CN117039216A - 钠离子电池化成方法 - Google Patents
钠离子电池化成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117039216A CN117039216A CN202310937292.0A CN202310937292A CN117039216A CN 117039216 A CN117039216 A CN 117039216A CN 202310937292 A CN202310937292 A CN 202310937292A CN 117039216 A CN117039216 A CN 117039216A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- pulse
- sodium ion
- ion battery
- charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 60
- 238000010278 pulse charging Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 26
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 claims description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 9
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 9
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 8
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 4
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910020808 NaBF Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021201 NaFSI Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KZTYYGOKRVBIMI-UHFFFAOYSA-N diphenyl sulfone Chemical compound C=1C=CC=CC=1S(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 KZTYYGOKRVBIMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- VCCATSJUUVERFU-UHFFFAOYSA-N sodium bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound FS(=O)(=O)N([Na])S(F)(=O)=O VCCATSJUUVERFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YLKTWKVVQDCJFL-UHFFFAOYSA-N sodium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Na+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F YLKTWKVVQDCJFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 8
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 79
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/446—Initial charging measures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明属于钠离子化成领域，具体涉及一种钠离子电池化成方法，包括顺序进行的下述步骤：S1：对预化成的钠离子电池进行多次交替式脉冲充放电循环；多次脉冲充电放电循环之间对钠离子电池进行静置；S2：阶梯式提高步骤S1的脉冲充电电流、脉冲放电电流继续进行多次交替式脉冲充放电循环，多次脉冲充电放电循环之间对钠离子电池进行静置；本方法引入了短暂的大电流脉冲放电，短时间负脉冲电流不会消耗过多的可逆容量，同时缓解了浓差极化以及电化学极化，负脉冲之后再搁置消除欧姆极化；小电流充电为主的目的是为了成膜稳定性；充电电流以及负脉冲放电电流以阶梯式上升是为了适当提高化成成膜的速率，避免不必要的时间浪费。
Description
技术领域
本发明属于钠离子化成领域，具体涉及一种钠离子电池化成方法。
背景技术
在碳酸锂价格飙升，锂电产业链紧张的局势下，钠离子电池因其天然的成本优势逐渐成为新材料体系突破的首选。与锂离子电池类似的是，化成同样是钠离子电池制备过程中必不可少的一步，化成工艺直接决定了正、负极界面膜的表面状态，因此也直接影响钠离子电池的性能。
与锂离子电池相似的是，钠离子电池在化成过程中，负极界面处电解液会发生还原反应生成一层钝化薄层，也称固态电解质界面膜(SEI)。SEI膜的状态决定了钠离子在负极嵌入脱出过程能否稳定进行，当化成电流过大时形成的SEI稳定性较差，随着充放电循环的进行，界面膜会逐渐脱落分解并重新再生成，这必然会影响电池的循环稳定性以及可逆容量。
因此当下主流的钠离子化成工艺依然是小电流化成或者阶梯式分级化成方法，然而持续的单向电流会造成界面处明显的极化现象，在一定程度上也影响了SEI膜的稳定生成以及造成SEI层过厚，同时小电流化成方法在工程方面也极为耗时，不利于工艺的推广，因此寻找一种更快且成膜更致密、稳定的化成工艺是十分重要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种钠离子电池化成方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种钠离子电池化成方法，包括顺序进行的下述步骤：
S1：对预化成的钠离子电池进行多次交替式脉冲充放电循环；多次脉冲充电放电循环之间对钠离子电池进行静置；
S2：阶梯式提高步骤S1的脉冲充电电流、脉冲放电电流继续进行多次交替式脉冲充放电循环，多次脉冲充电放电循环之间对钠离子电池进行静置；
S3：经过2-3次脉冲充电电流、脉冲放电电流提高，使电芯充电总容量达到预设充电态SOC。
步骤S1中每次所述的交替式脉冲充电放电循环包括顺序进行的脉冲充电以及脉冲放电；
优选的，脉冲充电电流为0.02-0.05C，脉冲充电时间为5-20min；
优选的，脉冲放电电流为0.1-0.25C，脉冲放电时间为5-20s。
步骤S1中进行5-10次交替式脉冲充放电循环，每次脉冲充电放电循环之间的静置时间为30-60s；
优选的，步骤S2中每次阶梯式提高脉冲充电电流、脉冲放电电流后进行5-10次交替式脉冲充放电循环，每次脉冲充电放电循环之间的静置时间为30-60s。
步骤S2中每次交替式脉冲充放电循环中脉冲充电电流以及脉冲放电电流相较于上一次交替式脉冲充放电循环中的脉冲充电电流以及脉冲放电电流提高2-2.5倍，如2.1倍、2.2倍、2.3倍或2.4倍等。
步骤S2中预设充电态SOC为电芯充电总容量达到20％-45％SOC，优选的，达到32％-34％SOC。
步骤S1和步骤S2均在35-45℃条件下进行。
预化成的钠离子电池的采用下述方式制备：将注液后的软包电芯负压静置，随后封口；软包电芯气袋朝上在常温环境下浸液，随后将电芯气袋朝上置于夹具化成设备，对电芯主体施加恒定压力并夹紧；
优选的，软包电芯负压真空度应≤-90Kpa，静置时间为15-30min，常温浸液时间为12-36h，化成夹具压力为150-850Kgf；
优选的，同时将夹具进行加热，使电芯主体温度升至35℃-45℃。
步骤S3之后还依次进行：一次排气、恒流充电、恒流放电、二次排气以及老化步骤；
优选的，一次排气的具体步骤为：将脉冲化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空至负压，随后封口；
优选的，负压真空度≤-90Kpa，真空保持时间为2-4s；
优选的，恒流充电的具体步骤为：以恒定电流将电芯充电至100％SOC，对应截止电压为V1，化成充电结束，恒流充电电流为0.2-0.5C，V1为3.8V-4.1V；
优选的，恒流放电的具体步骤为：以恒定电流将电芯放电电至下限截止电压V2；恒流放电电流为0.2-0.5C，V2为1.5V-2.0V；
优选的，二次排气的具体步骤为：将恒流放电结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空至负压，随后封口切气袋；负压真空度≤-90Kpa，真空保持时间为10-15s；
优选的，老化的具体步骤为：在恒定温度环境下搁置；老化温度为25℃-45℃，老化时间为3-7天，优选的，老化温度为45℃。
钠离子电池的正极材料为AN1N2N3N4O2±c；负极材料为无定型碳，其中：A为金属钠；N1N2N3N4为包含镍、铁、锰、铜、钴等过渡金属元素在内的一种或者几种；c≥0；
优选的，钠离子电池的电解液为有机钠盐电解液，其中有机钠盐为NaPF6、NaClO4、NaBF4、NaFSI、NaTFSI中的一种或几种混合；
优选的，所述钠盐浓度为0.8-1.2mol/L之间；
优选的，电解液溶剂为碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯中的一种或几种混合；
优选的，电解液加入添加剂；所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、苯砜、有机硝酸酯、有机磷酸酯的一种或几种混合；
优选的，所述的隔膜为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、以聚乙/丙烯为基膜的单面或双面涂覆陶瓷类型的隔膜、涂覆聚偏氟乙烯加陶瓷层隔膜、涂覆聚偏氟乙烯加陶瓷层隔膜中的任意一种。
钠离子电池为采用叠片、卷绕手段装配的软包形式的钠离子电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
传统的直流化成工艺存在电池内部极化现象，由于钠离子在电解质溶液中的扩散比电子传导要缓慢，易在电极材料表面形成离子沉积，从而导致形成不均匀的SEI膜，这会严重影响钠离子电池的综合性能。为有助于形成更致密均匀的SEI膜，本方法引入了短暂的大电流脉冲放电，短时间负脉冲电流不会消耗过多的可逆容量，同时缓解了浓差极化以及电化学极化，负脉冲之后再搁置消除欧姆极化；小电流充电为主的目的是为了成膜稳定性；充电电流以及负脉冲放电电流以阶梯式上升是为了适当提高化成成膜的速率，避免不必要的时间浪费。
此外如果在固定电压范围内进行电流大小相同的反复充放电，这一过程不可避免的造成钠离子电池正极材料和负极材料侧不可逆反应的增多，影响了电芯的首次效率，同时恒定电流充放电的方式不利于首次效率的计算以及造成生产工艺的繁琐。因此，本发明加入短时间的瞬时大电流脉冲放电意在形成更致密温度的SEI膜，时间短对可逆容量的消耗较少，同时可以节省30％-40％的工艺时长。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种钠离子电池脉冲化成方法，本例为叠片式软包电池，包括以下步骤：
S1、预化成的钠离子电池的制备：软包电芯注液后负压真空静置20min，真空度-90KPa；将软包电芯在25±3℃环境下浸液24h，随后将电芯气袋朝上置于夹具化成设备，对电芯主体施加150Kgf压力；
S2：对预化成的钠离子电池进行五次交替式脉冲充放电循环；每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.05C电流进行脉冲充电，限时5min，限压3.0V；静置30s；将电芯以0.25C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置30s；
S3：第一次提高脉冲充电电流、脉冲放电电流继续进行十次交替式脉冲充放电循环，每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.1C电流进行脉冲充电，限时5min，限压3.0V；静置30s；将电芯以0.5C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置30s；
S4：第二次提高步骤S2的脉冲充电电流、脉冲放电电流继续进行二十次交替式脉冲充放电循环，每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.2C电流进行脉冲充电，限时5min，限压3.0V；静置30s；将电芯以1.0C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置30s，脉冲化成步骤充入容量约32％SOC(可以根据需要充入容量20％SOC-45％SOC)；
S5、化成后的钠离子电池顺序经过一次排气，恒流充电、恒流放电、二次排气以及老化步骤；具体为将脉冲阶段结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口；将电芯以0.2C电流进行恒流恒压充电至4.0V，截止电流0.05C，至此化成步骤结束；将电芯以0.2C电流进行恒流放电至1.5V；二次排气：将化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口，切气袋；常温老化：在常温环境下将电芯搁置5天。
实施例2：实施例2与实施例1的区别仅在于，步骤S2中每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.02C电流进行脉冲充电，限时10min，限压3.0V；静置60s；将电芯以0.1C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置60s；
步骤S3中第一次提高脉冲充电电流、脉冲放电电流后，每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.05C电流进行脉冲充电，限时10min，限压3.0V；静置60s；将电芯以0.25C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置60s；
步骤S4中第二次提高脉冲充电电流、脉冲放电电流后，每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.1C电流进行脉冲充电，限时10min，限压3.0V；静置60s；将电芯以0.5C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置60s，脉冲化成步骤充入容量约34％SOC。
实施例3：实施例3与实施例1的区别仅在于，增加高温化成以及高温老化的工艺，具体包括下述步骤：
S1、预化成的钠离子电池的制备：软包电芯注液后负压真空静置20min，真空度-90KPa；将软包电芯在常温环境下浸液24h，随后将电芯气袋朝上置于夹具化成设备，对电芯主体施加150Kgf压力；同时将夹具进行加热，使电芯主体温度升至35℃；
S2：对预化成的钠离子电池进行五次交替式脉冲充放电循环；每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.05C电流进行脉冲充电，限时5min，限压3.0V；静置30s；将电芯以0.25C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置30s；此过程夹具温度保持45℃；
S3：第一次提高脉冲充电电流、脉冲放电电流继续进行十次交替式脉冲充放电循环，每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.1C电流进行脉冲充电，限时5min，限压3.0V；静置30s；将电芯以0.5C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置30s；此过程夹具温度保持45℃；
S4：第二次提高步骤S2的脉冲充电电流、脉冲放电电流继续进行二十次交替式脉冲充放电循环，每次交替式脉冲充放电循环包括顺序进行的下述步骤：将电芯以0.2C电流进行脉冲充电，限时5min，限压3.0V；静置30s；将电芯以1.0C电流进行脉冲放电10s，限压0.5V；静置30s；此过程夹具温度保持45℃；脉冲化成步骤充入容量约34％SOC。
S5、化成后的钠离子电池顺序经过一次排气，恒流充电、恒流放电、二次排气以及老化步骤；具体为将脉冲阶段结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口；将电芯以0.2C电流进行恒流恒压充电至4.0V，截止电流0.05C，至此化成步骤结束；将电芯以0.2C电流进行恒流放电至1.5V；二次排气：将化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口，切气袋；高温老化：在45℃下将电芯搁置5天。
实施例4：实施例4与实施例1的区别仅在于，步骤S1中预化成的钠离子电池的制备不同，分别测试了软包电芯注液后负压真空静置15min、20min、30min，真空度-90KPa；将软包电芯在常温环境下浸液12h、24h、36h，随后将电芯气袋朝上置于夹具化成设备，对电芯主体施加150Kgf、250Kgf、500Kgf、700Kgf以及850压力；结果表明，预化成的钠离子电池的制备不同对化成的影响相对于步骤S2以及步骤S3的脉冲充放电循环参数的变化影响较小。其中又以实施例1中步骤S1的实施参数为优选，因此，下面以实施例1进行对照说明。
实施例5：实施例5与实施例1的区别仅在于，化成后的钠离子电池顺序经过一次排气、恒流充电、恒流放电、二次排气以及老化步骤不同，
一次排气的具体步骤为：将脉冲化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空至负压，随后封口；优选的，负压真空度≤-90Kpa，真空保持时间为2s、3s、4s；
恒流充电的具体步骤为：以恒定电流将电芯充电至100％SOC，对应截止电压为V1，化成充电结束；优选的，恒流充电电流为0.2C、0.3C、0.5C，V1为3.8V、4.1V；
恒流放电的具体步骤为：以恒定电流将电芯放电电至下限截止电压V2；恒流放电电流为0.2、0.3C、0.5C，V2为1.5V、2.0V；
二次排气的具体步骤为：将化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空至负压，随后封口切气袋；负压真空度≤-90Kpa，真空保持时间为10s、12s、15s；
老化的具体步骤为：在恒定温度环境下搁置；老化温度为25℃、30℃、45℃，老化时间为3天、5天、7天；
化成后的钠离子电池的后处理步骤与现有技术中步骤类似，可以根据不同的钠离子电池进行调整，其调整后的依然对应采用实施例1的S1-S4步骤，钠离子电池性能检测结果表明，化成时间、首次充电克容量、首次效率、内阻、压差、300次常温循环容量保持率相对于对比例均有不同程度的提高，其中，又以实施例1的形式为最佳实施例。
实施例6：实施例6与实施例1的区别仅在于，采用不同的钠离子电池,例如钠离子电池的正极材料为AN1N2N3N4O2±c；负极材料为无定型碳，其中：A为金属钠；N1N2N3N4为包含镍、铁、锰、铜、钴等过渡金属元素在内的一种或者几种；c≥0；电解液为有机钠盐电解液，其中有机钠盐为NaPF6、NaClO4、NaBF4、NaFSI、NaTFSI中的一种或几种混合；所述钠盐浓度为0.8-1.2mol/L之间；电解液溶剂为碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯中的一种或或几种混合；电解液加入添加剂；所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、苯砜、有机硝酸酯、有机磷酸酯的一种或或几种混合；所述的隔膜为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、以聚乙/丙烯为基膜的单面或双面涂覆陶瓷类型的隔膜、涂覆聚偏氟乙烯加陶瓷层隔膜、涂覆聚偏氟乙烯加陶瓷层隔膜中的任意一种。等等形式，其依然能够适用，在此，不再一一赘述。
对比例1
与实施例1的区别为取消了反复脉冲充电、放电的步骤，变为阶梯式恒流充电式化成方法。
具体采用下述步骤：
S1、预化成的钠离子电池的制备：软包电芯注液后负压真空静置20min，真空度-90KPa；将软包电芯在常温环境下浸液24h，随后将电芯气袋朝上置于夹具化成设备，对电芯主体施加150Kgf压力；
S2：对预化成的钠离子电池进行阶梯式恒流充电、将电芯以0.03C电流进行恒流充电60min，限压3.0V；静置10min；将电芯以0.04C电流进行恒流充电90min，限压3.0V；静置10min；将电芯以0.1C电流进行恒流充电3.5h，限压3.0V，优选的，达到32％-34％SOC；
S3、化成后的钠离子电池顺序经过一次排气，恒流充电、恒流放电、二次排气以及老化步骤；具体为将脉冲阶段结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口；将电芯以0.2C电流进行恒流恒压充电至4.0V，截止电流0.05C，至此化成步骤结束；将电芯以0.2C电流进行恒流放电至1.5V；二次排气：将化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口，切气袋；常温老化：在常温环境下将电芯搁置5天。
对比例2
与实施例1的区别为取消了反复脉冲充电、放电的步骤，变为恒流充放电式化成方法。具体采用下述步骤：
S1、预化成的钠离子电池的制备：软包电芯注液后负压真空静置20min，真空度-90KPa；将软包电芯在常温环境下浸液24h，随后将电芯气袋朝上置于夹具化成设备，对电芯主体施加150Kgf压力；
S2：对预化成的钠离子电池进行恒流充放电、将电芯以0.2C电流进行恒流恒压充电至4.0V，截止电流0.05C，将电芯以0.2C电流进行恒流放电至1.5V；
S3、化成后的钠离子电池顺序经过一次排气，恒流充电、恒流放电、二次排气以及老化步骤；具体为将脉冲阶段结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口；将电芯以0.2C电流进行恒流恒压充电至4.0V，截止电流0.05C，至此化成步骤结束；将电芯以0.2C电流进行恒流放电至1.5V；二次排气：将化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口，切气袋；常温老化：在常温环境下将电芯搁置5天。
对比例3
与对比例2的区别为增加了夹具加热，使电芯主体升温并高温老化的工艺。
具体采用下述步骤：
S1、预化成的钠离子电池的制备：软包电芯注液后负压真空静置20min，真空度-90KPa；将软包电芯在常温环境下浸液24h，随后将电芯气袋朝上置于夹具化成设备，对电芯主体施加150Kgf压力；将夹具进行加热，使电芯主体温度升至45℃；
S2：对预化成的钠离子电池进行恒流充放电、将电芯以0.2C电流进行恒流恒压充电至4.0V，截止电流0.05C，将电芯以0.2C电流进行恒流放电至1.5V；整个过程电芯主体温度保持45℃；
S3、化成后的钠离子电池顺序经过一次排气，恒流充电、恒流放电、二次排气以及老化步骤；具体为将脉冲阶段结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口；将电芯以0.2C电流进行恒流恒压充电至4.0V，截止电流0.05C，至此化成步骤结束；将电芯以0.2C电流进行恒流放电至1.5V；二次排气：将化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度-90KPa，随后封口，切气袋；高温老化：在45℃环境下将电芯搁置5天。
对上述实施例1-6和对比例1-3得到的钠离子电池进行性能检测，检测结果见下表1。
表1
结合数据可知，实施例2减小了脉冲电流，但充电SOC与实施例1相似，电芯性能并没有发生明显衰减，实施例3在实施例1基础上采用了温度化成的工艺，性能有所提升；而三种对比例显然各项性能与耗时成本均比实施例要差。因此本发明提供了一种钠离子电池脉冲化成方法，此方法可以获得稳定的SEI膜，减少自放电，提升钠离子电池的循环稳定性。
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 (10)
1.一种钠离子电池化成方法，其特征在于，包括顺序进行的下述步骤：
S1：对预化成的钠离子电池进行多次交替式脉冲充放电循环；多次脉冲充电放电循环之间对钠离子电池进行静置；
S2：阶梯式提高步骤S1的脉冲充电电流、脉冲放电电流继续进行多次交替式脉冲充放电循环，多次脉冲充电放电循环之间对钠离子电池进行静置；
S3：经过2-3次脉冲充电电流、脉冲放电电流提高，使电芯充电总容量达到预设充电态SOC。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，步骤S1中每次所述的交替式脉冲充电放电循环包括顺序进行的脉冲充电以及脉冲放电；
优选的，脉冲充电电流为0.02-0.05C，脉冲充电时间为5-20min；
优选的，脉冲放电电流为0.1-0.25C，脉冲放电时间为5-20s。
3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，步骤S1中进行5-10次交替式脉冲充放电循环，每次脉冲充电放电循环之间的静置时间为30-60s；
优选的，步骤S2中每次阶梯式提高脉冲充电电流、脉冲放电电流后进行5-10次交替式脉冲充放电循环，每次脉冲充电放电循环之间的静置时间为30-60s。
4.根据权利要求1-3之一所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，步骤S2中每次交替式脉冲充放电循环中脉冲充电电流以及脉冲放电电流相较于上一次交替式脉冲充放电循环中的脉冲充电电流以及脉冲放电电流提高2-2.5倍。
5.根据权利要求1-4之一所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，步骤S2中预设充电态SOC为电芯充电总容量达到20％-45％SOC，优选的，达到32％-34％SOC。
6.根据权利要求1-5之一所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2均在35-45℃条件下进行。
7.根据权利要求1-6之一所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，预化成的钠离子电池的采用下述方式制备：
将注液后的软包电芯负压静置，随后封口；软包电芯气袋朝上在25±3℃环境下浸液，随后将电芯气袋朝上置于夹具化成设备，对电芯主体施加恒定压力并夹紧；
优选的，软包电芯负压真空度应≤-90Kpa，静置时间为15-30min，常温浸液时间为12-36h，化成夹具压力为150-850Kgf；
优选的，同时将夹具进行加热，使电芯主体温度升至35℃-45℃。
8.根据权利要求1-7之一所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，步骤S3之后还依次进行：一次排气、恒流充电、恒流放电、二次排气以及老化步骤；
优选的，一次排气的具体步骤为：将脉冲化成结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空至负压，随后封口；
优选的，负压真空度≤-90Kpa，真空保持时间为2-4s；
优选的，恒流充电的具体步骤为：以恒定电流将电芯充电至100％SOC，对应截止电压为V1，化成充电结束，恒流充电电流为0.2-0.5C，V1为3.8V-4.1V；
优选的，恒流放电的具体步骤为：以恒定电流将电芯放电至下限截止电压V2；恒流放电电流为0.2-0.5C，V2为1.5V-2.0V；
优选的，二次排气的具体步骤为：将恒流放电结束后的软包电芯取出，置于排气设备上抽真空至负压，随后封口切气袋；负压真空度≤-90Kpa，真空保持时间为10-15s；
优选的，老化的具体步骤为：在恒定温度环境下搁置；老化温度为25℃-45℃，老化时间为3-7天，优选的，老化温度为45℃。
9.根据权利要求1-8之一所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，钠离子电池的正极材料为AN1N2N3N4O2±c；负极材料为无定型碳，其中：A为金属钠；N1N2N3N4为包含镍、铁、锰、铜、钴等过渡金属元素在内的一种或者几种；c≥0；
优选的，钠离子电池的电解液为有机钠盐电解液，其中有机钠盐为NaPF6、NaClO4、NaBF4、NaFSI、NaTFSI中的一种或几种混合；
优选的，所述钠盐浓度为0.8-1.2mol/L之间；
优选的，电解液溶剂为碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯中的一种或几种混合；
优选的，电解液加入添加剂；所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、苯砜、有机硝酸酯、有机磷酸酯的一种或几种混合；
优选的，所述的隔膜为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、以聚乙/丙烯为基膜的单面或双面涂覆陶瓷类型的隔膜、涂覆聚偏氟乙烯加陶瓷层隔膜、涂覆聚偏氟乙烯加陶瓷层隔膜中的任意一种。
10.根据权利要求1-9之一所述的钠离子电池化成方法，其特征在于，钠离子电池为采用叠片、卷绕手段装配的软包形式的钠离子电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310937292.0A CN117039216A (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 钠离子电池化成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310937292.0A CN117039216A (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 钠离子电池化成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117039216A true CN117039216A (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=88643974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310937292.0A Pending CN117039216A (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 钠离子电池化成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117039216A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117497869A (zh) * | 2023-11-13 | 2024-02-02 | 四川兴储能源科技有限公司 | 一种改善钠离子软包电池化成产气的方法 |
-
2023
- 2023-07-28 CN CN202310937292.0A patent/CN117039216A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117497869A (zh) * | 2023-11-13 | 2024-02-02 | 四川兴储能源科技有限公司 | 一种改善钠离子软包电池化成产气的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111883866B (zh) | 一种锂离子电池化成工艺及其得到的锂离子电池 | |
| CN109817473B (zh) | 一种锂离子电化学储能器件的预嵌锂方法 | |
| CN105845983B (zh) | 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池 | |
| CN110556577B (zh) | 电解液及锂离子电池 | |
| CN117039216A (zh) | 钠离子电池化成方法 | |
| CN112331833A (zh) | 一种磷酸铁锂启动电池及其制作方法 | |
| CN110444804B (zh) | 一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池 | |
| JP7460765B2 (ja) | 二次電池及び該二次電池を備える装置 | |
| CN111162335B (zh) | 一种锂离子电池的化成方法 | |
| EP3913717A1 (en) | Secondary battery and device comprising secondary battery | |
| CN112436146B (zh) | 一种锂电池正极材料、制备方法及锂电池 | |
| JP7381737B2 (ja) | 二次電池及び二次電池を備える装置 | |
| CN111082149A (zh) | 一种锂离子电池的化成方法 | |
| JP7309263B2 (ja) | 二次電池及び該二次電池を備える装置 | |
| CN112038703B (zh) | 一种锂离子电池的制备方法 | |
| CN111416157B (zh) | 一种三元锂离子电池的制备方法 | |
| CN117013113A (zh) | 凝胶锂离子电池化成方法和应用及凝胶锂离子电池 | |
| CN111180794B (zh) | 一种动力锂离子电池的存储方法 | |
| CN112331920A (zh) | 一种锂离子电池的化成方法 | |
| JP7389245B2 (ja) | 二次電池及び該二次電池を備える装置 | |
| CN116247293A (zh) | 一种电解液及锂离子二次电池 | |
| CN112909317A (zh) | 一种锂离子电池的老化方法 | |
| CN112201869A (zh) | 一种三元锂离子电池的化成方法 | |
| CN113889344B (zh) | 一种锂离子电容器化成方法 | |
| CN108199087A (zh) | 一种增加电池保液量的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |