一种高电压锂离子电池的化成方法、制备方法及电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高电压锂离子电池的化成方法、 制备方法及电池。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着各种便携式电子设备、无线移动通讯设备和电动汽车的快速发展和 广泛应用，人们对于高比能量、长寿命低成本的锂离子电池需求显得更加迫切，高电压正极 材料也越来越受到研究者的关注。国家《节能与新能源汽车产业发展规划2012-2020年》 指出，到2015年，动力电池模块比能量将达到150Wh/Kg以上。虽然应用高电压正极材料可 以大大提高电池的比能量，但是电池的循环性能和安全性能比较差。为了提高高电压电池 的性能，大多数研究者研究正极材料的改性、电解液添加剂等方面，通过对材料性能进行物 理、化学方面的改进获得较好的循环性能，如清华大学的专利（【申请号】CN201110258108. 7) 是采用在正极活性材料表面包覆磷酸铝层提高循环性能，但是包覆非活性材料磷酸铝，影 响电池容量的发挥；而通过对电解液添加剂的使用可以减少充电过程中电解液与高电压正 极材料表面的分解，在正负极表面形成稳定的SEI膜，从而提高电池的容量和循环稳定性， 如南开大学的专利（【申请号】CN201010561063. 6)在电解液中添加二氟草酸锂，但是却增加 了电解液成本。
[0003] 锂离子电池化成是生产过程中的重要工序，化成时在负极表面形成一层钝化层， 即固体电解质界面膜（SEI膜），SEI膜的好坏直接影响到电池的循环寿命、稳定性、自放电 性、安全性等电化学性能。高电压锂离子电池(充电截止电压>4. 5V)由于其电压高，在充放 电过程中存在着副反应较多、产气严重、容量衰减快、电池循环性能差等问题，遏制了高电 压锂离子电池的应用。化成工序对于提高高电压锂离子电池循环稳定性、储存性能等更为 重要。目前，传统的化成工艺采用小电流、限制充电时间的化成方法有助于SEI膜的形成， 从而改善锂离子电池的性能。但是这对于高电压锂离子电池并不适用，长时间小电流会导 致过量的锂离子参与形成SEI膜的化学反应，导致SEI膜生长厚度增加，电池内阻增大，且 长时间小电流高电压下电解液分解严重，电池生产周期长。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种高电 压锂离子电池的化成方法、制备方法及电池，该化成方法使电池材料活化完全，电池产气完 全。
[0005] 解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种高电压锂离子电池的化成方 法，包括以下化成过程步骤：
[0006] (1)以第一电流Ii恒流对所述电池进行充电并以第一上限电压仏限压，再搁置 lOmin?3h，
[0007] 其中，L为0. 015C?0. 05C，&比所述电池的中值电压低0. 15V?0. 5V，且&不 低于所述电池的最低放电截止电压；
[0008] (2)以第二电流12恒流对所述电池进行充电并以第二上限电压U2限压，再以第二 上限电压U2恒压对所述电池进行充电并以第一上限电流13限流，再搁置lOmin?3h，
[0009] 其中，12为0. 05C?0. 15C，U2比所述电池的中值电压高0.IV?0.队且％不高 于所述电池的最高充电截止电压，i3=o. 112 ;
[0010] (3)以第三电流14恒流对所述电池进行放电0. 5h?3h并以所述第一上限电压Ui 限压，再搁置lOmin?3h,
[0011]其中，14 为 0.05C?0.2C;
[0012] (4)以第四电流15恒流对所述电池进行充电并以第三上限电压％限压，再以第三 上限电压％恒压对所述电池进行充电并以第二上限电流1 6限流，再搁置5min?30min，再 以第四电流15恒流对所述电池进行放电并以第一下限电压U4限压，再搁置20min?3h，
[0013] 其中，15为〇. 2C?1C，U3为所述电池的最高充电截止电压，I6=0.1I5，U4S所述电 池的最低放电截止电压。
[0014] 优选的是，所述最高充电截止电压为4. 5V?5. 5V。
[0015] 优选的是，所述电池的最低放电截止电压为1. 5V?3. 5V。
[0016] 优选的是，所述化成过程的温度为-10°c?25°C。
[0017] 优选的是，所述的高电压锂离子电池的正极材料为最高充电截止电压不低于4. 5V 的正极材料。
[0018] 优选的是，所述的高电压锂离子电池的负极材料包括石墨、硬碳、软碳、硅基材料、 锡基材料、Ni/C合金材料，Al/Sb合金材料中的任意一种。
[0019] 更优选的是，所述石墨为人造石墨或天然石墨。
[0020] 更优选的是，所述硅基材料为Si/C复合材料，SiOx/C复合材料，SiOx材料中的一 种，其中，0〈X〈2。
[0021] 更优选的是，所述锡基材料为Sn/C复合材料，SnOy/C复合材料，SnOy材料中的一 种，其中，〇〈y〈2。
[0022] 本发明还提供一种高电压锂离子电池的制备方法，包括上述的高电压锂离子电池 的化成方法。
[0023] 本发明还提供一种高电压锂离子电池，其由上述的方法得到。
[0024] 本发明中的高电压锂离子电池的化成方法中通过对电池化成过程中的电流、电 压、搁置时间、温度的控制，各阶段充放电，使电池材料活化完全，提高电池的容量，同时运 用了小电流充放电以及大电流充放电，从而使得电池产气完全，避免了成品电池在使用过 程中再产气、气胀，形成了稳定的、致密的SEI膜，且降低SEI膜的阻抗，提高了高电压锂离 子电池的循环性能、储存性能，延长高电压锂离子电池循环寿命，操作简单，易于工业化应 用，提高了高电压锂离子电池的生产效率。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明实施例1中的高电压锂离子电池化成、分容后的放电循环性能曲线 图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方 式对本发明作进一步详细描述。
[0027] 实施例1
[0028] 本实施例以LiNia5Mni.504为正极材料，将正极材料LiNia5Mni.504、导电剂乙炔黑、 粘接剂聚偏氟乙烯（PVDF)按照质量比93 :2 :5比例配料，制作正极片；以人造石墨为负极 材料，将负极材料人造石墨、导电剂乙炔黑、水性粘接剂LA132按照质量比94. 5 :1 :4. 5比 例配料，制作负极片；将上述正、负极片组装到同一个电池中，设计电池的容量为lAh，其中 值电压为4. 5V，得到高电压锂离子电池，即尖晶石镍锰酸锂电池。
[0029] 本实施例提供一种尖晶石镍锰酸锂电池化成方法，包括以下化成过程步骤：
[0030]