CN117154258A - 一种锂离子电池化成方法 - Google Patents
一种锂离子电池化成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117154258A CN117154258A CN202311137824.9A CN202311137824A CN117154258A CN 117154258 A CN117154258 A CN 117154258A CN 202311137824 A CN202311137824 A CN 202311137824A CN 117154258 A CN117154258 A CN 117154258A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion battery
- lithium ion
- sei film
- constant current
- compact
- 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
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 63
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 10
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 1
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 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
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion 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
- 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
本申请公开了一种锂离子电池化成方法,包括使锂离子电池在化成时构建致密及均匀SEI膜的方法。所述方法包括依次进行构建致密SEI膜、排气保压、热封及构建致密均匀一致SEI膜的四个步骤。锂离子电池化成步骤路线,先充电以小恒流充电再大恒流充电充电构建致密SEI膜,再进行抽真空排气、热封后放电使极片电位一致形成均匀一致的SEI膜,最后充电以小恒流充电再大恒流充电以不再产生气泡条件下构建致密均匀一致SEI膜,实现了得到具有均匀和致密SEI膜的锂离子电池。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池化成方法,属于锂离子电池技术领域。
背景技术
手机、数码相机和笔记本电脑等为代表的消费类电子产品,以及以纯电动汽车、油电混合式动力汽车和插入式电动汽车等为代表的新能源汽车产品,均会使用到以锂电池作为储能器件。
在锂电池生产制造过程中,化成工序是最关键的工序之一,它是对新生产的电池进行初次充电的过程。电池化成工序进行得好坏,将直接影响最终电池产品的容量、寿命和安全等诸多性能。现有锂电池在化成激活时会产生产气体(气体包含CO、CO2、CH4、C2H2、H2、C4H6等),气体是极片与极片间的电化学反应生产,一部分储存在极片与隔膜之间,一部分储存在铝塑包装膜壳体内,当气体达到一定量时,极片与极片间的距离增大,影响极片接触从而阻碍锂离子的脱离与嵌入,锂离子附在隔膜上形成析锂(主要为LiOH(s)),使SEI膜形成不均匀、不致密。
现有SEI膜形成技术如中国专利公开号为CN108963366A的一种锂电池及其串联电池组的预充电方法,公开技术为:采用一次小电流恒流、变电流、小电流恒压三段充电方式,能在电池负极表面形成致密的SEI膜;虽然,公开的技术能使锂电池在化成阶段形成致密的SEI膜,但是,不能使得SEI膜在形成时均匀。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种锂离子电池化成方法。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种锂离子电池化成方法,包括使锂离子电池在化成时构建致密及均匀SEI膜的方法。
所述方法包括依次进行构建致密SEI膜、排气保压、热封及构建致密均匀一致SEI膜的四个步骤。
所述构建致密SEI膜的步骤一为:对锂离子电池先小恒定电流充电5-15%SOC电量,再大恒定电流充电至50-70%SOC电量,先采用较小的电流进行化成,有利于形成更加致密均一的SEI膜,再采用大电流继续化成,有利于缩短化成时间。
所述构建致密SEI膜的步骤一具体为:先以0.01C~0.02C的恒定电流将锂离子电池充电至5-15%SOC电量,此时电压为2.5~3.2V,再以0.05C~0.1C恒定电流将锂离子电池充电至50-70%SOC电量,此时电压为3.5~3.75V;
所述排气保压的步骤二为:取出步骤一充电后的锂离子电池,采用带有针头的真空管道刺入锂离子电池气囊袋,然后将真空管道与回流罐的长管道连接,回流罐的短管道再与抽真空装置连接,完成抽真空操作后保压,真空度≤-60MPa,保压时间2~4s;采用回流罐与抽真空装置连接是为了防止电解液腐蚀真空装置,回流罐的短管道与所述真空管道连接,回流罐的长管道连接电池气囊,将电解液吸入回流罐,短管连接抽真空装置,使电解液不会被吸至抽真空装置。
所述热封的步骤三为:对完成步骤二的锂离子电池气囊袋的刺入处进行封口处理,热封温度为150~230℃,压力为0.2~0.4MPa,时间为2~5s;热封温度和压力太小以及时间太短,都可能使得热封的密封效果不够好,还是有部分空气中的水分进入到电池中,影响电池的性能。
所述构建致密均匀一致SEI膜的步骤四为:先对步骤三得到的锂离子电池放电至5-15%SOC电量,使得极片电位一致形成均匀一致的SEI膜;再对锂离子电池先放电再小恒定电流充电后大恒定电流充电至70-90%SOC电量,形成了致密均一的SEI膜,过程不再产生气体。
所述构建致密均匀一致SEI膜的步骤四为:步骤三得到的锂离子电池放置于压力化成装置中,使接触良好,以0.05C~0.1C的恒定电流将电池放电130min至5-15%SOC电量,此时电压为2.5V~3V由于前述化成步骤中锂离子电池极片表面有部分仍然可能存在有气泡,导致极片电位不一致,因此,通过放电使得极片电位一致,这有利于形成均匀一致的SEI膜,同时又能避免电池充到上限电压时,由于极片电位不一样导致局部地方过充而析锂;再以0.1C~0.5C的恒定电流将电池充电130min至70-90%SOC电量,此时电压为3.85~3.95V,由于经过之前的较小电流充电和放电后,已经形成了较为致密均一的SEI膜,而且在电压至达到一定值之后,也不再产生气体,因此,在最后的充电过程中可以采用较大的电流,以缩短化成时间。
本发明的有益效果在于:锂离子电池化成步骤路线,先充电以小恒流充电再大恒流充电充电构建致密SEI膜,再进行抽真空排气、热封后放电使极片电位一致形成均匀一致的SEI膜,最后充电以小恒流充电再大恒流充电以不再产生气泡条件下构建致密均匀一致SEI膜,实现了得到具有均匀和致密SEI膜的锂离子电池。
附图说明
图1是实施例1至10无气道及无析锂的锂离子电池化成产品图;
图2是对比例1至2气道数少及轻微析锂的锂离子电池化成产品图;
图3是对比例3至4气道数多及严重析锂的锂离子电池化成产品图;
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1
一种锂离子电池化成方法,具体为一种高功率快充锂离子电池化成方法,包括以下步骤:
步骤一:将待化成激活的锂离子电池放置于压力化成装置中,使接触良好,先以0.01C的恒定电流将电池充电140min至电压为3.0V,再以0.05C的恒定电流将电池充电140min至电压为3.6V,实现对锂离子电池先小恒定电流充电再大恒定电流充电的构建致密SEI膜步骤;
步骤二:取出步骤一充电后的锂离子电池,采用带有针头的真空管道刺入锂离子电池气囊袋,然后将真空管道与回流罐的长管道连接,回流罐的短管道再与抽真空装置连接,完成抽真空操作后保压,真空度≤-60MPa,保压时间2~4s,实现对锂离子电池抽气真空的排气保压步骤;
步骤三:对完成步骤二的锂离子电池气囊袋的刺入处进行封口处理,热封温度为150~230℃,压力为0.2~0.4MPa,时间为2~5s,实现对锂离子电池的热封步骤;
步骤四:步骤三得到的锂离子电池放置于压力化成装置中,使接触良好,以0.08C的恒定电流将电池放电130min至电压为2.75V,再以0.2C的恒定电流将电池充电130min至电压为3.9V,实现对锂离子电池先放电再小恒定电流充电后大恒定电流充电的构建致密均匀一致SEI膜步骤。
实施例2
与实施例1不同的是:在步骤一中,将待化成激活的电池放置于压力化成装置中,使接触良好,先以0.01C的恒定电流将电池充电120min至电压为2.5V,再以0.05C的恒定电流将电池充电120min至电压为3.5V。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例3
与实施例1不同的是:在步骤一中,将待化成激活的电池放置于压力化成装置中,使接触良好,先以0.02C的恒定电流将电池充电140min至电压为3.2V,再以0.1C的恒定电流将电池充电140min至电压为3.75V。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例4
与实施例1不同的是:在步骤一中,将待化成激活的电池放置于压力化成装置中,使接触良好,先以0.02C的恒定电流将电池充电140min至电压为3.2V,再以0.05C的恒定电流将电池充电120min至电压为3.5V。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例5
与实施例1不同的是:在步骤四中,以0.05C的恒定电流将电池放电120min至电压为3.0V,再以0.1C的恒定电流将电池充电120min至电压为3.85V。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例6
与实施例1不同的是:在步骤四中,以0.1C的恒定电流将电池放电140min至电压为2.5V,再以0.3C的恒定电流将电池充电140min至电压为3.95V。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例7
与实施例1不同的是:在步骤四中,以0.05C的恒定电流将电池放电140min至电压为2.75V,再以0.3C的恒定电流将电池充电120min至电压为3.9V。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例8
与实施例1不同的是:在步骤四中,放电后,先以0.1C的恒定电流将电池充电至3.85V,再以该恒定电压对电池继续充电。总的充电时间为150min。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例9
与实施例1不同的是:在步骤四中,放电后,先以0.5C的恒定电流将电池充电至3.95V,再以该恒定电压对电池继续充电。总的充电时间为90min。
其余同实施例1,这里不再赘述。
实施例10
与实施例1不同的是:在步骤四中,放电后,先以0.2C的恒定电流将电池充电至3.9V,再以该恒定电压对电池继续充电。总的充电时间为120min。
其余同实施例1,这里不再赘述。
作为参照对比进行的对比实施例如下
对比例1
一种高功率快充锂离子电池化成方法,包括以下步骤:
步骤一:将待化成激活的电池放置于压力化成装置中,使接触良好,先以0.01C的恒定电流将电池充电140min至电压为3.0V,再以0.05C的恒定电流将电池充电140min至电压为3.6V;
步骤二:以0.2C的恒定电流将电池充电140min至满电电压;
步骤三:经过老化后,直接刺破电池气囊袋进行抽气,再进行封装。
对比例2
与对比例1不同的是:在步骤二中,先以0.2C的恒定电流将电池充电至满电电压,再以该满电电压对电池继续充电。总的充电时间为120min。
其余同对比例1,这里不再赘述。
对比例3
与对比例1不同的是:在步骤二中,先以0.08C的恒定电流将电池放电130min至电压为2.75V,再以0.2C的恒定电流将电池充电140min至满电电压。
其余同对比例1,这里不再赘述。
对比例4
与对比例2不同的是:在步骤二中,先以0.08C的恒定电流将电池放电130min至电压为2.75V,再以0.2C的恒定电流将电池充电至满电电压,最后以该满电电压对电池继续充电。总的充电时间为120min。
其余同对比例2,这里不再赘述。
性能测试
测试实施例1~10和对比例1~2得到的成品电池的厚度。
拆解实施例1~10和对比例1~2得到的成品电池,观察负极片界面情况。
将实施例1~10和对比例1~2得到的成品电池在常温下进行循环性能测试,测试其容量保持率。
以上测试的结果如表1所示。
表1测试结果
由以上测试结果可以看出,实施例1~10的电池化成后厚度在26mm左右且不超过27mm,而对比例1~2的电池化成后厚度在28mm左右,也就是说,实施例1~10的成品锂离子电池厚度明显比对比例1~4的厚度薄,而且实施例1~10的负极片不存在气道和析锂现象,而对比例1~2的负极片则存在较多气道且有析锂,这是因为,本发明实施例1~10的锂离子电池在化成中步骤二将气体排出,消除产生的气体在高电位下的电化学反应,降低电解液的消耗,减少析锂,形成致密、均一且厚度较薄的SEI膜。
另外,由表1还可以看出,实施例1~10的锂离子电池其在循环500周后容量保持率高于对比例1~1的锂离子电池。也就是说,本发明的化成方法得到的锂离子电池其循环性能较佳,这是因为,本发明实施例1~10在步骤一充电至50~70%(3.80v-3.92v)时就进行排气,使得化成产生的气体及时排出,消除产生的气体在高电位下的电化学反应,降低电解液的消耗,增加保液量,减少析锂,形成致密、均一的SEI膜,从而提升电池的循环性能。
除此之外,由对比例1~2和对比例3~4对比可以看出,对比例3~4增加了放电工序后,其极片的气道减少了,析锂现象也有所改善。这是因为,通过放电使得极片电位一致,这有利于形成均匀一致的SEI膜,同时又能避免电池充到上限电压时,由于极片电位不一样导致局部地方过充而析锂。
综上,将化成激活的过程中产生的气体及时排除,有利于电池SEI膜的形成,增加保液量,降低析锂风险,提高电池的循环寿命和安全性。
Claims (8)
1.一种锂离子电池化成方法,其特征在于,包括使锂离子电池在化成时构建致密及均匀SEI膜的方法。
2.如权利要求1所述的锂离子电池化成方法,其特征在于:所述方法包括依次进行构建致密SEI膜、排气保压、热封及构建致密均匀一致SEI膜的四个步骤。
3.如权利要求2所述的锂离子电池化成方法,其特征在于,所述构建致密SEI膜的步骤一为:对锂离子电池先小恒定电流充电5-15%SOC电量,再大恒定电流充电至50-70%SOC电量。
4.如权利要求3所述的锂离子电池化成方法,其特征在于,所述构建致密SEI膜的步骤一具体为:先以0.01C~0.02C的恒定电流将锂离子电池充电至5-15%SOC电量,此时电压为2.5~3.2V,再以0.05C~0.1C恒定电流将锂离子电池充电至50-70%SOC电量,此时电压为3.5~3.75V。
5.如权利要求3所述的锂离子电池化成方法,其特征在于,所述排气保压的步骤二为:取出步骤一充电后的锂离子电池,抽真空操作后保压,真空度≤-60MPa,保压时间2~4s。
6.如权利要求2所述的锂离子电池化成方法,其特征在于,所述热封的步骤三为:对完成步骤二的锂离子电池气囊袋的刺入处进行封口处理,热封温度为150~230℃,压力为0.2~0.4MPa,时间为2~5s。
7.如权利要求2所述的锂离子电池化成方法,其特征在于,所述构建致密均匀一致SEI膜的步骤四为:先对步骤三得到的锂离子电池放电至5-15%SOC电量,使得极片电位一致形成均匀一致的SEI膜;再对锂离子电池先放电再小恒定电流充电后大恒定电流充电至70-90%SOC电量,形成了致密均一的SEI膜,过程不再产生气体。
8.如权利要求7所述的锂离子电池化成方法,其特征在于,所述构建致密均匀一致SEI膜的步骤四为:步骤三得到的锂离子电池以0.05C~0.1C的恒定电流放电至5-15%SOC电量,此时电压为2.5V~3V通过放电使得极片电位一致,形成均匀一致的SEI膜;再以0.1C~0.5C的恒定电流充电至70-90%SOC电量,此时电压为3.85~3.95V,过程不再产生气体,形成了较为致密均一的SEI膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311137824.9A CN117154258A (zh) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | 一种锂离子电池化成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311137824.9A CN117154258A (zh) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | 一种锂离子电池化成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117154258A true CN117154258A (zh) | 2023-12-01 |
Family
ID=88902225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311137824.9A Pending CN117154258A (zh) | 2023-09-05 | 2023-09-05 | 一种锂离子电池化成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117154258A (zh) |
-
2023
- 2023-09-05 CN CN202311137824.9A patent/CN117154258A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108598581B (zh) | 一种软包锂离子电池的化成方法 | |
WO2021037266A1 (zh) | 负极片及其制备方法和锂离子电池及其制备方法和应用 | |
CN102760908B (zh) | 一种适应多种正极材料体系的锂离子电池的快速化成方法 | |
CN110854458B (zh) | 一种高压软包锂离子电池的化成方法 | |
CN101286578A (zh) | 一种运用真空系统的锂离子二次电池的化成方法 | |
CN112216889B (zh) | 一种聚合物锂离子电池的化成方法 | |
CN109841915B (zh) | 一种高存储性能的锂离子电池的化成方法 | |
CN109037813A (zh) | 一种高能量密度软包锂离子电池化成工艺 | |
WO2023098236A1 (zh) | 锂离子电池开口化成的方法及锂离子电池 | |
CN108493482A (zh) | 锂离子电池及其成化方法 | |
CN108614221B (zh) | 一种锂离子电池化成工序的评价方法 | |
CN111934019A (zh) | 一种动力软包聚合物锂离子电池快速化成方法 | |
CN108511825B (zh) | 三元软包电芯化成方法 | |
CN106910957A (zh) | 一种二次利用铅酸蓄电池组筛选方法 | |
CN112290104A (zh) | 一种锂离子电池高温负压化成方法 | |
CN117154258A (zh) | 一种锂离子电池化成方法 | |
CN111430805A (zh) | 一种改善锂离子电池自放电的方法 | |
CN112927951B (zh) | 一种软包锂碳电容的化成方法 | |
WO2023272860A1 (zh) | 锂电池的化成方法、锂电池及其制备方法 | |
CN115064796A (zh) | 一种软包锂离子电池的化成工艺 | |
CN111162333A (zh) | 方型功率型动力类锂离子电池预充电排气方法 | |
CN111916841A (zh) | 提升锂电池电解液浸润效果及减少隔膜褶皱的方法和锂电池 | |
KR20040110331A (ko) | 리튬 이차 전지의 후처리 방법 | |
CN114695989B (zh) | 一种锂离子电池性能提升方法 | |
CN114323138B (zh) | 一种锂离子电池用负极粘结剂动力学性能的快速评测方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication |