一种锂离子电池的化成方法
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池的化成方法。该方法包括在温度为35℃～55℃、抽真空条件下，以0.01C～0.5C的充电电流对注液静置后的锂离子电池进行化成。该方法采用高温负压化成，将化成过程中电池内部产生废气及时抽出，在高温环境下使锂离子电池负极形成均匀稳定的SEI膜，该化成方法处理后的电池，具有活性物质容量发挥高、内阻小、鼓胀率低、循环寿命和存储寿命长的优点，提高了产品质量，延长了电池的使用寿命。同时该方法具有化成时间短、设备利用率高、能耗小的优点，是一种适用于批量生产锂离子电池的高效化成方法。
【专利说明】
-种裡离子电池的化成方法
技术领域
[0001] 本发明属于裡离子电池技术领域，具体设及一种裡离子电池的化成方法。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池作为一种新型的化成电源，其具有循环寿命长、能量密度高、工作电压 高、无记忆效应与环保等特点，目前已广泛应用于多种领域，如电子产品、电动汽车、通讯电 源等领域，具有广阔的应用前景，市场对裡离子电池的需求也日趋增大。
[0003] 目前，在裡离子电池生产工艺中，化成是裡离子电池生产过程中的重要工序，化成 时负极表面形成一层纯化膜，即固体电解质面膜(SEI)，SEI膜的好坏直接影响到电池的循 环性能、稳定性、自放电等电化学性能，而不同的化成工艺形成的SEI膜有所不同，对电池性 能影响也存在很大差异。目前裡离子电池工业生产过程中容易出现电池鼓壳、电池容量偏 低、使用寿命缩短等质量问题，运是由于化成充电过程中，电池内部的微量水、氣化氨及电 解液中的有机溶剂会发生电化学还原反应产生气体，气体的存在导致电池鼓胀、电池外观 差、容量偏低等质量问题。探索一种高效的裡离子化成工艺对充分裡离子电池的性能具有 重要的作用。
[0004] CN102299385A公开了一种软包装憐酸铁裡动力电池首次充电化成方法，第一阶段 充电电流为0.001~0.1C，充电截止电压为2.8V~3.4V，期间定时抽真空;第二阶段采用大 电流恒流和高压电恒压充电，连续对电池抽真空，电流为0.1~1.0C，电压达到3.5~4.2V转 恒压充电，直至电流小于1/30C;CN104037464A公开了一种裡离子电池的化成方法，包括 0.04C~0.2C的电流恒流充电至电池容量的10%; W0.2C~1.0C的电流恒流充电至电池容 量的60%~80%;搁置；从放电电流为0.2(：~0.6。直流放电至截止电压；搁置；从0.5(：~ 1.0C的电流恒流充电至电池容量的70%~90%; W0.04C~0.2C的电流恒流充电至截止电 压后转为恒压充电，充电至电池容量的10%~30%，化成过程保持-0.03MPa~0.0 lMPa的微 真空状态。
[0005] 现有技术的裡离子电池化成方法，工艺较为复杂，化成时间长，且难W形成均匀稳 定的SEI膜，电池的质量和使用寿命有待进一步提高。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种裡离子电池的化成方法，从而解决现有的化成方法，工 艺复杂、能耗高、负极的SEI膜均匀性、稳定性差的问题。
[0007] 为了实现W上目的，本发明所采用的技术方案是：
[000引一种裡离子电池的化成方法，包括在溫度为35°C~55°C、抽真空条件下，W0.01C ~0.5C的充电电流对注液静置后的裡离子电池进行化成。
[0009]本发明提供的裡离子电池的化成方法，电池在高溫、抽真空的条件下进行充电化 成，有利于电解质的电导率提高、活性增强，电解液与活性物质的渗透，有机电解液会在碳 负极表面发生还原、分解，形成一层电子绝缘、裡离子可导的纯化层SEI膜，裡离子的嵌入过 程必然经由覆盖在碳负极上的SEI膜，故SEI膜的特性对整个裡离子电池的电化学性能、稳 定性W及安全性等均有很大的影响，均匀和稳定的SEI膜能较好地适应裡离子的嵌入和脱 出引起的体积改变，抽真空条件下，可将化成过程中反应产生的气体及时排出，避免出现电 池鼓胀、外观差、容量偏低的质量问题。化成是裡离子电池制作的关键工序，是获得良好电 化学性能和安全性能的裡离子电池的重要保障。
[0010] 可选择将注液静置后的裡离子电池，置于集成负压真空系统、溫度控制、化成充电 功能的一体化设备，对电池进行高溫负压化成。
[0011] 优选的，化成过程中，控制体系真空度不大于90KPa。充电化成时，将裡离子电池化 成至60%~100%荷电状态。
[0012] 化成时，充电过程至少分为两个阶段，其中，第一阶段充电电流为0.01C~0.1C，充 电时间为化~化;第二阶段充电电流为0.05C~0.25C，充电时间为化~地。
[0013] 优选的，充电过程可分为两个阶段，第一阶段充电电流为0.1C，充电时间为化;第 二阶段充电电流为0.2C，充电时间为化。
[0014] 优选的，充电过程还包括第Ξ阶段，第Ξ阶段的充电电流为0.1C~0.5C。第Ξ阶段 充电时间为化或充电截止电压为3.65V。进一步优选的，充电过程分为Ξ个阶段，第一阶段 充电电流为0.05C，充电时间为化;第二阶段充电电流为0.1C，充电时间为化;第Ξ阶段充电 电流为0.25C，充电时间为化。也可选择W下充电化成过程:充电过程分为Ξ个阶段，第一阶 段充电电流为0.05C，充电时间为化;第二阶段充电电流为0.1C，充电时间为化;第Ξ阶段充 电电流为0.25C，充电截止电压为3.65V。
[0015] 化成时，电池恒流充电至60%~80 %荷电状态时，选择两个阶段的充电方式；电池 充电至80%~100%荷电状态时，选择Ξ个阶段的充电方式，第Ξ阶段充电至100%满电荷 电状态时选用充电电压3.65V为截止条件，第Ξ阶段充电至非满电荷电状态时选用充电时 间为截止条件。
[0016] 本发明提供的裡离子电池的化成方法，地~化即可实现75Ah的裡离子电池快速化 成，电池内阻小于〇.378πιΩ，经化成处理后的裡离子电池，具有活性物质容量发挥高、内阻 小、膨胀率低、循环寿命和存储寿命长的优点，提高了产品质量，延长了电池的使用寿命;该 化成方法具有化成时间短、化成效率高、能耗小的优点，是一种适用于批量生产裡离子电池 的高效化成方法。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[001引实施例1
[0019] 本实施例的裡离子电池的化成方法，包括:将注液静置后的裡离子电池在溫度为 35°C、真空度为70KPa的条件下进行充电化成;充电过程分为Ξ个阶段:第一阶段充电电流 为0.05C，充电时间为化;第二阶段充电电流为0.1C，充电时间为化;第Ξ阶段充电电流为 0.25C，充电时间为化。
[0020] 实施例2
[0021] 本实施例的裡离子电池的化成方法，包括:将注液静置后的裡离子电池在溫度为 45°C、真空度为75KPa的条件下进行充电化成;充电过程分为两个阶段:第一阶段充电电流 为0.1C，充电时间为化;第二阶段充电电流为0.2C，充电时间为化。
[0022] 实施例3
[0023] 本实施例的裡离子电池的化成方法，包括:将注液静置后的裡离子电池在溫度为 55°C、真空度为80KPa的条件下进行充电化成;充电过程分为Ξ个阶段:第一阶段充电电流 为0.05C，充电时间为化;第二阶段充电电流为0.1C，充电时间为化;第Ξ阶段充电电流为 0.25C，充电截止电压为3.65V。
[0024] 对比例
[0025] 对比例的裡离子电池的化成方法，包括:将注液静置后的裡离子电池在常溫下进 行充电化成;充电过程分为两个阶段:第一阶段充电电流为0.02C，充电时间为化;第二阶段 充电电流为0.1C，充电时间为化;化成后对电池进行抽气、分容。
[00%] 试验例1
[0027] 本试验例检测各实施例和对比例的首次充放电效率、容量及内阻情况，结果如表1 ~表4所示。
[0028] 表1实施例1的化成方法所得电池的性能检测结果
[0029]
[0030] ~实施例1的裡离子电池的首次充放电效率均值为89.81 %，电池容量均值为 76.25AH，电池内阻均值为0.371πιΩ。
[0031] 表2实施例2的化成方法所得电池的性能检测结果
[0032] _
[0033] 实施例2的裡离子电池的首次充放电效率均值为89.77 %，电池容量均值为 75.76AH，电池内阻均值为0.372πιΩ。
[0034] 表3实施例3的化成方法所得电池的性能检测结果
[0035]
[0036]
[0037] 实施例3的裡离子电池的首次充放电效率均值为89.85%，电池容量均值为 76.12ΑΗ，电池内阻均值为0.378πιΩ。
[0038] 表4对比例的化成方法所得电池的性能检测结果
[0039]
[0040] ~对比例的裡离子电池的首次充放电效率均值为87.97 %，电池容量均值为胃 74.73ΑΗ，电池内阻均值为0.396πιΩ。
[0041] 试验例2
[0042] 本试验例对Ξ种实施例电池与对比例电池做常溫28天存储测试，存储后容量恢复 率对比如表5所示。
[0043] 表5各实施例和对比例常溫28天后储存容量恢复率试验结果
[0044]
[0045] ~由表5可W看出，实施例1电池存储容量保持率均值为96.97 %，实施例2电池存储 容量保持率均值为96.84%，实施例3电池存储容量保持率均值为97.03%，对比例电池存储 容量保持率均值为94.98 %。
[0046] 根据各实施例和对比例的试验结果可知，本发明提供的裡离子电池的化成方法首 次充放电效率高，电池容量高、内阻小，电池性能一致性好，存储性能提高，且化成时间大大 缩短，能耗低，有利于企业提高生产效率和电池质量。
【主权项】
1. 一种锂离子电池的化成方法，其特征在于，包括在温度为35°C~55°C、抽真空条件 下，以0.01C~0.5C的充电电流对注液静置后的锂离子电池进行化成。2. 如权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，化成过程中，控制体系真 空度不大于90KPa。3. 如权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，将锂离子电池化成至60% ~100%荷电状态。4. 如权利要求1或3所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，化成时，充电过程至少 分为两个阶段，其中，第一阶段充电电流为0.01C~0.1C，充电时间为2h~6h;第二阶段充电 电流为0.05C~0.25C，充电时间为2h~4h。5. 如权利要求4所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，充电过程分为两个阶段， 第一阶段充电电流为〇. 1C，充电时间为2h;第二阶段充电电流为0.2C，充电时间为2h。6. 如权利要求4所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，充电过程还包括第三阶 段，第三阶段的充电电流为0.1C~0.5C。7. 如权利要求6所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，第三阶段充电时间为2h或 充电截止电压为3.65V。8. 如权利要求6所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，充电过程分为三个阶段， 第一阶段充电电流为0.05C，充电时间为2h;第二阶段充电电流为0.1C，充电时间为2h;第三 阶段充电电流为0.25C，充电时间为2h。9. 如权利要求6所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，充电过程分为三个阶段， 第一阶段充电电流为0.05C，充电时间为2h;第二阶段充电电流为0.1C，充电时间为2h;第三 阶段充电电流为0.25C，充电截止电压为3.65V。
【文档编号】H01M10/058GK105870508SQ201610209025
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】徐文娟, 潘芳芳, 徐林, 孙敬
【申请人】中航锂电（洛阳）有限公司