专利名称：一种锂离子电池的预充方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池制造领域，具体是涉及一种锂离子电池的预充方法。
背景技术：
由于具有较高的能量密度、放电电压和较长的循环寿命，锂离子电池成为便携式电子产品的首选的二次电池。但是由于锂离子电池普遍采用有机电解液，在电池预充电、负极碳表面形成固体电解质界面膜(SEI)的过程中会产生大量气体，这一现象严重影响了电池的尺寸、存液量。电池尺寸的不合格将直接导致电池的报废，而存液量的降低将直接导致电池循环性能的降低。目前，为了消除在预充电过程中产气的影响，电池制造商采用开口化成的方式，即一次注液-陈化-预充电-二次补液-封口。而降低电池预充电过程中的产气量成为许多公司的研究重点。电解液中许多添加剂能够有效地减少电池的产气量。这些添加剂的理论基础是使用的添加剂在电池预充时会优先于EC，EMC等电解液溶剂成膜。目前的预充电方法一般采用两个步骤先采用小电流恒电流预充电一段时间；然后采用大电流预充电一段时间。这种大小电流相结合的充电方式节约了预充电时间，提高了电池的制造效率。但是由于在预充电过程中因扩散作用EC和 EMC等有机溶剂与添加剂会同时参与SEI的形成过程，产气量仍然较大。比如对添加剂碳酸亚乙烯酯VC，少量的VC在电解液内扩散后，预充电至高电压后导致EC和EMC等有机溶剂仍有机会参与SEI的形成过程。
发明内容
本发明针对现有技术中锂离子电池预充电过程中产气量过多的问题，提出一种锂离子电池的预充方法，减少电池预充过程中的产气，提高锂离子电池的循环性能。本发明提出的这种锂离子电池的预充方法采用分步充电法在2. 9 3. 3V范围内选择若干个电压值不同的预设低电压；首先采用预设小电流恒流充电至最低的预设低电压，再保持该恒定的最低预设电压恒压充电；然后再采用预设小电流恒流充电至次低的预设低电压，再保持该恒定的次低预设电压恒压充电；重复以上步骤，直至保持最高的预设低电压恒压充电后，采用预设大电流继续恒流充电至规定的预充电压。优选的，上述锂离子电池的预充方法中，所述预设小电流为0. 01 0. 3C。所述预设大电流为0. 1 0. 5C。优选的，在2. 9V 3. 3V范围内选择三个电压值不同的预设低电压。上述锂离子电池的预充方法的步骤具体为(1)采用预设小电流0. 2C恒流充电至最低的预设低电压2. 9V，再保持2. 9V电压恒压充电设定时间30分钟；(2)采用预设小电流 0. 2C恒流充电至次低的预设低电压3. 0V,再保持3. OV电压恒压充电设定时间20分钟；(3) 采用预设小电流0. 2C恒流充电至最高的预设低电压3. IV，在保持3. IV电压恒压充电设定时间20分钟；(4)采用预设大电流0. 2C恒流充电至规定的预充电压。优选的，在2. 9V 3. 3V范围内选择两个电压值不同的预设低电压。
优选的方案中，在2. 9V 3. 3V范围内选择一个电压值不同的预设低电压。所述预设低电压选择为2. 95V。上述锂离子电池的预充方法的步骤具体为(1)采用预设小电流0. 2C恒流充电至预设低电压2. 95V，再保持2. 95V电压恒压充电70分钟；( 采用预设大电流0. 2C恒流充电至规定的预充电压。本发明与现有技术对比所具有的有益效果是预充电过程中在预设低电压下恒压预充电一段时间，由于预设低电压高于添加剂如VC的还原电位，低于EC、EMC等有机溶剂的还原电位，可以保证在充电的起始阶段SEI完全由添加剂如VC与负极反应得到，电解液中的EC、EMC等其他有机溶剂不参与形成SEI的过程，这样可以大大减少预充过程的产气。而且由于添加剂如VC形成的SEI膜稳定性高，有利于提高电池的循环性能。
图1是实施例1的电池内压测量结果曲线图；图2是实施例2的电池内压测量结果曲线图；图3是对比例1的电池内压测量结果曲线图；图4是具体实施方式
中的电池的循环性能测试结果对比曲线图。
具体实施例方式本发明针对现有技术中锂离子电池预充电过程中产气量过多的问题，在不改变原有制造工艺的基础上，提出一种新的电池预充方法，在保证电池其他各方面性能的前提下， 降低电池预充过程中的产气量。本发明提出的这种锂离子电池的预充方法采用分步充电法首先采用预设小电流 0. 01 0. 3C恒流充电至预设低电压2. 9 3. 3V，再保持该恒定的预设电压恒压充电10 60分钟；然后再采用预设小电流0. 01 0. 3C恒流充电至较高的预设低电压2. 9 3. 3V, 再保持该恒定的预设电压恒压充电10 60分钟；重复以上步骤，直至保持最高的预设低电压恒压充电后，再采用预设大电流0. 1 0. 5C继续恒流充电至规定的预充容量。预设低电压选择在2. 9 3. 3V范围内，有利于添加剂与负极碳表面形成SEI膜，同时电解液中有机溶剂在充电初始阶段不参与成膜。下面以型号为T423443ARJ的锂离子电池为例说明本发明的实施。该电池正极活性物质为钴酸锂LiCoO2,负极活性物质为人造石墨，电解液为LiPF6，标称容量为670mA · h。实施例1对完成注液的电池进行预充电，充电过程如下①0. 2C 充电至 2. 9V,在 2. 9V 下恒压 30min ；②0. 2C充电至3. 0V,在3. OV下恒电压20min ；③0. 2C充电至3. 0V,在3. IV下恒电压20min ；④0. 2C充电60min，至规定的预充电压。电池预充下柜后取20只电池测试电池内压，测试结果如图1中曲线所示，预充结束后电池内压为1.7at (标准大气压)。取20只电池按照下面步骤进行室温下的循环性能测试
①以0. 5C充电至4. 20V②4. 20V恒压放电至电流小于等于0. 02C③休眠5分钟④以0. 5C放电至3. OV⑤休眠5分钟⑥重复1-5步循环300周所得结果如图4中曲线1所示。实施例2对完成注液的电池进行预充电，充电过程如下0. 2C 充电至 2. 95V,在 2. 95V 下恒压 70min ；0. 2C充电60min，至规定的预充电压。电池预充下柜后取20只电池测试其内压，测试结果如图2中曲线所示，预充结束后电池内压为1. 7at0取20只电池进行循环性能测试，测试条件同实施例1，所得结果如图4中曲线2所不。对比例1对完成注液的电池进行预充电，充电采用0. 2C充电60min，至规定的预充电压。电池预充下柜后取20只电池测试电池内压，测试结果如图3中曲线所示，预充结束后电池内压为2. ^at。取20只电池进行循环性能测试，测试条件同实施例1，所得结果如图4中曲线3所示。通过以上实施例和对比例及附图可以看出，在电池的预充过程中由于经过了低电压的恒压充电过程，有利于降低预充产气量，从而改善了电池的尺寸和储液量，而且由于形成了更良好稳定的SEI膜，从而改善了电池的循环保持性能。以上内容是结合具体的实施方式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
1.一种锂离子电池的预充方法，采用分步充电法，其特征在于在2. 9 3. 3V范围内选择若干个电压值不同的预设低电压；首先采用预设小电流恒流充电至最低的预设低电压，再保持该恒定的最低预设电压恒压充电；然后再采用预设小电流恒流充电至次低的预设低电压，再保持该恒定的次低预设电压恒压充电；重复以上步骤，直至保持最高的预设低电压恒压充电后，采用预设大电流继续恒流充电至规定的预充电压。
2.如权利要求1所述的锂离子电池的预充方法，其特征在于所述预设小电流为 0. 01 0. 3C。
3.如权利要求1所述的锂离子电池的预充方法，其特征在于所述预设大电流为 0. 1 0. 5C。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池的预充方法，其特征在于在 2. 9V 3. 3V范围内选择三个电压值不同的预设低电压。
5.如权利要求4所述的锂离子电池的预充方法，其特征在于，所述步骤具体为(1)采用预设小电流0.2C恒流充电至最低的预设低电压2. 9V，再保持2. 9V电压恒压充电设定时间；(2)采用预设小电流0.2C恒流充电至次低的预设低电压3. 0V，再保持3. OV电压恒压充电设定时间；(3)采用预设小电流0.2C恒流充电至最高的预设低电压3. IV，再保持3. IV电压恒压充电设定时间；(4)采用预设大电流0.2C恒流充电至规定的预充电压。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池的预充方法，其特征在于在 2. 9V 3. 3V范围内选择两个电压值不同的预设低电压。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池的预充方法，其特征在于在 2. 9V 3. 3V范围内选择一个电压值不同的预设低电压。
8.如权利要求7所述的锂离子电池的预充方法，其特征在于所述预设低电压选择为 2. 95V。
9.如权利要求8所述的锂离子电池的预充方法，其特征在于，所述预充步骤具体为(1)采用预设小电流0.2C恒流充电至预设低电压2. 95V，再保持2. 95V电压恒压充电设定时间；(2)采用预设大电流0.2C恒流充电至规定的预充电压。
全文摘要
本发明公开了一种锂离子电池的预充方法，采用分步充电法在2.9～3.3V范围内选择若干个电压值不同的预设低电压；首先采用预设小电流恒流充电至最低的预设低电压，再保持该恒定的最低预设电压恒压充电；然后再采用预设小电流恒流充电至次低的预设低电压，再保持该恒定的次低预设电压恒压充电；重复以上步骤，直至保持最高的预设低电压恒压充电后，采用预设大电流继续恒流充电至规定的预充电压。本发明能有效减少电池预充过程的产气，提高电池的循环性能。
文档编号H01M10/44GK102270775SQ201010191278
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者任秀斌, 李涛 申请人:深圳市比克电池有限公司