锂离子电池化成分容方法与流程

本发明涉及锂离子电池制造领域，特别涉及一种锂离子电池化成分容方法。

背景技术：

锂离子电池具有电压高、比能量大、充放电寿命长等优点，因此被广泛应用于电子产品、便携式小型电器、储能系统等多个领域的产品中。

在实际使用中，由于产品对电池容量的需求不同，由若干单体锂离子电池组合而成的电池组得到了广泛的应用。然而在相同工艺条件下，成批生产出来的单体锂离子电池的容量却各不相同，若将这些容量不相同的单体锂离子电池直接以串并联的方式组合成电池组，在对电池组充放电的过程中，常会出现部分单体锂离子电池过充，而另一部分单体锂离子电池充电不饱和的情况，从而影响电池组的使用寿命。由此可见，对加工好的单体锂离子电池进行分容处理至关重要。

传统的分容方法是将清洗后的电芯进行老化、抛光后，再将其放入分容柜中利用容量分容或电压分容的方式进行分容。这种分容方式占用时间长，使得锂离子电池的制造过程耗用的总体时间较长，而且需要利用分容柜进行分容，分容成本高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种锂离子电池化成分容方法，能缩短锂离子电池的制造时间、减小成本，又能保证锂离子电池的性能不变。

一种锂离子电池化成分容方法，包括对电芯进行化成和对电芯进行分容的步骤，对电芯进行化成时，将电芯的电压充至与电池出货电压相同的状态；对电芯分容的方法为：将电芯封口并清洗完毕后，根据清洗后稳定的电压对电芯进行分容。

在其中一个实施例中，将电芯的电压充至与电池出货电压相同的状态是通过采用优化的化成方法实现的，所述优化的化成方法为：先进行电流值介于0.03C至0.07C之间的恒流充电，充电时间介于25分钟至35分钟之间；再进行电流值介于0.28C至0.32C之间的恒流充电，充电时间介于115分钟至125分钟之间；最后再进行电流值介于0.03C至0.07C之间的恒流充电，充电时间介于175分钟至185分钟之间。

在其中一个实施例中，所述优化的化成方法具体为：先进行0.05C恒流充电，充电时间为30分钟；再进行0.3C恒流充电，充电时间为120分钟；最后进行0.05C恒流充电，充电时间为180分钟。

在其中一个实施例中，根据清洗后稳定电压对电芯进行分容的具体方法为：若电压值介于3.85V至3.90V之间，则判定电芯合格；否则，判定电芯不合格。

在其中一个实施例中，在对电芯进行化成前，还包括以下步骤：

将电芯烘烤，直至电芯里的水分完全蒸发；

向电芯第一次注入电解液；

将注液后的电芯搁置，直至极片和隔膜充分浸润。

在其中一个实施例中，在对电芯进行化成和对电芯进行分容之间还包括以下步骤：

向化成后的电芯第二次注入电解液；

将电芯进行钢珠封口；

清洗封口后的电芯。

在其中一个实施例中，对电芯进行化成后，电芯的电压为3.9V。

在其中一个实施例中，向电芯第一次注入75％～85％的电解液，向化成后的电芯第二次注入15％～25％的电解液。

在其中一个实施例中，向电芯第一次注入80％的电解液，向化成后的电芯第二次注入20％的电解液。

上述锂离子电池化成分容方法具有的有益效果为：该锂离子电池化成分容方法直接根据清洗后的电压对电芯进行分容，取消了传统锂离子电池制造过程中对清洗后电芯进行老化、抛光并用分容柜对锂离子电池分容的相关步骤，分 容方法简单，节约了电力、人力成本；且对电芯进行化成时，将电芯的电压充至与电池出货电压相同的状态，可以保证锂离子电池的性能维持不变。

附图说明

图1为一实施例的锂离子电池化成分容方法的流程图；

图2为验证图1所示实施例中的锂离子电池化成分容方法可行性的A、B两组电芯循环性能的对比数据图；

图3为验证图1所示实施例中的锂离子电池化成分容方法可行性的各电芯清洗后电压和容量的关系图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例中提供的锂离子电池化成分容方法，通过优化化成方法，使得可以根据清洗后的电压进行分容，分容方法简单，并可保证电芯的性能不变。

一实施例的锂离子电池化成分容方法包括以下步骤。

S101、将电芯烘烤，直至电芯里的水分完全蒸发。

S102、向电芯第一次注入75％～85％的电解液。

具体的，向电芯第一次注入电解液的百分比为80％。

S103、将注液后的电芯搁置，直至极片和隔膜充分浸润。

S104、对电芯进行化成，将电芯的电压充至与电池出货电压相同的状态。

其中，在本实施例中，将电芯的电压充至与电池出货电压相同的状态，是通过采用优化的化成方法实现的，该优化的化成方法为：先进行电流值介于0.03C至0.07C之间的恒流充电，充电时间介于25分钟至35分钟之间；再进行电流值介于0.28C至0.32C之间的恒流充电，充电时间介于115分钟至125分钟之间；最后再进行电流值介于0.03C至0.07C之间的恒流充电，充电时间介于175分钟至185分钟之间。

具体的，该优化的化成方法为：先进行0.05C恒流充电，充电时间为30分钟；再进行0.3C恒流充电，充电时间为120分钟；最后进行0.05C恒流充电， 充电时间为180分钟。

需要说明的是，上述各阶段的充电电流及充电时间也可为各相应取值范围内的其他值，只要保证对电芯化成完毕后，电芯的电压值与电池的出货电压值相同即可。

具体的，对电芯进行化成后的电压为3.9V。

S105、向化成后的电芯第二次注入15％～25％的电解液。

具体的，向化成后的电芯第二次注入电解液的百分比为20％。

需要说明的是，第一次、第二次注入电解液的百分比还可为各自百分比范围内的其他值，只要保证第一次注入电解液的百分比大于第二次，且两次的百分比之和为100％即可。

S106、对电芯进行钢珠封口。

S107、清洗封口后的电芯。

S108、根据清洗后稳定的电压对电芯分容，筛选出合格的电芯和不合格的电芯。

其中，分容的具体方法为：若电压值介于3.85V至3.90V之间，则判定电芯合格，并将合格的电芯入库；否则，判定电芯不合格，并将不合格的电芯降级。

需要说明的是，在传统的化成方法中，对电芯进行化成后，电芯的电压小于电池的出货电压。而本发明通过采用优化的化成方法，使得化成后的电芯电压与电池出货电压相同，从而可以使得在步骤108中，可以根据清洗后稳定的电压进行分容。

传统的分容方法为：将清洗后的电芯进行老化、抛光后，利用分容柜对锂离子电池进行分容。因此与传统的分容方法相比，本发明提供的对锂离子电池进行的分容的方法中，免去了老化、抛光、利用分容柜进行分容的步骤，而直接根据清洗后的电压进行分容，分容的方法简单，且节约了电力、人力成本。

另外，本发明中虽然优化化成方法的耗用时间比传统化成方法的时间稍长，但就本发明的整个锂离子电池化成分容方法的过程来看，免去了传统化成分容过程中的老化、抛光、利用分容柜进行分容的步骤，而这些步骤共耗用的时间 远大于优化化成方法相比传统化成方法增加的时间，因此综合来看，本发明缩短了锂离子电池的整个化成分容过程的时间，从而可提高锂离子电池的制造效率。

为了验证本实施例中对电芯采用的优化化成方法的可行性，选取A、B两组电芯进行实验验证，其中A、B组电芯的标称容量均为1300mAh。

具体的实验方法为：先将A、B两组电芯同时按顺序执行步骤S101、S102、S103。再对A组电芯执行S104，即对A组电芯利用本发明提供的优化化成方法进行化成，而对B组电芯利用传统的方法进行化成，其中传统的化成方法为：先进行0.05C恒流充电，充电时间为40分钟，再进行0.3C恒流充电，充电时间为50分钟。A、B两组电芯化成完毕后，A组电芯的电压为3.9V，而B组电芯的电压低于3.9V。最后再将两组电芯同时按顺序执行步骤S105、S106、S107。

将A、B组电芯清洗完毕后，对A、B组电芯进行各项实验验证，以得出实验数据。具体为：先将A、B组电芯老化，再分别对A、B组电芯进行0.5C分容，并记录各自的容量。分容后再对A、B组电芯分别进行倍率、高温存储、循环性能的对比试验。实验数据如表1和图2所示。

表1两组电芯实验数据对比

其中，表1中的第5、6列为关于倍率的实验数据，第7至10列为关于高温存储的实验数据。

从表1中可以看出，A组的容量稍低于B组的容量，但差值在标称容量即1300mAh的可接受范围内。A、B两组的尺寸和内阻相差较小。在倍率方面，A组的倍率强于B组。在高温存储方面，A组的热尺寸增长率和冷尺寸增长率强于B组，而两组的容量保持和容量恢复数据接近。

图2为A、B两组电芯循环性能的对比数据图，由图2中的循环数据可以看出，A组和B组的容量衰减趋势基本一致，在200次循环后容量基本都在85％以上。

因此，从容量、尺寸、内阻、倍率、高温存储、循环性能方面的各实验数据综合来看，A、B两组电芯的性能接近，表明对电芯利用本发明提供的优化的化成方法进行化成，其性能与利用传统化成方法化成的电芯性能接近，从而验证了本发明提供的优化化成方法的可行性。

另外，为了验证本发明提供的化成分容方法中根据电芯清洗后稳定电压进行分容的可行性，做以下实验进行验证。

实验方法为：在电芯的卷芯正极片贴胶，由于胶的宽度与电芯容量成反比，所以通过在不同电芯的卷芯正极片粘贴宽度逐渐增大的胶，即可设计出一系列容量逐渐递减的电芯。然后将所有的电芯按照本发明提供的步骤S101至步骤S107执行，并记录各电芯清洗后的电压。再对各清洗后的电芯进行0.5C分容，得出各电芯的容量。图3显示出了各电芯清洗后电压和容量的关系图。

由图3可以看出，电芯的容量随着清洗电压的增加而减少，而且标称容量为1300mAh、A2档容量为1325mAh相对应电芯的清洗后电压均处于3.9V左右的位置。因此，该实验结果验证了可根据清洗后电压对电芯进行分容的可行性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。