一种提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子电池生产技术领域，尤其涉及一种正极为磷酸铁锂，负极为人 造石墨的锂离子电池化成方法。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池具有安全、稳定性高，比能量大，无记忆效应，可快速充电，循环寿命 长，无污染等优点，广泛应用于大型及轻型电动车辆，轻型电动工具，太阳能及风能发电的 储能设备，移动通信设备等方面，因此对锂离子电池的性能及结构要求越来越高，是目前电 池界研宄发展的主要方向。
[0003] 在锂离子电池的生产过程中，化成是极其重要的工序，它是对电池内部活性物质 进行首次激活。在这个过程中，负极表面形成一层固态电解质膜即SEI (solid electrolyte interface)膜。SEI膜对负极材料会产生保护作用，使材料结构不易i丹塌，从而增加锂离子 电池的循环寿命，允许锂离子电池进行适当倍率的放电行为。因此锂离子电池性能很大程 度上取决于化成效果的良好与否。
[0004] 而在SEI膜形成的过程中，电解液、电解质与锂离子发生一系列复杂的化学反应 并产生乙烯、氢气、一氧化碳等可燃性气体。一方面如果不及时排出这些气体，会造成电池 极片与隔膜之间产生气泡，导致不能形成良好的SEI膜，另一方面在电池内部热失控时这 些可燃性气体会造成很大的安全隐患。
[0005] 传统的闭口化成工艺是在化成结束后进行抽气，但是在SEI膜形成过程中隔膜与 极片之间产生气泡后，SEI膜就很难再继续生长，化成完成后SEI膜的形成已经基本完成， 所以这时候再去抽气已经不能改善SEI膜的成膜效果，只是简单的除去电池内部气体。
[0006] 而传统的开口化成工艺虽然能够让化成过程中产生的气体排出，但是由于是在开 口的环境中，电池内部很容易接触到空气，混入杂质气体参与电池内部电化学反应，同时还 有水分进入电池内部，与电解质反应产生氢氟酸腐蚀电极表面。虽然可以将电池放置于干 燥房内进行开口化成来解决水分对电池性能的影响，但是这样增加了生产的成本，而对电 池性能的提尚也不明显。
【发明内容】
[0007] 本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施 方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本 部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
[0008] 鉴于上述和/或现有提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法中存在的问 题，提出了本发明。
[0009] 因此，本发明的目的是提供一种提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法， 其既可以解决化成过程中气体不能及时排出的问题，也能够很好的控制化成过程不让空 气，特别是水分参与电池内部化学反应，从而有效的提高SEI膜的形成质量，进而改善电池 的综合电化学性能，同时还能有效降低电池生产成本。
[0010] 为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种 提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法，其以磷酸铁锂为正极，人造石墨为负极的 锂离子电池，在化成过程中采用三个阶段对电池抽真空，每个阶段以化成电压来确定，采用 不同负压对电池进行抽真空，每个阶段内真空负压值线性递增，直至化成结束，具体为：第 一阶段：当化成电压在0V~2. 5V时，抽真空负压值为-0.0 IMPa~-0. 3MPa ;第二阶段：当 化成电压在2. 5V~3. 2V时，抽真空负压值为-0. 3MPa~-0. 8MPa ;第三阶段：当化成电压 在3. 2V~3. 6V时，抽真空负压值为-0. 8MPa~-0.1 MPa。
[0011] 本发明的有益效果是：相比传统的化成工艺，本发明提供的化成方法不但能避免 空气及水分进入电池内部，还能避免化成时产生的气体及时排出，这样可以大大提高化成 过程形成SEI膜的质量，使正极片、隔膜、负极片紧密贴合，缩短锂离子脱出和嵌入的距离， 降低电池内阻，改善电池的倍率放电性能，延长电池使用寿命，提高电池低温性能等。
【附图说明】
[0012] 附图1为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池 3C放电曲线比较图。
[0013] 附图2为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池 5C放电曲线比较图。
[0014] 附图3为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池 7C放电曲线比较图。
[0015] 附图4为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电 池-20°C放电曲线比较图。
[0016] 附图5为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池 1C充放500次循环曲线比较图。
【具体实施方式】
[0017] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过本发明的具体 实施方式做详细的说明。
[0018] 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 采用其他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。
[0019] 试验准备：
[0020] 以磷酸铁锂为正极，人造石墨为负极，按照设计容量为80Ah，生产200只电芯，分 为两组，每组100只。
[0021] 实施例
[0022] 对第一组100只电池，采用本发明方法进行化成：
[0023] 以磷酸铁锂为正极，人造石墨为负极的锂离子电池，在化成过程中采用三个阶段 对电池抽真空，每个阶段以化成电压来确定，采用不同负压对电池进行抽真空，每个阶段内 真空负压值线性递增，直至化成结束，其中，
[0024] 第一阶段：当化成电压在0V~2. 5V时，抽真空负压值为-0.0 IMPa~-0. 3MPa ;
[0025] 第二阶段：当化成电压在2. 5V~3. 2V时，抽真空负压值为-0.3MPa~-0.8MPa ;
[0026] 第三阶段：当化成电压在3. 2V~3. 6V时，抽真空负压值为-0.8MPa~-0.IMPa。
[0027] 对比例
[0028] 对第二组100只电池采用传统的化成工艺进行化成，不抽真空。
[0029] 以上200只电池采用相同的分容工艺进行分容。并用以下条件进行筛选：
[0030] 1、容量在±lAh以内；
[0031] 2、静态压差在lmV以内；
[0032] 3、充放电曲线啮合程度在90%以上。
[0033] 满足以上条件之后，每组随机抽出10只电池进行内阻及电化学性能数据对比。
[0034] 表1为两组电池分容后内阻数据的对比。实施例中10只电池的平均内阻要低于 对比例中10只电池内阻的平均值，且实施例中每只电池的内阻都比对比例中每只电池的 内阻都小。说明采用本发明方法化成，能有效降低电池的内阻。
[0035] 表1两组电池分容后内阻值比较单位：mD
【主权项】
1. 一种提高磯酸铁裡电池综合电化学性能的化成方法，其特征在于；w磯酸铁裡为正 极，人造石墨为负极的裡离子电池，在化成过程中采用=个阶段对电池抽真空，每个阶段W 化成电压来确定，采用不同负压对电池进行抽真空，每个阶段内真空负压值线性递增，直至 化成结束，具体为： 第一阶段；当化成电压在0V~2. 5V时，抽真空负压值为-0.0 lMPa~-0. 3MPa ; 第二阶段；当化成电压在2. 5V~3. 2V时，抽真空负压值为-0. 3MPa~-0. 8MPa ; 第S阶段；当化成电压在3. 2V~3. 6V时，抽真空负压值为-0. 8MPa~-0.1 MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法，其特征在于：以磷酸铁锂为正极，人造石墨为负极的锂离子电池，在化成过程中采用三个阶段对电池抽真空，每个阶段以化成电压来确定，采用不同负压对电池进行抽真空，每个阶段内真空负压值线性递增，直至化成结束。本发明能够有效的提高SEI膜的形成质量，进而改善电池的综合电化学性能，同时还能有效降低电池生产成本。
【IPC分类】H01M10-058, H01M10-44
【公开号】CN104681876
【申请号】CN201510056779
【发明人】宗煜钦, 张玉清, 张强盛, 徐恒祥, 王运霞, 肖波
【申请人】张玉清, 张强盛, 宗煜钦
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月3日