一种锂离子电池化成方法与流程

本发明属于锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的化成方法。

背景技术：

锂离子电池在生产过程中都要经过化成工序，通过化成工序使正、负极材料被激活，形成对锂电池性能至关重要的SEI膜，从而改善电芯电化学性能。目前的化成方式主要有两种：一种是在常温下用较小的电流进行化成，小电流化成可充分保证锂电池的性能，但是化成时间较长，相对短的时间也要十几个小时，有的甚至数天之久，严重耽误生产进度，生产效率低，导致生产成本高：另一种是高温高压化成，就是对电芯在高温高压下采用较大电流化成，这种方式的化成时间可以大大缩短，只需要十几分钟，最长的也只用几个小时，既能满足电芯对电性能的要求，又大大节省了时间，提高了生产效率，降低了生产成本，高温高压化成方式逐渐得到推广使用。

高温高压大电流化成(热压化成)满足了人们对生产效率以及生产成本的要求，但也带来了另外的问题。电芯在高温高压下进行化成，发生电化学反应形成SEI膜的过程中，往往要发生很多副反应，从而产生较多气体。如果这些气体不能及时排除，进入电芯内部，将会增大电芯内阻，阻碍电极反应，影响电池性能。因此，如何及时排除高温高压化成中产生的气体，成为了目前锂电研究人员迫切需要解决的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通过及时排除化成过程中产生的气体、从而提高电池性能的锂离子电池化成方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种锂离子电池化成方法，包括以下步骤：

步骤A、将陈化结束的电芯放入化成设备中进行高温加压化成，充电截止电压是3.5～3.8V；

步骤B、在常温及固定压力下对电芯进行冷却，使电芯温度降至常温；

步骤C、将冷却后的电芯置于真空环境中，将电芯的气囊袋刺破、并抽气，然后封口；

步骤D、将抽气完毕的电芯放入化成设备中进行高温加压化成，充电截止电压是3.9～4.5V；

步骤E、在常温及固定压力下对电芯进行冷却，使电芯温度降至常温，化成结束。

更具体的，所述步骤A中化成时以0.05～0.5CmA的电流进行充电。

更具体的，所述步骤A和步骤D中的化成温度为30～100℃，压力为0.01～10MPa。

更具体的，所述步骤B和步骤E中冷却时的压力为0.01～10MPa。

更具体的，所述步骤B中冷却时的温度为5～30℃。

更具体的，所述步骤C中真空环境的真空度-95～-30KPa。

更具体的，所述步骤D中化成时以0.2～3CmA的电流进行充电。

由以上技术方案可知，本发明在热压化成中增加刺破气囊抽气的步骤，在产气较多的第一次充电结束后，对电芯进行剪口抽气，可以及时排除反应气体，提高二次封口的效率，减少电芯内部气体，从而有效减小电芯内阻，提高电芯硬度，两次高压常温冷却步骤，可以提高锂电池硬度，提高电芯平整度，改善锂电池性能，尤其适用于大薄电芯及隔膜粘接性较差的电芯。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

本发明方法的基本思路是：将陈化结束的电芯放入高温加压化成设备中进行充电，然后在一定压力下对电芯进行常温冷却，将降至常温的电芯放入真空环境中，将气囊袋刺破，进行抽气，然后封口，封口后的电芯再次放入高温加压化成设备中进行充电，最后再次在一定压力下进行常温冷却，直至电芯降至常温，化成完成。

以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明化成方法的步骤如下：

步骤A、将陈化结束的电芯放入化成设备中进行高温加压化成，化成时以0.05～0.5CmA的电流进行充电，充电截止电压是3.5～3.8V，化成温度为30～100℃，压力为0.01～10MPa；

步骤B、在常温及一定压力下对电芯进行冷却，使电芯温度降至常温，冷却时的压力为0.01～10MPa，温度为5～30℃，冷却时间为30s～100min；

步骤C、将冷却后的电芯置于真空环境中，将电芯的气囊袋刺破、并抽气，以排除电芯内部气体，然后封口；真空环境的真空度-95～-30KPa，采用加压抽气的方式，对气囊刺破抽气或对气囊剪角抽气，抽气设备的压力为0.1～3MPa；

步骤D、将抽气完毕的电芯再次放入化成设备中以0.2～3CmA的电流进行充电，充电截止电压是3.9～4.5V，化成温度为30～100℃，压力为0.01～10MPa；

步骤E、在常温及一定压力下对电芯进行冷却，使电芯温度降至常温，化成结束，冷却时的压力为0.01～10MPa，温度为5～30℃。

下面以一个具体实施例对本发明的锂离子电池的化成方法进行详细说明：

按照常规的制备工艺制得电芯的正、负极，将正、负极与隔膜卷绕成电芯，再将极耳与极片焊接后放入电池壳体内，密封后，将电解液注入电池壳体中，然后将电池进行陈化；

将陈化结束的电芯放入温度为70℃、压力为0.46Mpa的化成设备中进行高温加压化成，以0.2CmA的电流进行充电，充电至截止电压3.7V；

在0.38Mpa的压力下对电芯进行常温冷却，直至电芯温度降为常温；

对冷却后的电芯进行刺破抽气，真空度-80KPa，加压剪口抽气，压力0.5MPa，封口；

将电芯重新放入化成设备中，温度、压力不变，以0.5CmA的电流进行充电，充电至截止电压4.0V；

在0.38Mpa的压力下对电芯进行常温冷却，直至电芯温度降为常温；化成结束。

采取上述同样化成工艺，但在化成过程中不进行刺破抽气步骤，制备对比例，即将陈化好的电池放入温度为70℃、压力为0.46Mpa的化成设备中进行高温加压化成，充电时先采用0.2CmA电流进行充电，充电至截止电压3.7V，到达截止电压后，继续以0.5CmA电流进行充电，充电至截止电压4.0V，再在0.38Mpa的压力下对电芯进行常温冷却，直至电芯温度降为常温，化成结束。由于不用刺破气囊进行抽气，对比例的制备工艺在两次充电过程之间不具有冷却步骤。

将实施例制备得到的电芯和对比例制备得到的电芯进行硬度、平整度及内阻测试，硬度测试时通过对电芯表面施加力，观察电芯是否会发软变形；平整度测试是将电芯固定好后，测试电芯上若干个位置处的电芯厚度，查看各位置的厚度的变化，从而判别电芯平整度；内阻测试采用电压内阻测试仪进行测试，以上测试均采用常规的测试手段。测试结果如表1所示：

表1

由表1的结果可以看出，相对于现有的高温高压大电流化成工艺，在化成过程中对电芯进行刺破抽气，可以较好地去除内部气体，使得电芯的各项电性能均有提升，而且增加了两次常温高压冷却，电芯平整度更好，硬度也得到较好的增强。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。