一种快速充电用锂离子电池的制作方法_3

文档序号:9729094阅读:来源:国知局
膜、负极、隔膜、正极、隔膜 和负极的顺序依次层叠组合成电忍,其中隔膜使用陶瓷涂覆隔膜(经过陶瓷涂覆的单层聚 丙締隔离膜)。组合成的电忍利用侣极耳(正极极耳)和铜锻儀极耳(负极极耳)进行超声波 焊接;将焊接完的电忍放入到侣塑包装壳中进行一次封装;经过一次封装的电忍在溫度80 °C~85°C,真空度<-0.08M化的条件下烘烤2地;对烘烤完的电忍注入上述配制好的电解 液;注液后的电忍先在45°C静置lOh~16h,然后在常溫静置lOh~16h后待化成。
[0070] 电池的化成:在溫度为55°C,压力为0.30MPa的条件下进行化成,化成方法为:先用 0.05C恒流充电15min,上限保护电压为4.2V;然后用0.1C恒流充电150min,上限保护电压为 4.2V;静止lOmin后用0.5C恒流恒压充电60min,上限电压为4.0V,恒压充电截止电流为 0.03C,完成化成。
[0071] 化成结束后的电忍在室溫下静止化~4h,检测电压之后进行预抽气,然后进行高 溫整形:将预抽气后的电忍码放在多层夹板中间,然后调节压力,使夹板对电池施加〇.2MPa ~0.4MPa的压力,然后将夹板放入70°C~80°C的环境溫度下放置2.化~3.化,之后取出放 置在室溫环境下冷却,冷却结束后卸下夹具进行抽气封口,最后采用1C恒流恒压模式充电 至4.2V,恒压充电截止电流为0.01C,1C恒电流放电至3.0V,1C恒流恒压模式充电至3.9V,完 成分容。
[0072] 对比例1
[0073] W化0为15WI1的普通人造石墨颗粒作为负极活性物质,按照实施例6的方法制作容 量为2300mAh的裡离子电池。
[0074] 对比例2
[00巧]在电解液中不添加添加剂,且裡盐为六氣憐酸裡化iPFs),有机溶剂为EC:DMC=1: 1(质量比),按照实施例6的方法制作容量为2300mAh的裡离子电池。
[0076] 对比例3
[0077] 按照实施例6的方法制作容量为2300mAh的裡离子电池,化成方法为:先用0.05C恒 流充电120min,上限保护电压为4.2V;再用0.1C恒流充电390min,上限保护电压为4.2V,完 成化成。
[0078] 实施例6与对比例3在电忍制作过程中采集了电忍注液量参数和电忍在二封抽气 后电解液保有量参数,具体数值见表1。
[0079] 表1不同化成方式电解液保有量数据
[0080]
[0081] 从表1中可W看出,在注液量几乎相同的情况下,对比例3比实施例6电忍电解液保 有量低〇.9g。
[0082] 对实施例6、对比例1-3制作完成的电忍进行W下测试:
[0083] 1、倍率充电
[0084] 测试步骤为:
[0085] ①分别使用1C/10C/15C/20C/30C恒流恒压充电,上限电压4.2V,恒压截止电流 0.01C;
[00化]②搁置30min;
[0087] ③1C恒流放电,下限电压为3.ον;
[0088] 在充电过程中,使用热电偶同时测量电忍表面溫度,记录溫度最大值。
[0089] 倍率测试具体数据见表2。
[0090] 表2不同倍率充电数据
[0091]
[0092] 表2中对比例1与实施例6差别在于,对比例1采用普通的人造石墨颗粒,相对于实 施例6在30C充电测试中:充电效率有明显下降,30C充电容量仅有1C充电容量的26.3%,电 忍表面溫度也高出11.9°C;对比例1使用普通的人造石墨,在快速充电时,裡离子快速从正 极脱出,在嵌入到负极时,普通的石墨负极材料各向异性结构,不利于裡离子的快速嵌入, 且活性颗粒导电性较差,裡离子扩散速率降低,负电极极化增加,电忍表面升溫较快,表面 采用了低结晶炭包覆具有纤维和镶嵌复合二次颗粒结构的实施例6负电极活性扩散速率更 高,导电性更高,能够使裡离子更加容易、快速的嵌入,从而使电极极化较小,加快了充电速 率,降低了快充过程中电忍表面溫度。
[00W]表帥对比例2与实施例6差别在于,对比例2采用的电解液中的溶剂为EC:DMC=1: 1,裡盐为六氣憐酸裡且未添加添加剂,对比例2在10C充电过程中,电忍已经微胀气,20C充 电过程中,电忍严重胀气,此体系电解液不适应高倍率快速充电,充电过程电解液易分解产 气,主要原因可能是LiPFs裡盐相对分解溫度较低,其分解溫度约在80°C,且EC+DMC体系电 导率相对较低,不利于大电流充电,裡离子传导效率低,负电极表面极化增大,电忍升溫明 显,从而加剧了LiPi^s的分解,实施例6使用的电解液裡盐为六氣憐酸裡化iPFs)和双(氣横 酷)亚胺裡化iFSI)的混合物,溶剂体系为EC:DMC: DEC:EMC = 3:1:1: 5,添加剂为DMS、VC、PS 和FEC,添加比例分别为1.5%、1.0%、1.0%、1.0% (体积比),该配方的电解液的电导率为 9.5mS/cm,添加(氣横酷)亚胺裡化iFSI)裡盐改善了电解液的热稳定性,提升了电导率,添 加 DMS低粘度物质,提升电解液电导率,增强裡离子的迁移数,VC成膜添加剂,抑制溶剂分子 的共嵌入,再结合溶剂EC:DMC:DEC:EMC = 3:1:1:5的体系发挥协同作用,更加提升了电解液 的稳定性。
[0094]表2中对比例3与实施例6的差别在于化成方法的改变。实施例6在化成时采用的是 在55±5°C的高溫环境,电忍承受0.30MPa的压强,高溫环境增强了电解液与固体电极表面 的活性,减小了液-固两种物相之间的极化,加压使得化成过程中产生的气体迅速从电极之 间排出,有利于电极充分活化和SEI膜完整的形成,同时采用高溫加压的方式亦可提升电忍 的电解液的保液量(具体数值见表1);而对比例3没有采用高溫加压的方式。所W在30C充电 时充入90%的1C放电容量时长相对实施例6增加了 1.48(min:sec),充95%的1C放电容量时 长相对实施例6增加了3.24(min: sec),电忍表面最高溫度也比实施例6增加了5.2°C。
[00巧]2、常溫循环测试
[0096] 测试步骤为:
[0097] ①分别使用30C(67.5A)恒流恒压充电,上限电压4.2V,恒压截止电流0.01C;
[009引②搁置lOmin;
[0099] ③1C恒流放电,下限电压为3.ον;
[0100] ④搁置 lOmin;
[0101] ⑤循环工步①~④共100次;
[0102] 在循环初始阶段与结束阶段测量电忍充电过程电忍的厚度与电忍表面溫度,记录 溫度最大值。
[0103] 电忍循环过程厚度、充电过程溫度最大值、容量保持率见表3。
[0104] 表3循环过程电忍厚度、溫度变化值、容量保持率数据
[0105]
[0106] 表3中,实施例6在30C充电过程最高溫度比第7周充电最高溫度仅高出8.5°C,30C 充电,1C放电循环104周,电忍厚度增加0.9mm,容量保持率为97.50%。
[0107] 对比例1在30C倍率下充电容量仅有1C充电容量的26.3%,不在适合30C充电,1C放 电循环测试,对比例1负极采用普通的人造石墨负极,负电极极体不利于裡离子的快速扩 散,导致极化增加,电忍表面升高,循环过程中产气,进一步导致电忍阻抗增加,循环衰减增 速。
[0108] 对比例2在20C、30C充电过程中已经严重胀气,不再适于循环测试。
[0109] 对比例3在30C充电,1C放电循环104周时电忍表面溫度升到48.6°C,比实施例6高 出15.1°C,电忍厚度达到10.56mm,比初始厚度9.13mm高出1.43mm
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