CN116154314B - 一种锂离子电池的化成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池的化成方法,包括如下步骤:(1)预处理负极片,制备电池;(2)以0.06C‑0.08C恒流充电至电池容量的5~20%;(3)继续以0.2C~0.3C恒流充电至电池容量的21~40%;(4)将锂离子电池以0.3C恒流放电至2.5V;(5)继续以0.2C~0.3C恒流充电至电池容量的21~40%;(6)将锂离子电池以0.2C恒流放电至2.5V;(7)将放电后的电池进行超声排气、静止封口,完成化成。本发明的的化成工艺操作简单,化成时间短。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池的制作方法,特别涉及一种锂离子电池的化成方法。
背景技术
锂离子电池作为一种新型的可再生清洁能源,具有能量密度大、单位体积重量小和可模块化集成等特点,因此近年来得到广泛的应用。
锂离子电池的化成工艺是锂离子电池制备过程的重要工艺,对锂离子电池最终的性能有至关重要影响。锂离子电池化成过程中,电解液在负极表面发生还原反应,形成附着于负极表面的固相电解质界面膜(SEI膜)。SEI膜的成分、结构及电化学稳定性直接影响锂电池充放电速率、循环寿命和安全性能。目前工业上常采用较小倍率充放电进行电池化成,通常化成充电倍率为0.01~0.2C,化成时间为10~20h,化成后还需高温老化24~48h,因此化成时长已成为锂电池生产制造的效率瓶颈。为了提升锂电池化成效率,通过提升化成温度、增加化成电流来实现。但是随着化成温度和电流的增加,最终 SEI膜缩松不致密,循环稳定性较差,导致电池循环寿命显著衰减。
中国专利CN106067561B公开了一种锂离子电池化成工艺,包括如下步骤:半成品电池一次注液80%~90%,得到第一预处理电池;将所述第一预处理电池室温静置10~14h,得到第二预处理池;将所述第二预处理电池转入烘箱45℃静置4~8h,得到第三预处理电池;将所述第三预处理电池在45℃条件下负压化成,负压-80~-90kpa,化成时间3h,得到第四预处理电池;将所述预处理电池转入烘箱45℃静置10~14h,得到第五预处理电池;将所述第五预处理电池二次注液10%~20%,得到第六预处理电池;将所述第六预处理电池进行分容测试,得到电池。但是化成时间依然较长,工艺依然复杂。
本发明的目的在于提供一种高效锂离子的化成方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池的化成方法。
本发明采用如下技术方案:
一种锂离子电池的化成方法,包括如下步骤:
(1)将负极片串联后置于电解液中,和正极片连接,以0.3C~0.5C电流充电,限压3.65V,时间0.2~0.6h,然后将充电后的负极片用电解液淋洗,得到预处理后的负极片,将预处理后的负极片组装制成锂电子电池;
步骤(1)中先采用较大的电流短时间充电,在负极片表面形SEI膜,即SEI基膜,个别情况下会有少量的锂在负极片析出,采用电解液淋洗可以去除表面的锂,同时淋洗的电解液可以重复使用;
(2)将步骤(1)得到的锂离子电池,以0.06C-0.08C恒流充电至电池容量的5~20%,限压2.5V,充电时间为0.5~1h,温度为40~55℃,充电过程中,将锂离子电池置于超声波发生器中;
通过超声波的作用,可以使得电池内部混合更加均匀,SEI基膜进一步生长,得到的SEI膜质量较好,分布均匀,SEI膜的界面清晰完整;
(3)继续以0.2C~0.3C恒流充电至电池容量的21~40%,限压3.2V,充电时间为1~2h,温度为40~60℃;
步骤(3)增大充电电流,使形成的SEI膜进一步致密化,利用该化成工艺制备得到的SEI膜的热稳定性更好,性能更佳;
(4)将锂离子电池以0.3C恒流放电至2.5V;
(5)继续以0.2C~0.3C恒流充电至电池容量的21~40%,限压3.2V,充电时间为0.5~1h,温度为40~60℃;
(6)将锂离子电池以0.2C恒流放电至2.5V;
(7)将放电后的电池进行超声排气、静止封口,完成化成。
步骤(7)中采用超声波排气,使形成的SEI膜进一步致密化,利用该化成工艺制备得到的SEI膜的热稳定性更好,性能更佳。
进一步地,所述步骤(1)中负极片串联的数量为3~100片。
进一步地,所述步骤(2)中超声波发生器中超声波频率为20KHz。
进一步地,所述步骤(7)中超声频率为30KHz。
本发明的的化成工艺具有以下有点:
1、操作简单,化成时间短,时间较少50%以上。
2、制得的锂离子电池,1C循环500周容量保持率大于94.5%。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明,本发明并不局限于实施例,所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
一种锂离子电池的化成方法,包括如下步骤:
(1)将5片负极片串联后置于电解液中,和正极片连接,以0.3C电流充电,限压3.65V,时间0.3h,然后将充电后的负极片用电解液淋洗,得到预处理后的负极片,将预处理后的负极片组装制成锂电子电池;
(2)将步骤(1)得到的锂离子电池,以0.06C恒流充电至电池容量的8%,限压2.5V,充电时间为0.5h,温度为40~45℃,充电过程中,将锂离子电池置于超声波发生器中,所述超声波发生器中超声波频率为20KHz;
(3)继续以0.2C恒流充电至电池容量的25%,限压3.2V,充电时间为1h,温度为40~45℃;
(4)将锂离子电池以0.3C恒流放电至2.5V;
(5)继续以0.2C恒流充电至电池容量的35%,限压3.2V,充电时间为0.5h,温度为40~45℃;
(6)将锂离子电池以0.2C恒流放电至2.5V;
(7)将放电后的电池进行超声排气、静止封口,完成化成,所述超声波频率为30KHz。
实施例2
(1)将80片负极片串联后置于电解液中,和正极片连接,以0.5C电流充电,限压3.65V,时间0.6h,然后将充电后的负极片用电解液淋洗,得到预处理后的负极片,将预处理后的负极片组装制成锂电子电池;
(2)将步骤(1)得到的锂离子电池,以0.08C恒流充电至电池容量的8%,限压2.5V,充电时间为1h,温度为50~55℃,充电过程中,将锂离子电池置于超声波发生器中,所述超声波发生器中超声波频率为20KHz;
(3)继续以0.3C恒流充电至电池容量的30%,限压3.2V,充电时间为2h,温度为50~55℃;
(4)将锂离子电池以0.3C恒流放电至2.5V;
(5)继续以0.3C恒流充电至电池容量的40%,限压3.2V,充电时间为0.5h,温度为50~55℃;
(6)将锂离子电池以0.2C恒流放电至2.5V;
(7)将放电后的电池进行超声排气、静止封口,完成化成,所述超声波频率为30KHz。
对比例1
对比例1与实施例1的不同是,没有步骤(1)的负极片预处理步骤,其他同实施例1,不再赘述。
对比例2。
对比例2与实施例1的不同是,步骤(2)中去掉超声过程,其余同实施例1,不再赘述。
对比例3。
对比例3与实施例1的不同是,去掉步骤(5)和步骤(6),其余同实施例1,不再赘述。
对比例4。
对比例4与实施例1的不同是,去掉步骤(7中超声排气过程,其余同实施例1,不再赘述。
将制备好的实施例以及对比例电池单体,在1C电流100%DOD的充放电循环测试500周,然后打开电池观察电池情况,上述实施例及对比例制备的电池性能测试如表1:
表1 电池性能测试表
序号 | 1C循环500周容量保持率,% | 电池情况 |
实施例1 | 94.6 | 极片无黑点,电池微膨胀 |
实施例2 | 95.9 | 极片无黑点,电池微膨胀 |
对比例1 | 87.3 | 电极片少量黑点,电池有膨胀 |
对比例2 | 89.2 | 电极片少量黑点,电池有膨胀 |
对比例3 | 90.2 | 电极片少量黑点,电池有膨胀 |
对比例4 | 91.2 | 电极片少量黑点,电池较大膨胀 |
由表1的数据可以看出,本发明实施例1 和实施例2制备的电池1C循环500周容量保持率高,电池几乎无膨胀。对比例1的数据表明,没有步骤(1)的负极片预处理步骤,由于没有在负极片上形成SEI基膜,1C循环500周容量保持率下降明显;对比例2和对比例4,缺少其中一步的超声过程,对比例2导致电池性能下降,对比例4引起的后果的排气不彻底,电池较大膨胀;对比例3,由于电池充放电次数不够,导致1C循环500周容量保持率有一定下降。
Claims (4)
1.一种锂离子电池的化成方法,包括如下步骤:
S1、将负极片串联后置于电解液中,和正极片连接,以0.3C~0.5C电流充电,限压3.65V,时间0.2~0.6h,然后将充电后的负极片用电解液淋洗,得到预处理后的负极片,将预处理后的负极片组装制成锂电子电池;
S2、将步骤S1得到的锂离子电池,以0.06C-0.08C恒流充电至电池容量的5~20%,限压2.5V,充电时间为0.5~1h,温度为40~55℃,充电过程中,将锂离子电池置于超声波发生器中;
S3、继续以0.2C~0.3C恒流充电至电池容量的21~40%,限压3.2V,充电时间为1~2h,温度为40~60℃;
S4、将锂离子电池以0.3C恒流放电至2.5V;
S5、继续以0.2C~0.3C恒流充电至电池容量的21~40%,限压3.2V,充电时间为0.5~1h,温度为40~60℃;
S6、将锂离子电池以0.2C恒流放电至2.5V;
S7、将放电后的电池进行超声排气、静止封口,完成化成。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法,其特征在于,所述步骤S1中负极片串联的数量为3~100片。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法,其特征在于,所述步骤S2中超声波发生器中超声波频率为20KHz。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法,其特征在于,所述步骤S7中超声频率为30KHz。
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