充电，并在充电过程中监测其SOC值，直到其SOC值达到9.0％(2.25Ah)，停止充电；
第五步、静置5min；
第六步、在静置5min后，继续以0.18C电流(电流4.5A)对锂电池进行充电，并在充电过程中监测其SOC值，直到其SOC值达到18％(容量4.5Ah)，停止充电；
第七步、静置5min；
第八步、在静置5min后，继续以0.20C电流(电流5.0A)对锂电池进行充电，并在充电过程中监测其SOC值，直到其SOC值达到32％(容量8.0Ah)，停止充电。
第九步、完成对该XXX型号锂电池的化成。
在完成对该XXX型号锂电池的化成后，在后续的正常工序中，监测其高低温性能和循环性能。其中，高低温性能如图2和图3所示，循环性能如图4所示，电压电流时间如图5所示。
以电压限制化成法对该XXX型号锂电池的具体化成步骤如下：
第一步、选取XXX型号锂电池正常未化成锂电池；
第二步、将锂离子以0.05C(电流1.25A)充电至电压3.280V，3.280恒压至电流降低至0.01C(时间约2h)；
第三步、静置10min；
第四步、将锂离子以0.1C(电流2.5A)充电至电压3.380V，3.380恒压至电流降低至0.01C(时间约5h)；
第五步、完成对该XXX型号锂电池的化成。
在完成对该XXX型号锂电池的化成后，在后续的正常工序中，监测其高低温性能和循环性能。其中，高低温性能如图6和图7所示，循环性能如图8所示，电压电流时间如图9所示。
通过对比可以明显看出，本发明实施例的锂电池化成方法相较于传统的电压限制化成法，本发明的化成时间明显短于电压限制化成法的化成时间，而且，通过本发明实施例的锂电池化成方法进行化成的锂电池循环性能没有受到影响，即锂电池的循环性能较佳。
进一步地，在其他一些实施例中，本发明还提供一种锂电池，该锂电池可以采用本发明实施公开的锂电池化成方法进行化成。
通过采用本发明实施例公开的锂电池化成方法进行化成，可以有效缩短化成时间，化成效果好，锂电池性能一致性好，稳定性好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种锂电池化成方法，其特征在于，包括以下步骤：
以第一充电条件对锂电池充电至第一化成阶段；所述第一充电条件为：第一充电电流；所述第一化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第一SOC；
静置第一预设时间段；
在静置达到所述第一预设时间段后，以第二充电条件对所述锂电池充电至第二化成阶段；所述第二充电条件为：第二充电电流；所述第二化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第二SOC；
静置第二预设时间段；
在静置达到所述第二预设时间段后，以第三充电条件对所述锂电池充电至第三化成阶段；所述第三充电条件为：第三充电电流；所述第三化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第三SOC；
静置第三预设时间段；
在静置达到所述第三预设时间段后，以第四充电条件对所述锂电池充电至第四化成阶段；所述第四充电条件为：第四充电电流；所述第四化成阶段为：所述锂电池的SOC值达到第四SOC；
所述第一SOC为：0.5%~2.0%；所述第二SOC为：5.0%~11.0%；所述第三SOC为：12.0%~18.0%；所述第四SOC为：20%~40%；
所述第一预设时间段为：0.1 min ~5.0min；所述第二预设时间段为：1.0 min ~10.0min；所述第三预设时间段为：1.0 min ~10.0min。
2.根据权利要求1所述的锂电池化成方法，其特征在于，所述第一充电电流为0.05C~0.2C；所述第二充电电流为：0.1C~0.3C；所述第三充电电流为：0.18C~0.4C；所述第四充电电流为：0.18C~0.4C。
3.根据权利要求2所述的锂电池化成方法，其特征在于，所述第一充电电流为：0.1C~0.15C；所述第二充电电流为：0.15C~0.25C；所述第三充电电流为：0.18C~0.25C；所述第四充电电流为：0.3C~0.35C。
4.根据权利要求1所述的锂电池化成方法，其特征在于，所述第一SOC为：1.0% ~ 1.8%；所述第二SOC为：7.0% ~ 10.2%；所述第三SOC为：14.0% ~ 17.6%；所述第四SOC为：28.0% ~32.0%。
5.根据权利要求1所述的锂电池化成方法，其特征在于，所述第一预设时间段为：1min；所述第二预设时间段为：5min；所述第三预设时间段为：5min。
6.一种锂电池，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的锂电池化成方法进行化成。
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