CN114744301A - 一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，包括步骤：第一步，将具有已补锂极片的锂电池放置在温箱中静置预设时长，使得锂电池的内外温度差为零；第二步，在锂电池使用过程中，实时统计锂电池的充放电循环次数；第三步，预先设置锂电池的多个预设的不同充放电循环次数与多个制式之间的对应关系；第四步，实时检测锂电池的充放电循环次数是否达到预设的充放电循环次数，每达到一个预设的充放电循环次数时，即根据该预设的充放电循环次数所对应的制式，对锂电池进行一次充放电循环操作，实现定期动态地激发并释放锂电池极片中补充的活性锂。本发明能够有效激发锂离子电池极片上补充的活性锂，有效提升电池的容量。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法及应用。
背景技术
目前，锂离子电池因具有能量密度高、循环性能好、绿色无污染等优点，已被广泛应用于数码产品、电动汽车及储能领域。
随着储能电池对于质保要求的提高，电芯循环寿命的要求随之提高。而锂离子电池在循环衰减过程中活性锂的损失，是影响电芯循环寿命的重要原因，目前，通过补锂的形式补充电池中的活性锂是重要的改善手段。
但是，对于锂离子电池，其具有的补充后的活性锂在发挥作用过程中，受极化影响存在延迟发挥的现象，影响了电芯循环寿命的有效提升。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，能够有效激发锂离子电池中补充的活性锂，使锂离子在整个电池寿命内可控发挥。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法及应用。
为此，本发明提供了一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其包括以下步骤：
第一步，将具有已补锂极片的锂电池放置在温箱中静置预设时长，使得锂电池的内外温度差为零；
第二步，对于内外温度差为零的锂电池，在锂电池使用过程中，实时统计锂电池的充放电循环次数；
其中，一次充放电循环，包括一次放电操作和一次充电操作；
第三步，预先设置锂电池的多个预设的不同充放电循环次数与多个制式之间的对应关系；
第四步，随着对锂电池的充放电循环操作进行，实时检测锂电池的充放电循环次数是否达到预设的充放电循环次数，每当锂电池的充放电循环次数达到一个预设的充放电循环次数时，即根据该预设的充放电循环次数所对应的制式，对锂电池进行一次充放电循环操作，实现定期动态地激发并释放锂电池极片中补充的活性锂。
优选地，已补锂极片，具体是已补锂正极片或者已补锂负极片。
优选地，已补锂正极片，包括相连接的正极片和锂片，锂片压接在正极片表面；
已补锂负极片，包括相连接的负极片和锂片，锂片压接在负极片表面。
优选地，在第一步中，具有已补锂极片的锂电池，为刚完成电芯入壳操作和电解液注液操作的锂电池，尚未进行充放电循环操作，并且先后进行了预设电压的充电化成操作以及高温老化操作。
优选地，在第三步中，制式，即是电池的充放电规则，具体为：在预设环境温度T下，将锂电池以预设大小的放电电流I2恒流放电至预设放电下限电压Vr，然后再以预设大小的充电电流I1恒流充电至预设充电上限电压Ve；
其中，充电电流，大于或等于放电电流。
优选地，在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设环境温度T相等，或者随着充放电循环次数的增大，预设环境温度T逐渐升高；
在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设充电上限电压Ve相等，即保持不变；
在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设放电下限电压Vr相等，或者随着充放电循环次数的增大，预设放电下限电压Vr逐渐降低；
在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的充电电流I1相等，或者随着充放电循环次数的增大，充电电流I1逐渐降低；
在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的放电电流I2相等，或者随着充放电循环次数的增大，放电电流I2逐渐降低。
优选地，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，当电池在循环过程中的寿命衰减速率加快时，在随后进行的多个制式中，电池的预设放电下限电压的降低幅度逐渐增大，预设环境温度T的提升幅度逐渐增大，并且逐步降低放电电流的大小。
优选地，当锂电池的充放电循环次数达到预设第一循环次数时，根据预设第一制式进行充放电循环操作；
预设第一循环次数优选是1，即第一次循环；
预设第一制式，具体为：在预设第一环境温度下，将锂电池以预设大小的第一放电电流恒流放电至预设第一放电下限电压，然后再以预设大小的第一充电电流恒流充电至预设第一充电上限电压；
其中，预设第一环境温度，大于或等于其他制式中的预设环境温度；
预设大小的第一充电电流，大于或等于其他制式中的充电电流；
预设大小的第一放电电流，大于或等于其他制式中的放电电流；
预设第一充电上限电压，等于其他制式中的预设充电上限电压；
预设第一放电下限电压，等于或等于其他制式中的预设放电下限电压。
本发明还提供了一种如前面所述具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法的应用，应用于具有已补锂极片的锂电池。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法及应用，其设计科学，能够有效激发锂离子电池的极片上补充的活性锂，保证活性锂对电池循环体系的定期补充，以保证活性锂在电池循环过程中可控发挥，能够在弥补电池副反应所消耗的活性锂同时，不会增加多余的活性锂外溢，最终使锂离子在整个电池寿命内可控发挥，有效提升电池的容量，极大限度地延长了锂电池的使用寿命，具有重大的实践意义。
对于本发明，其适用于锂离子电池补锂体系中。补锂后的锂离子储存在极片(负极片或者正极片)中，随着循环的进行，每隔预设固定时间即激发一次储存的活性锂，使活性锂重新补充到循环体系中，补充因SEI膜(固体电解质界面膜)破坏、重建所导致的活性锂损失。本发明通过优化循环次数与容量衰减、电流大小、温度等关系，实现活性锂的定量释放，保证了活性锂实时补充，极大限度延长了使用寿命。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，包括以下步骤：
第一步，将具有已补锂极片的锂电池放置在温箱中静置预设时长，使得锂电池的内外温度差为零；
第二步，对于内外温度差为零的锂电池，在锂电池使用过程中，实时统计锂电池的充放电循环次数(例如，可以通过锂电池所配套的电池管理系统BMS统计)；
其中，一次充放电循环，包括一次放电操作和一次充电操作，默认为：先进行一次放电操作，再进行一次充电操作；也就是说，每执行一次放电操作和一次操作操作后，即统计为进行了一次充放电循环；
第三步，预先设置锂电池的多个预设的不同充放电循环次数与多个制式之间的对应关系；
第四步，随着对锂电池的充放电循环操作进行(在日常使用过程中)，实时检测锂电池的充放电循环次数是否达到预设的充放电循环次数，每当锂电池的充放电循环次数达到一个预设的充放电循环次数时，即根据该预设的充放电循环次数所对应的制式，对锂电池进行一次充放电循环操作，实现定期动态地激发并释放锂电池极片中补充的活性锂，使得释放后的活性锂加入到电池的循环体系中。
在本发明中，在第一步中，已补锂极片，具体是已补锂正极片或者已补锂负极片；
对于一个锂离子电池，已补锂正极片和已补锂负极片不能同时存在，只能选择其中的一种。
已补锂正极片，包括相连接的正极片和锂片，锂片压接(例如通过碾压的方式连接)在正极片表面；正极片包括正极箔材以及在正极箔材表面涂覆的正极活性物质涂层，锂片压接在正极活性物质涂层上；
已补锂负极片，包括相连接的负极片和锂片，锂片压接(例如通过碾压的方式连接)在负极片表面；负极片包括正极箔材以及在负极箔材表面涂覆的负极活性物质涂层，锂片压接在负极活性物质涂层上。
在第一步中，具有已补锂极片的锂电池，优选为刚完成电芯入壳操作和电解液注液操作的锂电池，尚未进行充放电循环操作。
在第一步中，具有已补锂极片的锂电池，优选为刚完成电芯入壳操作和电解液注液操作的锂电池，尚未进行充放电循环操作，并且先后进行了预设电压的充电化成操作以及高温老化操作。其中，高温老化操作的温度范围可以为40～45摄氏度。
在第三步中，制式，即是电池的充放电规则，具体为：在预设环境温度T下，将锂电池以预设大小的放电电流I2恒流放电至预设放电下限电压Vr(即下限截止电压)，然后再以预设大小的充电电流I1恒流充电至预设充电上限电压Ve(即上限截止电压)；
其中，充电电流，大于或等于放电电流。
在第三步中，具体实现上，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设环境温度T相等，或者随着充放电循环次数的增大，预设环境温度T逐渐升高；
在第三步中，具体实现上，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设充电上限电压Ve(即上限截止电压)相等，即保持不变；
在第三步中，具体实现上，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设放电下限电压Vr(即下限截止电压)相等，或者随着充放电循环次数的增大，预设放电下限电压Vr(即下限截止电压)逐渐降低；
在第三步中，具体实现上，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的充电电流I1相等，或者随着充放电循环次数的增大，充电电流I1逐渐降低；
在第三步中，具体实现上，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的放电电流I2相等，或者随着充放电循环次数的增大，放电电流I2逐渐降低。
需要说明的是，对于本发明，对于多个预设的不同充放电循环次数，其中任意相邻的两个充放电循环次数之间的间隔次数(例如第300次循环次数与第100次循环次数之间的间隔次数为200)，视电池在循环过程的寿命衰减速率而相应确定。当电池的寿命衰减速率增大(即加快)时，则间隔次数减小(即循环次数的变动频率X提高)。
例如，当多个预设的不同充放电循环次数依次为：第1次、第100次、第201次、第300次、第400次、第600次、第1000次时，其中第100次和第201次属于相邻的两个充放电循环次数。
具体实现上，任意相邻的两个充放电循环次数之间的间隔次数可以不相同。
需要说明的是，对于本发明，在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中预设充电上限电压Ve、预设放电下限电压Vr以及放电电流I2同步(即这几个变量一起按照设定的制式数值进行，不是单一变动)，视电池在循环过程的寿命衰减速率而相应确定。
对于本发明，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，当电池在循环过程中的寿命衰减速率加快时，在随后进行的多个制式中，电池的预设放电下限电压的降低幅度逐渐增大，预设环境温度T的提升幅度逐渐增大，并且逐步降低放电电流的大小，这样可以一定程度上激发储存在电芯内部的活性锂。
需要说明的是，电池在循环过程中的寿命衰减速率，主要是在实际的电池充放电中，容量降低的趋势，可以通过现有的充放电仪器(例如现有的Arbin BT2000充放电测试系统)测试获得。
对于本发明，在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，当电池在循环过程中的寿命衰减速率增大(即加快)时，放电电流I2的降低幅度(即相邻的前后两个充放电循环次数所对应的两个制式中放电电流I2的降低幅度)增大。
需要说明的是，放电电流的降低幅度增大，在放电过程中会激发负极极片中的锂缓慢释放，量也更多，即降低了极化的影响。
对于本发明，多个制式中的预设环境温度T升高幅度，视循环过程中电池的寿命衰减速率确定。当电池在循环过程中的寿命衰减速率增大(即加快)时，预设环境温度T的提升幅度(即相邻的前后两个充放电循环次数所对应的两个制式中预设环境温度T的降低幅度)增大。
需要说明的是，预设环境温度T的提升幅度增大，在放电过程中会激发负极极片中的锂缓慢释放，量也更多，即降低了极化的影响。
对于本发明，在第三步中，多个制式中的环境温度、电压(此处特指下限电压，而上限电压不变)、充放电电流，可以在不同的制式中变动。
在第四步中，具体实现上，当锂电池的充放电循环次数达到预设第一循环次数时，根据预设第一制式进行充放电循环操作；
预设第一循环次数优选是1，即第一次循环；
预设第一制式，具体为：在预设第一环境温度下，将锂电池以预设大小的第一放电电流恒流放电至预设第一放电下限电压，然后再以预设大小的第一充电电流恒流充电至预设第一充电上限电压；
其中，预设第一环境温度，大于或等于其他制式中的预设环境温度；
预设大小的第一充电电流，大于或等于其他制式中的充电电流；
预设大小的第一放电电流，大于或等于其他制式中的放电电流；
预设第一充电上限电压，等于其他制式中的预设充电上限电压；
预设第一放电下限电压，等于或等于其他制式中的预设放电下限电压。
在本发明中，具体实现上，本发明提供的一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其应用于锂离子电池补锂体系，具体应用于具有已补锂极片的锂电池。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例来说明本发明的技术方案。
实施例1。
使用负极片补锂的方式，将所设计的补锂负极片与正极(正常的正极，没有补锂)组装成方型软包电池。所制作的电池进行2.5-3.65V(即化成电压)充电，实现化成排气。制备的电芯经过7天高温老化后，进行循环测试。以下各制式默认：先放电、再充电。
循环开始，3只同方案电芯在25℃温箱中静置5h，电芯内外温度差为零。以制式1进行充放电，具体制式要求为：充放电压区间为2.5-3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为100次时，此时以制式2进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.8C；
当循环次数为101次时，此时以制式3进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为300次时，此时以制式4进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.6C；
当循环次数为301次时，此时以制式5进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为1000次时，此时以制式6进行，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，温度为25℃。充电倍率为1C，静置时间为2h，放电倍率为0.4C；
当循环次数为1001次时，此时以制式7进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为5000次时，此时以制式8，下限电压为2.5V，具体制式要求为：上限电压为3.65V，温度为25℃。充电倍率为1C，放电倍率为0.3C；
当循环次数为5001次时，此时以制式9进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
实施例2。
使用负极片补锂的方式，将所设计的补锂负极片与正极组装成方型软包电池。所制作的电池进行2.5-3.65V(即化成电压)充电，实现化成排气。制备的电芯经过7天高温老化后，进行循环测试。以下各制式默认：先放电、再充电。
循环开始，3只同方案电芯在25℃温箱中静置5h，电芯内外温度差为零。以制式1进行充放电，具体制式要求为：充放电压区间为2.5-3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为100次时，此时以制式2进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.4C；
当循环次数为101次时，此时以制式3进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为300次时，此时以制式4进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.3C；
当循环次数为301次时，此时以制式5进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为1000次时，此时以制式6进行，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，温度为25℃。充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为28℃，放电倍率为0.3C；
当循环次数为1001次时，此时以制式7进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为5000次时，此时以制式8，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，温度为25℃。充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为28℃，放电倍率为0.2C；
当循环次数为5001次时，此时以制式9进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
实施例3。
使用负极片补锂的方式，将所设计的补锂负极片与正极组装成方型软包电池。所制作的电池进行2.5-3.65V(即化成电压)充电，实现化成排气。制备的电芯经过7天高温老化后，进行循环测试。以下各制式默认：先放电、再充电。
循环开始，3只同方案电芯在25℃温箱中静置5h，电芯内外温度差为零。以制式1进行充放电，具体制式要求为：充放电压区间为2.5-3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为100次时，此时以制式2进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.4C；
当循环次数为101次时，此时以制式3进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为300次时，此时以制式4进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.3C；
当循环次数为301次时，此时以制式5进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为1000次时，此时以制式6进行，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，温度为25℃。充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为28℃，放电倍率为0.3C；
当循环次数为1001次时，此时以制式7进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为5000次时，此时以制式8，下限电压为2.4V，具体制式要求为：上限电压为3.65V，温度为25℃。充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为30℃，放电倍率为0.2C；
当循环次数为5001次时，此时以制式9进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
实施例4。
使用负极补锂的方式，将所设计的补锂负极与正极组装成方型软包电池。所制作的电池进行2.5-3.65V(即化成电压)充电，实现化成排气。制备的电芯经过7天高温老化后，进行循环测试。以下各制式默认：先放电、再充电。
循环开始，3只同方案电芯在25℃温箱中静置5h，电芯内外温度差为零。以制式1进行充放电，具体制式要求为：充放电压区间为2.5-3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为100次时，此时以制式2进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.3C；
当循环次数为101次时，此时以制式3进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为300次时，此时以制式4进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.2C；
当循环次数为301次时，此时以制式5进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为1000次时，此时以制式6进行，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电温度为25℃，充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为28℃，放电倍率为0.3C；
当循环次数为1001次时，此时以制式7进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.0V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为5000次时，此时以制式8，具体制式要求为：下限电压为2.3V，上限电压为3.65V，充电温度为25℃，充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为33℃，放电倍率为0.1C；
当循环次数为5001次时，此时以制式9进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.0V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
实施例5。
使用负极补锂的方式，将所设计的补锂负极与正极组装成方型软包电池。所制作的电池进行2.5-3.65V(即化成电压)充电，实现化成排气。制备的电芯经过7天高温老化后，进行循环测试。以下各制式默认：先放电、再充电。
循环开始，3只同方案电芯在25℃温箱中静置5h，电芯内外温度差为零。以制式1进行充放电，具体制式要求为：充放电压区间为2.5-3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为100次时，此时以制式2进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.4C；
当循环次数为101次时，此时以制式3进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为300次时，此时以制式4进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.2C；
当循环次数为301次时，此时以制式5进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为1000次时，此时以制式6进行，具体制式要求为：下限电压区间为2.0V，上限电压为3.65V，充电温度为25℃，充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为28℃，放电倍率为0.1C；
当循环次数为1001次时，此时以制式7进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为5000次时，此时以制式8，下限电压为2.0V，具体制式要求为：上限电压为3.65V，充电温度为25℃，充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为40℃，放电倍率为0.05C；
当循环次数为5001次时，此时以制式9进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.0V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
实施例6。
使用正极补锂的方式，将所设计的补锂正极极片与负极组装成方型软包电池。所制作的电池进行2.5-3.65V(即化成电压)充电，实现化成排气。制备的电芯经过7天高温老化后，进行循环测试。以下各制式默认：先放电、再充电。
循环开始，3只同方案电芯25℃温箱中静置5h，电芯内外温度差为零。以制式1进行充放电，具体制式要求为：充放电压区间为2.5-3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为100次时，此时以制式2进行25℃温度下充放电。具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.4C；
当循环次数为101次时，此时以制式3进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为300次时，此时以制式4进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为0.3C；
当循环次数为301次时，此时以制式5进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为3000次时，此时以制式6进行，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电温度为25℃，充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为28℃，放电倍率为0.3C；
当循环次数为3001次时，此时以制式7进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.5V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
当循环次数为8000次时，此时以制式8，下限电压为2.0V，具体制式要求为：上限电压为3.65V，充电温度为25℃，充电倍率为1C。充放电静置间隔时间为2h，放电温度为40℃，放电倍率为0.2C；
当循环次数为8001次时，此时以制9进行25℃温度下充放电，具体制式要求为：下限电压为2.0V，上限电压为3.65V，充电倍率为1C，放电倍率为1C；
以上的实施例1至实施例6，与现有传统的1C/1C(即充电倍率1C/放电倍率1C)电池充放电循环相比，提升效果见下表1所示，从表1看出，经过本发明的技术方案，能够有效激发锂离子电池中补充的活性锂，保证活性锂的实时补充，保证可靠地提升了电池的容量。
表1：
| 实施例 | 容量保持提升比例 |
| 实施例1 | ≥0.5％ |
| 实施例2 | ≥0.9％ |
| 实施例3 | ≥1.1％ |
| 实施例4 | ≥1.5％ |
| 实施例5 | ≥1.8％ |
| 实施例6 | ≥0.7％ |
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法及应用，其设计科学，能够有效激发锂离子电池的极片上补充的活性锂，保证活性锂对电池循环体系的定期补充，以保证活性锂在电池循环过程中可控发挥，能够在弥补电池副反应所消耗的活性锂同时，不会增加多余的活性锂外溢，最终使锂离子在整个电池寿命内可控发挥，有效提升电池的容量，极大限度地延长了锂电池的使用寿命，具有重大的实践意义。
对于本发明，其适用于锂离子电池补锂体系中。补锂后的锂离子储存在极片(负极片或者正极片)中，随着循环的进行，每隔预设固定时间即激发一次储存的活性锂，使活性锂重新补充到循环体系中，补充因SEI膜(固体电解质界面膜)破坏、重建所导致的活性锂损失。本发明通过优化循环次数与容量衰减、电流大小、温度等关系，实现活性锂的定量释放，保证了活性锂实时补充，极大限度延长了使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将具有已补锂极片的锂电池放置在温箱中静置预设时长，使得锂电池的内外温度差为零；
第二步，对于内外温度差为零的锂电池，在锂电池使用过程中，实时统计锂电池的充放电循环次数；
其中，一次充放电循环，包括一次放电操作和一次充电操作；
第三步，预先设置锂电池的多个预设的不同充放电循环次数与多个制式之间的对应关系；
第四步，随着对锂电池的充放电循环操作进行，实时检测锂电池的充放电循环次数是否达到预设的充放电循环次数，每当锂电池的充放电循环次数达到一个预设的充放电循环次数时，即根据该预设的充放电循环次数所对应的制式，对锂电池进行一次充放电循环操作，实现定期动态地激发并释放锂电池极片中补充的活性锂。
2.如权利要求1所述的具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其特征在于，已补锂极片，具体是已补锂正极片或者已补锂负极片。
3.如权利要求2所述的具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其特征在于，已补锂正极片，包括相连接的正极片和锂片，锂片压接在正极片表面；
已补锂负极片，包括相连接的负极片和锂片，锂片压接在负极片表面。
4.如权利要求1所述的具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其特征在于，在第一步中，具有已补锂极片的锂电池，为刚完成电芯入壳操作和电解液注液操作的锂电池，尚未进行充放电循环操作，并且先后进行了预设电压的充电化成操作以及高温老化操作。
5.如权利要求1所述的具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其特征在于，在第三步中，制式，即是电池的充放电规则，具体为：在预设环境温度T下，将锂电池以预设大小的放电电流I2恒流放电至预设放电下限电压Vr，然后再以预设大小的充电电流I1恒流充电至预设充电上限电压Ve；
其中，充电电流，大于或等于放电电流。
6.如权利要求5所述的具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其特征在于，在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设环境温度T相等，或者随着充放电循环次数的增大，预设环境温度T逐渐升高；
在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设充电上限电压Ve相等，即保持不变；
在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的预设放电下限电压Vr相等，或者随着充放电循环次数的增大，预设放电下限电压Vr逐渐降低；
在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的充电电流I1相等，或者随着充放电循环次数的增大，充电电流I1逐渐降低；
在第三步中，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，多个制式中的放电电流I2相等，或者随着充放电循环次数的增大，放电电流I2逐渐降低。
7.如权利要求5所述的具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其特征在于，对于多个预设的不同充放电循环次数所分别对应的多个制式，当电池在循环过程中的寿命衰减速率加快时，在随后进行的多个制式中，电池的预设放电下限电压的降低幅度逐渐增大，预设环境温度T的提升幅度逐渐增大，并且逐步降低放电电流的大小。
8.如权利要求1所述的具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法，其特征在于，当锂电池的充放电循环次数达到预设第一循环次数时，根据预设第一制式进行充放电循环操作；
预设第一循环次数优选是1，即第一次循环；
预设第一制式，具体为：在预设第一环境温度下，将锂电池以预设大小的第一放电电流恒流放电至预设第一放电下限电压，然后再以预设大小的第一充电电流恒流充电至预设第一充电上限电压；
其中，预设第一环境温度，大于或等于其他制式中的预设环境温度；
预设大小的第一充电电流，大于或等于其他制式中的充电电流；
预设大小的第一放电电流，大于或等于其他制式中的放电电流；
预设第一充电上限电压，等于其他制式中的预设充电上限电压；
预设第一放电下限电压，等于或等于其他制式中的预设放电下限电压。
9.一种如权利要求1至8任一项所述具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法的应用，其特征在于，应用于具有已补锂极片的锂电池。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210231086.3A CN114744301A (zh) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | 一种具有已补锂极片的锂电池的活性锂激发方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114744301A true CN114744301A (zh) | 2022-07-12 |
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|---|---|
| CN (1) | CN114744301A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024040996A1 (zh) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | 荣耀终端有限公司 | 一种充放电管理方法 |
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- 2022-03-09 CN CN202210231086.3A patent/CN114744301A/zh active Pending
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