CN106129506B - 一种锂离子电池化成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种锂离子电池化成方法，其最大的特点在于：先将电池串联联接后化成，至一定电压后，改为并联联接，接着化成直至截止电压。本发明利用串联电路电流完全一致的特性，在锂电池化成初期以相同大小的电流化成，可以形成一致性很好的SEI膜，在化成末期改为并联化成，利用并联电路电压相同的因素，保证了电池电压的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池化成方法。
背景技术
随着环境保护需求和能源紧张局势，动力电池的需求量呈现爆发式增长，尽管随着科技的进步，动力电池在安全和性能方面有了长足的改善，但电池的一致性仍是影响动力电池组性能的重要因素之一。
在电池生产的诸多工序中，化成是尤其重要的一环，其主要目的就是在首次充电过程中，在电极材料表面形成一层固体电解质膜(SEI膜)，SEI膜的性能将直接决定电池的循环性能和电池的一致性。实际上SEI膜在化成中后期已经基本形成，且其结构、性能和化成充电电流大小有很大关系，现有大多化成工艺方式是电池并联化成，这种方式保证了电池电压相同，但由于电池的不同或化成设备的限制而导致电池电流会有所区别，这样电极表料界面的SEI膜的结构和性能也将会有所不同。
发明内容
基于上述目的，本发明公开一种新型锂电池化成方法，利用串联电路电流完全一致的原理，在电池化成的初、中期采用串联小电流化成，以形成致密和一致性好的SEI膜，另外考虑到锂离子电池在充电末端电压会急剧升高，化成的后面阶段采用恒压限流的方式并联化成，防止电池过充和保证电池电压一致。
本发明的技术方案是：
1)将水分合格的电池按工艺注入电解液后静置20-24h，让极片和隔膜充分浸润电解液；
2)将静置结束的电池串联联接；
3)接通电路小电流充电化成至一限制电压；
4)将电池改为并联联接，充电化成至截止电压；
5)测量电池电压，设定一合格电压值，将电压大于等于该合格电压值的电池流入下一道工序，不合格电池集中按步骤1—4二次化成；优选该合格电压值为3.3V。
上述串联化成限制电压根据电解液所用不同锂盐和有机溶剂而有所不同，当为LiPF6/EC/PC体系时限制电压为3.2V，并联化成截止电压根据电池所使用的材料而有所不同，磷酸铁锂为3.65V。
上述串联化成所用小电流指充电倍率为0.02C—0.05C，并联化成所用大电流指充电倍率为0.1-0.3C。
本发明的有益效果在于：
本发明利用串联电路电流完全一致的特性，在锂电池化成初期以相同大小的电流化成，可以形成一致性很好的SEI膜，在化成末期改为并联化成，利用并联电路电压相同的因素，保证了电池电压的一致性。实验结果表明，本发明的化成方法得到的锂离子电池具有较高的容量、较好的内阻一致性和优良的循环性能。
具体实施方式
下面通过实施例和对比例具体说明本发明。
实施例
制作型号为20100140的方形铝壳电池，容量为25Ah，电池的前期制作和产线电池工艺相同，其化成按如下步骤进行：
1、将电池串联联接；
2、静置5min；
3、恒流充电：0.02C充电，限制电压3.2V，限时240min；
4、静置5min；
5、将电池改为并联联接；
6、恒流恒压充电：0.2C充电，截止电压3.65V，截止电流0.02C；限时240min；
7、静置5min；
8、测试电池电压，将电压小于3.3V的电池挑出，按照步骤1至7进行二次化成。
对本实施例的锂离子电池进行电性能测试，测试锂离子电池的容量、内阻和循环100周的容量保持率，测试结果详见表1。
对比例
同样制作型号为20100140的方形铝壳电池，容量为25Ah，电池的前期制作和产线电池工艺相同，其化成按如下步骤进行：
1、将电池并联联接；
2、静置5min；
3、恒流充电：0.02C充电，限制电压3.2V，限时240min；
4、静置5min；
5、恒流恒压充电：0.2C充电，截止电压3.65V，截止电流0.02C；限时240min；
6、静置5min；
7、测试电池电压，将电压小于3.3V的电池挑出，按照步骤1至7进行二次化成。
对本对比例的锂离子电池进行电性能测试，测试锂离子电池的容量、内阻和循环100周的容量保持率，测试结果详见表1。
表1
从表1中可以看出采用本发明化成方法的锂离子电池的平均容量高于对比例的锂离子电池的平均容量，其内阻和内阻标准差也小于对比例的电池；且实施例电池100周循环后容量保持率同样高于对比例电池。本发明的化成方法得到的锂离子电池具有较高的容量、较好的内阻一致性和优良的循环性能。
根据上述说明书的揭示，本发明所属领域的技术人员还能在上述实施方式上进行变更和修改。因此，本发明并不局限于具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所做出的显而易见的改进或变更均属于本发明保护范围，如变更串联化成和并联化成的截止电压，变更化成电流大小，即采用先串联化成后并联化成的任何实施方式，均在本发明保护范围。
Claims (2)
1.一种锂离子电池化成方法，其特征在于，该方法按如下步骤进行：
1）将水分合格的电池注入电解液后静置20-24h，让极片和隔膜充分浸润电解液；
2）将静置结束的电池串联联接；
3）接通电路小电流，根据电解液所用不同锂盐和有机溶剂而将各单体电池充电化成至一定限制电压；
4）将电池改为并联联接，大电流充电化成至截止电压；
5）测量电池电压，设定一合格电压值，将电压大于等于该合格电压值的电池流入下一道工序，不合格电池集中按步骤2—4二次化成；
其中，串联化成所用小电流指充电倍率为0.02C—0.05C，并联化成所用大电流指充电倍率为0.1-0.3C。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池化成方法，其特征在于：所述电解液为LiPF6/EC/PC体系，电池的正极材料为磷酸铁锂，串联化成限制电压为3.2V，并联化成截止电压为3.65V。
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