CN1716680A - 一种提高锂离子二次电池容量保持率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种提高锂离子二次电池容量保持率的方法，依次包括以下步骤：先对已经注入电解液的锂离子二次电池，进行小电流恒流充电，电流为0.001C～0.5C；当所述的电池的电压升为3.8～4.1V时，以该电压进行恒压充电，时间为1～10小时；在完成首次充电后，再对所述的电池进行24小时45℃高温陈化；再对所述的电池进行小电流恒流放电，首次放电电流为0.001C～0.5C，截止电压为2.75～3.6V；对所述的电池再进行大电流恒流充电，电流为0.5～5C，截止电压为4.2V；再以该截止电压对电池进行恒压充电，本发明利用锂二次电池首次充放电工艺对电极的钝化保护膜的影响，通过采用不同于现有技术的首次充放电工艺，可以有效地提高锂离子二次电池的容量保持率。

Description

一种提高锂离子二次电池容量保持率的方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子二次电池的制造方法，尤其涉及一种可以提高锂离子二次电池的容量保持率的方法。
背景技术
锂离子二次电池的容量是标称电池储存的能量的指标，单位一般用毫安时来表示，锂离子二次电池的容量保持率则是指锂离子二次电池在二次充电后，对电池的性能进行测试，即经过二次充电后该电池的实际容量与该电池初次测试的实际容量之间的比率，是锂离子二次电池的重要性能指标，一般情况下，随着锂离子二次电池的反复充放电，电池的实际容量是呈下降趋势的，如果随着充放电次数的增加，电池的实际容量下降的速率越小，则电池的容量保持性能越好，显然，提高容量保持率，或者说使锂二次电池在反复充放电后仍有比较高的容量保持率，是生产商、消费者所期望的。
锂离子二次电池在初次充电过程中，电解质会发生了氧化还原反应，反应的产物会在电极表面形成了一层钝化保护膜。这种膜象固体电解质一样存在于电极与溶液的界面处，它对电子是绝缘的，但允许离子通过。这种膜的沉积作用是不可逆的，形成后能阻止溶剂与锂离子共嵌，同时也能阻止电解质在电极上的进一步反应。所以，该保护膜的形成直接影响着锂离子电池的各项性能，一般认为，电池的首次充放电工艺则是保护膜形成好坏的重要影响因素之一，也就决定了电池的容量保持率的高低。
目前锂离子电池制造行业普遍采用的首次充放电工艺均为恒流充电。在电池注入电解液后，放到充放电柜上，先以0.2C(C是指电池的标称电流容量大小，如：800mAh的电池，0.2C就是0.2*800mA，下同)左右的恒流充电，接着密封注液孔，然后继续以大电流(约0.5C)恒流充电，即制成成品。由于工艺较为粗糙，不能有效地生成上述电极的钝化保护膜或钝化保护膜的生成不充分，致使成品电池的性能，如电池循环寿命、容量保持率甚至安全性能等均较差，图1中的III曲线就示出了以这种工艺方法生产的电池的容量保持率的变化趋势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是旨在提供一种可以提高锂离子二次电池容量保持率的方法。
根据本发明，一种提高锂离子二次电池容量保持率的方法，依次包括以下步骤：
a、对已经注入电解液的锂离子二次电池，进行小电流恒流充电，电流为0.001C～0.5C；
b、当所述的锂离子二次电池的电压升为3.8～4.1V时，以该电压进行恒压充电，时间为1～10小时；
c、在完成首次充电后，密封所述的电池的注液孔，再对所述的电池进行高温陈化，陈化温度为30～60℃，陈化时间为0.5～100小时；
d、对所述的电池进行首次小电流恒流放电，首次放电电流为0.001C～0.5C，截止电压为2.75～3.6V；
e、对所述的电池再进行大电流恒流充电，电流为0.5～5C，截止电压为4.2V；再以该截止电压进行恒压充电，截止电流为20mA。
本发明的目的、特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1是以本发明所述的方法制得的电池的容量保持率、现有技术制得的电池的容量保持率与电池充放电循环周次的变化关系图。
具体的实施方式
实施例1：按比例混合正、负极物料，分别均匀涂覆于铝箔、铜箔上制成正、负极片，将其裁成合适的尺寸，与隔膜纸一起卷绕成电芯，装入电池壳内，将壳与盖板激光密封，制成063048(6mm*30mm*48mm)铝壳电池I，从注液孔注入电解液，放到充放电柜上，以0.05C恒流充电至4.0V，再以该电压对电池进行恒压充电，时间为2小时；接着密封电池的注液孔后，对电池进行高温陈化，温度为45℃，时间为24小时；然后对所得的电池进行首次小电流恒流放电，首次放电电流为0.1C，截止电压为3.0V；再对所得的电池再进行大电流恒流充电，电流为1C，截止电压为4.2V，再以该截止电压对电池进行恒压充电，截止电流为20mA，作为样品I。
实施例2：以同样方法制成063048铝壳电池II，从注液孔注入电解液，放到充放电柜上，以0.005C恒流充电至4.0V，再以该电压对电池进行恒压充电，时间为2小时；接着密封注液孔，对电池进行高温陈化，温度为45℃，时间为24小时；然后对所得的电池进行首次小电流恒流放电，首次放电电流为0.1C，截止电压为3.0V；再对所得的电池再进行大电流恒流充电，电流为1C，截止电压为4.2V，再以该截止电压对电池进行恒压充电，截止电流为20mA，作为样品II。
比较例(以现有技术制作)：以同样方法制成063048铝壳电池III，电池注入电解液后，放到充放电柜上，以0.2C恒流充电至4.0V，接着密封注液孔，然后继续以0.5C恒流充电至4.2V，作为样品III。
需要说明的是，在第一次对电池进行小电流恒流充电时，并不局限于单一电流单一步骤，也可以通过调整电流的大小而分为多个步骤，比如：所述的步骤a中，即第一次小电流恒流充电时，恒流充电的电流先是0.05C，再以0.2C使所述的电池的电压升至步骤b(即第一次恒压充电)中所述的电压，效果更好。
对样品I、样品II、样品III三组电池进行循环寿命测试，循环寿命测试的方法为：对样品以1C恒流充电，截止到电池电压为4.2V；再以该电压进行恒压充电2.5小时，再搁置0.25小时；再以1C放电至3.0V，循环测试电池容量，该三组电池的容量保持率与电池充放电循环周次的变化关系如图1所示，图1中横坐标表示锂离子二次电池的充放电的循环周次，纵坐标表示锂离子二次电池的容量保持率。从图1中可以看出，采用本发明的工艺后，制得的电池样品I、样品II的循环寿命、容量保持率均比按照现有技术制得的样品III有了相当程度的提高，尤其是在电池充放电循环周次较多时更为明显。本发明主要是利用锂离子二次电池首次充放电工艺对电极的钝化保护膜的影响，通过采用不同于现有技术的锂离子二次电池首次充放电的改进工艺，克服现有工艺过程中电极的钝化保护膜形成不充分的缺点，减少副反应的产生，提高电池化学反应体系的稳定性，有效提高电池性能，如电池循环寿命、容量、安全性能等，尤其是提高各种锂离子二次电池，包括液态锂离子电池、胶体锂离子电池及聚合物锂离子电池在内的所有锂离子二次电池的容量保持率。

Claims (4)

1.一种提高锂离子二次电池容量保持率的方法，依次包括以下步骤：
a、对已经注入电解液的锂离子二次电池，进行小电流恒流充电，电流为0.001C～0.5C；
b、当所述的锂离子二次电池的电压升为3.8～4.1V时，以该电压进行恒压充电，时间为1～10小时；
c、在完成首次充电后，密封所述的电池的注液孔，再对所述的电池进行高温陈化，陈化温度为30～60℃，陈化时间为0.5～100小时；
d、对所述的电池进行首次小电流恒流放电，首次放电电流为0.001C～0.5C，截止电压为2.75～3.6V；
e、对所述的电池再进行大电流恒流充电，电流为0.5～5C，截止电压为4.2V；再以该截止电压对电池进行恒压充电，截止电流为20mA。
2.如权利要求1所述的提高锂离子二次电池容量保持率的方法，其特征在于：所述的步骤a中，电流为0.05C；所述的步骤b中，所述的电压为4.0V，恒压充电时间为2小时。
3.如权利要求1所述的提高锂离子二次电池容量保持率的方法，其特征在于：所述的步骤c中，高温陈化温度为45℃，陈化时间为24小时。
4.如权利要求1或3所述的提高锂离子二次电池容量保持率的方法，其特征在于：所述的步骤a中，恒流充电的电流先是0.05C，再以0.2C使所述的电池的电压升至步骤b中所述的电压。
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