专利名称：一种隐性短路锂离子电芯的筛选方法
技术领域：
本发明涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种隐性短路锂离子电芯的 筛选方法。
背景技术：
锂离子电池是在锂金属电池的基础上发展起来的，它以高比能量，使 用寿命长，绿色环保等诸多优势迅速发展成为当前移动电子设备的首选能 源。但近些年来，锂电池的爆炸及召回事件给锂离子电池的安全蒙上了诸 多阴影，影响锂离子电池安全性的主要方面有内短路或外短路，过充或 过放，高倍率充放电及使用环境不当等造成，其中尤以内短路为首。由于 锂离子电池生产过程中内部粘有未除净的粉尘，制程中引入的金属碎屑， 正，负极片的局部不匹配造成锂枝晶的形成，极片表面的材料颗粒等造成 隔膜穿破或生产过程中直接造成的隔膜划破等均可使电芯内部出现短路或 微短路现象，对于显性短路电芯， 一般在生产制程中通过短路测试仪即可 挑出，但对于无法用短路测试仪直接测出的隐性短路即微短路电芯经过若 干次充放电后，即会出现发热，鼓壳甚至爆炸等，在使用过程中存在很大 的安全隐患。
目前，对于隐性短路电芯的筛选主要有两种方式1)电芯充至半电在 较高温度(35°C-50°C)下老化若千天后，据电压降筛选微短路电芯；2) 电芯封口后直接充至满电4.2V，在常温(15°C-35°C)下存贮若干天后， 据电压降筛选微短路电芯，方式l一方面由于电压较低，存贮后压降不明 显，不易挑出微短路电芯，另一方面由于老化温度需在35-50°C，因而需 额外浪费能源。方式II直接充电至满电存贮，虽然易挑出微短路电芯，但 由于在充半电后及充满电前缺少必要的陈化，使锂离子及电解液有一个均 匀扩散的时间，从而在电芯充满电时，不至于部分锂在负极表面析出，造 成可逆容量降低及成品芯尺寸增加，而且满电存贮电芯存在较大的爆炸等 安全隐患。
发明内容
本发艰所一要解决的—技术伺题—是—提供，f既—易挑—出隐性短路电芯且能 避免可逆容量降低及成品芯尺寸增加的隐性短路锂离子电芯的筛选方法。 本发明所述的隐性短路锂离子电芯的筛选方法包括以下步骤
A、 将封口后的电芯半电存贮老化处理，并在半电存贮老化处理后筛 选出电压不合格电芯；
B、 将电压合格电芯满电存贮老化处理，并在满电老化处理后筛选出 电压不合格电芯。
所述步骤B包括以下步骤-
Bl、对电压合格电芯充电至满电；
B2、将满电电芯老化存贮处理；
B3、在满电老化处理后筛选出电压不合格电芯。这是满电存贮老化处
理的一种具体步骤。
所述步骤B1中对电压合格电芯充电是采用1C恒流恒压方式。这样充
电方法最佳，可以减少充电时间。
所述步骤A、步骤B在常温条件下进行。常温的范围是在15。C-35"之
间，这种方法无需进一步通过温度来加速内短路异常的压降，节约了能源， 降低了成本。
所述步骤A、步骤B在较高温条件下进行。较高温的范围是在35°C-50 x:之间，这种方法可以加速老化老化存贮处理速度，节省处理时间。
所述步骤A中存贮老化时间为1-6天。这是较佳的半电存贮老化时间， 时间过短，易造成电解液在极片中的浸润及锂在石墨层间的扩散不完全， 时间过长，锂电池有容量衰减且不经济。
所述步骤B中存贮老化时间为4-8天。这是较佳的满电存贮老化时间， 时间过短，电压降不明显，难以区分，时间过长，压降已稳定，不经济。
所述步骤A中电芯半电是指电芯电压为3. 8 V-4. 0V。这是较佳的半电 存贮老化处理电压，过高会形成锂堆积，过低则形成扩散通道的锂量不够。
所述步骤B中电芯满电是指电芯电压为4. 1-4. 2V。由于电芯已进行步骤A对过严重内短路的挑选，存贮时的爆炸安全隐患低，所以此时存贮电
压可以选择满电压，低于4.1 V，存贮后压降不明显。 本发明的有益技术效果在于-1.充分利用了半电存贮与满电存贮的优势，将存贮分成两次进行， 即先进行半电存贮一段时间，使锂离子在石墨负极层间扩散的更加均匀， 从而降低了电芯分容后的尺寸膨胀及提高了其可逆容量;再进行满电存贮， 满电存贮时由于电压高，内部微短路电芯电压衰减更加明显，从而更易挑 出。
2.本发明由于采用了两次电压筛选，半电压存贮后的电压筛选即可将 内部相对较严重的微短路电芯挑出，从而降低了电芯在高压存贮时的爆炸 风险。
具体实施例方式
下面结合较佳的实施例对本发明作进一步说明。
首先，简介一下本发明所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法一般过程
和原理，其包括如下步骤
1、 将封口后的电芯半电存贮老化处理，并在半电存贮老化处理后筛 选出电压不合格电芯；
2、 对电压合格电芯充电至满电；
3、 将满电电芯老化存贮处理；
4、 在满电老化处理后筛选出电压不合格电芯。
步骤1的存贮一方面是使锂离子在石墨负极层间扩散的更加均匀，减 少在充电时，锂离子在负极表面的堆积，从而降低了电芯分容后的尺寸膨 胀及提高了其可逆容量；另一方面在存贮后进行电压筛选，可将严重内部 微短路电芯挑出，避免其进入高压存贮工序，形成爆炸安全隐患。因而其 存贮时，锂离子在负极层中的量此时不宜过高，以3. 8V-4. 0V的电压(最 佳为3.9V)为宜，过高会形成锂堆积，过低则形成扩散通道的锂量不够。 存贮时间可以为l-6天(最佳为4天)，时间过短，易造成电解液在极片中 的浸润及锂在石墨层间的扩散不完全，时间过长，锂电池有容量衰减且不经济；
步骤2和步骤3的主要目的是通过电压降挑选内部有微短路的电芯， 而电压越高其压降越明显，锂电池目前的安全电压为4.2V，因而该工步的 电压可以为4.0-4.2V，由于电芯已进行过严重内短路的挑选，存贮时的爆 炸安全隐患低，所以存贮电压可以优选为4.2V;
步骤3的目的主要是通过电芯压降来挑选内部微短路电芯，因而其存 贮时间可以为4-8天(最佳为六天)，时间过短，电压降不明显，难以区分， 时间过长，压降已稳定，不经济。
在电芯存贮时的环境温度无需特别控制，通常为常温(15-35°C)即 可。因为主要是通过满电压降来挑选异常电芯，无需进一步通过温度来加 速内短路异常的压降。
但是在较高温条件下进行也可进行老化。较高温的范围是在35°C-50 。C之间，在这种环境下可以加速老化老化存贮处理速度，节省处理时间。 不过，需额外浪费能源。
下面通过实施例来进一步阐述本发明，但实施例仅为理解本发明。
对比例1
本对比例是按照背景技术中第一种筛选方式进行的。 任意挑选423450AJ清洗后未老化的电芯500pcs，以1C5mA电流将电 芯充电至3.90V，在35。C下放置7天后量测电压，挑选出低电压电芯数目 为7个，不良率为1.4%，将筛选出的合格电芯以1C5mA电流恒流放电至 3V，静置5分钟后以1C5mA电流恒流充至4. 2V，并恒压充电至截止电流为 10mA，而后，以lC5mA电流恒流放电至3V获得电芯的可逆容量，之后，以 1C5mA电流充电至3.92V，测试电芯上，中，下尺寸，并取其最大尺寸记为 电芯尺寸，本实施例的电芯平均厚度尺寸为4.38mm，平均可逆容量为 873, 6mAh。 对比例2
本对比例是按照背景技术中第二种筛选方式进行的。 任意挑选423450AJ清洗后未老化的电芯500pcs，以1C5rnA电流将电 芯恒流恒压充电至4. 2V(截止电流10mA)，在常温下放置7天后量测电压，挑选出低电压电芯数目为ll个，不良率为2.2%，将筛选出的合格电芯以 1C5mA电流恒流放电至3V，静置5分钟后以1C5mA电流恒流充至4. 2V，并 恒压充电至截止电流为10mA，而后，以1C5mA电流恒流放电至3V获得电 芯的可逆容量，之后，以1C5mA电流充电至3.92V，测试电芯上，中，下 尺寸，并取其最大尺寸记为电芯尺寸，本实施例的电芯平均厚度尺寸为 4.48mm，平均可逆容量为862. 4mAh.
实施例1
任意挑选423450AJ清洗后未老化的电芯500pcs，以1C5mA电流将电 芯充电至3.80V，在常温下放置5天后量测电压，挑选出低电压电芯数目 为4个，将筛选出的合格电芯以1C5mA电流恒流充至4. IV，并恒压充电至 截止电流为10mA，而后，将电芯于常温下继续存贮6天后量测电压，挑选 出低电压电芯数目为8个，总不良率为2.4%.将经二次筛选出的合格电芯 以1C5mA电流恒流放电至3V，静置5分钟后以1C5mA电流恒流充至4. 2V， 并恒压充电至截止电流为10mA，而后，以1C5mA电流恒流放电至3V获得 电芯的可逆容量，之后，以1C5mA电流充电至3.92V，测试电芯上，中， 下尺寸，并取其最大尺寸记为电芯尺寸，本实施例的电芯平均厚度尺寸为 4. 39ram，平均可逆容量为882. 7mAh.
实施例2
任意挑选423450AJ清洗后未老化的电芯500pcs，以1C5mA电流将电 芯充电至4.0V，在常温下放置4天后量测电压，挑选出低电压电芯数目为 5个，将筛选出的合格电芯以lC5mA电流恒流充至4.2V，并恒压充电至截 止电流为10mA，而后，将电芯于常温下继续存贮4天后量测电压，挑选出 低电压电芯数目为6个，总不良率为2. 2%.将经二次筛选出的合格电芯以 1C5mA电流恒流放电至3V，静置5分钟后以1C5mA电流恒流充至4. 2V，并 恒压充电至截止电流为lOmA，而后，以1C5mA电流恒流放电至3V获得电 芯的可逆容量，之后，以1C5mA电流充电至3.92V,测试电芯上，中，下 尺寸，并取其最大尺寸记为电芯尺寸，本实施例的电芯平均厚度尺寸为 4. 42mm，平均可逆容量为875. lmAh.
实施例3任意挑选423450AJ清洗后未老化的电芯500pcs，以1C5mA电流将电 芯充电至3.9V，在常温下放置6天后量测电压，挑选出低电压电芯数目为 3个，将筛选出的合格电芯以1C5mA电流恒流充至4. 15V，并恒压充电至截 止电流为10mA，而后，将电芯于常温下继续存贮7天后量测电压，挑选出 低电压电芯数目为9个，总不良率为2.4%.将经二次筛选出的合格电芯以 1C5mA电流恒流放电至3V，静置5分钟后以1C5mA电流恒流充至4. 2V，并 恒压充电至截止电流为lOmA，而后，以1C5mA电流恒流放电至3V获得电 芯的可逆容量，之后，以1C5mA电流充电至3.92V，测试电芯上，中，下 尺寸，并取其最大尺寸记为电芯尺寸，本实施例的电芯平均厚度尺寸为 4. 39mm，平均可逆容量为881. 3mAh.
实施例4
任意挑选423450AJ清洗后未老化的电芯500pcs，以1C5mA电流将电 芯充电至3.9V，在常温下放置l天后量测电压，挑选出低电压电芯数目为 l个，将筛选出的合格电芯以1C5mA电流恒流充至4.2V,并恒压充电至截 止电流为10mA，而后，将电芯于常温下继续存贮8天后量测电压，挑选出 低电压电芯数目为12个，总不良率为2.6%.将经二次筛选出的合格电芯以 1C5mA电流恒流放电至3V，静置5分钟后以1C5mA电流恒流充至4. 2V，并 恒压充电至截止电流为10mA，而后，以1C5mA电流恒流放电至3V获得电 芯的可逆容量，之后，以1C5mA电流充电至3.92V，测试电芯上，中，下 尺寸，并取其最大尺寸记为电芯尺寸，本实施例的电芯平均厚度尺寸为 4. 45mm，平均可逆容量为865. 9mAh。
由以上实例可知，采用本发明所述的隐性短路锂离子电芯的筛选方法 的四个实施例，相对于对比例1，这些实施例挑出的隐性短路电芯更多； 相对于对比例2，电芯尺寸膨胀且提高了其可逆容量。
上述实施例是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具 体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当 视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种隐性短路锂离子电芯的筛选方法，包括以下步骤A、将封口后的电芯半电存贮老化处理，并在半电存贮老化处理后筛选出电压不合格电芯；B、将电压合格电芯满电存贮老化处理，并在满电老化处理后筛选出电压不合格电芯。
2、 根据权利要求1所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法，其特征在于所述步骤B包括以下步骤-Bl、对电压合格电芯充电至满电；B2、将满电电芯老化存贮处理；B3、在满电老化处理后筛选出电压不合格电芯。
3、 根据权利要求2所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法，其特征在 于所述步骤B1中对电压合格电芯充电是采用1C恒流恒压方式。
4、 根据权利要求1所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法，其特征在于所述步骤A、步骤B在常温条件下进行。
5、 根据权利要求1所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法，其特征在于 所述步骤A、步骤B在较高温条件下进行。
6、 根据权利要求1所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法，其特征在 于所述步骤A中存贮老化时间为1-6天。
7、 根据权利要求1所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法，其特征在 于所述步骤B中存贮老化时间为4-8天。
8、 根据权利要求1所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法，其特征在 于所述步骤A中电芯半电是指电芯电压为3.8-4.0V。
9、 根据权利要求1所述隐性短路锂离子电芯的筛选方法，其特征在 于所述步骤B中电芯满电是指电芯电压为4.1-4.2V。
全文摘要
本发明公开了一种隐性短路锂离子电芯的筛选方法，包括以下步骤A.将封口清洗后的电芯半电存贮老化处理，并在半电存贮老化处理后筛选出电压不合格电芯；B.将电压合格电芯满电存贮老化处理，并在满电老化处理后筛选出电压不合格电芯。本发明充分利用了半电存贮与满电存贮的优势，将存贮分成两次进行，即先进行半电存贮一段时间，使锂离子在石墨负极层间扩散的更加均匀，从而降低了电芯分容后的尺寸膨胀及提高了其可逆容量；再进行满电存贮，满电存贮时由于电压高，内部微短路电芯电压衰减更加明显，从而更易挑出。
文档编号H01M10/38GK101431166SQ20071012441
公开日2009年5月13日 申请日期2007年11月9日 优先权日2007年11月9日
发明者方送生, 邱恋东 申请人:深圳市比克电池有限公司