CN1949578A - 一种高能量锂离子电池化成后处理方法 - Google Patents

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陈洪枫
张泽波
娄永康
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Abstract

本发明属于一种高能量锂离子电池化成后处理方法，将常规化成后的电池，在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充放电循环，充放电电压范围在2.75V～4.2V之间，然后在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充电，充电至电压为4.2V时，再在温度为－30℃～－20℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行放电，放电截止电压为2.5－2.75V。对化成后电池进行了常温循环和低温处理，增强了电极表面的稳定性能，使电极表面SEI膜更加致密、稳固，从而提高了高能量锂离子电池的安全性能和电性能。并且过程简单、容易控制，所需设备的成本也比较低。

Description

一种高能量锂离子电池化成后处理方法
技术领域
本发明属于锂离子蓄电池工艺技术领域，特别是涉及一种高能量锂离子电池化成后处理方法。
背景技术
随着绿色能源的普及，高能量锂离子电池的应用范围越来越广泛，但其安全性能和电性能一直不太理想，目前，高能量锂离子电池化成后处理方法是：将新装的电池用0.01倍率～0.2倍率之间的小电流恒流充电，充电时间为0.2～5小时，再以0.2倍率～3倍率之间的大电流恒流充电，充至电池电压为4.1～4.2伏特后，再让电池进入恒压充电阶段，电压保持在4.1伏特～4.2伏特之间，待充电电流减小到0.001倍率～0.02倍率时，即停止充电。随后对电池进行恒流放电，电流为0.01倍率～0.5倍率，放电截止电压为2.5伏特～2.75伏特，然后再用上述的充电方法再对电池进行充电。让电池以满电状态搁置，搁置时间为3～10天。随后用恒定电流对电池进行放电，电流为0.1倍率～1倍率，放电截止电压为2.5伏特～2.75伏特。最后用恒定电流对电池进行充电，电流为0.1倍率～1倍率，充电容量为25％的额定容量。整个工艺处理过程完成。该方法处理过的电池周期短，而且有利于提高电池材料的使用效率，但其安全性能和电性能都不理想，特别是在滥用情况下，电池很容易出现起火和爆炸现象。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种操作方便、工艺过程简单、能够有效提高电池综合性能的高能量锂离子电池化成后处理方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
高能量锂离子电池化成后处理方法，将常规化成后的电池，在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充放电循环，充放电电压范围在2.75V～4.2V之间，然后在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充电，充电至电压为4.2V时，再在温度为-30℃～-20℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行放电，放电截止电压为2.5-2.75V。
本发明还可以采用如下技术措施来实现：所述在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充放电循环，充放电电压范围在2.75V～4.2V之间，其充放电循环次数为3次；所述在温度为-30℃～-20℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行放电，放电截止电压为2.5V；所述20℃±5℃温度充电，-30℃～-20℃温度放电的循环次数为3次。
本发明具有的优点和积极效果是：通过采用对化成后处理的电池进行了常温循环和低温处理，有效地增强了电极表面的稳定性能，使电极表面SEI膜更加致密、稳固，从而提高高能量锂离子电池的安全性能和电性能。并且过程简单、容易控制，所需设备的成本也比较低。
附图说明
图1为本发明电池短路曲线图；
图2为本发明电池过充电曲线图；
图3为本发明电池挤压曲线图；
图4为本发明电池倍率放电容量曲线图；
图5为本发明电池温度放电容量曲线图；
图6为本发明电池循环性能曲线图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
按质量百分比计，80％～95％的钴酸锂与3％～10％的KS、SS乙炔黑作为导电剂，3％～11％的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯，聚合类树脂中的一种作为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺，二甲基乙酰胺作溶剂，调成膏体，以20um厚的铝箔作集流体，将膏料涂布到铝箔上，并经干燥、轧制等操作制成正极片；按质量百分比计，85％～92％的MCMB、CMS作为负极活性物质，与3％～11％的KS、SS乙炔黑作为导电剂，3％～11％的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯，聚合类树脂中的一种作为粘结剂，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺，二甲基乙酰胺作溶剂，调成膏体，，以10um厚的铜箔作集流体，将膏料涂到铜箔上，并经干燥，轧制制成负极片；选用厚度为30um～50un之间的聚丙烯树脂和聚乙烯树脂的复合膜作为隔膜；溶剂体系以EC为基体的三元混合物，电解质选用LiPF6，电液型号为JN908作为有机非水性电解液；将正负极片裁成适当的尺寸，与隔膜一起卷绕成电芯，放入壳内，将壳与盖板用氩弧焊接密封，然后注入电解液并将注液口封死，对其进行化成，化成后的电池，在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充放电循环，充放电电压范围在2.75V～4.2V之间，充放电循环次数为3次；然后在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充电，充电至电压为4.2V时，再在温度为-30℃～-20℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行放电，充放电的循环次数为3次，放电截止电压为2.5V。
为能说明本发明的特点，以50/380(55Ah)型电池为例，结合说明书附图对电池性能进行如下说明：
图1为短路试验图，在环境温度为20℃±5℃的条件下，将满电电池经外部短路，外部线路电阻应小于10mΩ。图1中电池的最高电流为298.24A，最高温度为115.34℃，电压平台为2.23V，整个实验过程中，电池不起火、不爆炸。图2为电池的过充电实验图，在环境温度为20℃±5℃的条件下，用1倍率电流对满电电池进行充电，当电池电压充到5.0V时，停止充电。图2中电池的最高温度为53.36℃，最高电压为5.0V。整个实验过程中，电池不起火、不爆炸。图3为电池的挤压试验曲线图，电池的最高温度为507.3℃。图4为电池的倍率放电容量曲线图，在环境温度为20℃±5℃的条件下，分别用0.5倍率、1倍率、2倍率的电流对电池进行放电，放电截止电压为3.0V。放电容量分别为58.33Ah、55.33Ah、51.36Ah。以0.5倍率的放电容量为基准，1倍率2倍率的放电容量保持率分别为94.9％和88.1％。图5为电池在不同温度下的放电容量曲线，在环境温度分别为-20℃、25℃、55℃的条件下，用1/3倍率的电流对电池进行放电，放电容量分别为56.45Ah、60.31Ah、61.75Ah。以常温(25℃)容量为基准，环境温度为-20℃和55℃的容量保持率分别为93.6％和102％。图5为电池的循环性能曲线，在环境温度为20℃±5℃的条件下，用1/3倍率电流对电池进行充放电，充放电电压范围是3.0V～4.2V。电池的初始容量为55.76Ah，第300次的放电容量为41.49Ah。300次循环后，电池的容量保持率为额定容量的74.4％。
为进一步说明本发明的优点，仍以50/380(55Ah)型电池为例，给出了应用现有技术和用本发明处理电池的安全试验情况对照表：
  试验内容   采用现有技术   采用本发明
  短路   起火、爆炸   不起火、不爆炸
  过充电   起火、爆炸   不起火、不爆炸
  挤压   起火、爆炸   不起火、不爆炸
表1          电池在常温下的倍率放电特性
  倍率状态/C   放电电流/A   放电容量/Ah   荷电状态/％
  0.5   27.5   58.33   100
  1   55   55.33   94.9
  2   110   51.36   88.1
表2        本发明处理电池在不同温度下的放电特性
  T/℃   -20   25   55
  容量/Ah   56.45   60.31   61.75
  保持率/％   93.6   100   102

Claims (4)

1.一种高能量锂离子电池化成后处理方法，将加工出的锂离子电池进行化成，其特征在于：化成后的电池，在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充放电循环，充放电电压范围在2.75V～4.2V之间，然后在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充电，充电至电压为4.2V时，再在温度为-30℃～-20℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行放电，放电截止电压为2.5-2.75V。
2.根据权利要求1所述的高能量锂离子电池化成后处理方法，其特征在于：所述在温度为20℃±5℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行充放电循环，充放电电压范围在2.75V～4.2V之间，其充放电循环次数为3次。
3.根据权利要求1所述的高能量锂离子电池化成后处理方法，其特征在于：所述在温度为-30℃～-20℃的环境下，用所述电池1/3倍率的电流对电池进行放电，放电截止电压为2.5V。
4.根据权利要求1所述的高能量锂离子电池化成后处理方法，其特征在于：所述20℃±5℃温度充电，-30℃～-20℃温度放电的循环次数为3次。
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