本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高镍材料体系锂离子电芯活化方法。
背景技术：
随着国家对环境保护要求越来越高，传统的燃油车显然已经不能大规模使用，因此新能源汽车迎来迅猛发展的机会。但是，近年国家对新能源动力电池的能量密度提出了新的要求，提出到2020年动力电池系统比能量达到260wh/kg，到2025年动力电池单体比能量达到500wh/kg的目标。因此，开发具有更高质量能量密度或体积能量密度的电池成为锂离子电池发展的热点。
目前要达到国家对电池能量密度的要求，只有开发高镍材料体系的电芯，包括ncm622、ncm811、nca等。但高镍材料的电芯一般采用常规化成工艺，界面或多或少会出现析锂现象，首次效率比较低。
为了解决上述问题，现有技术中有采用高温夹具化成的方法，例如专利公开号为106450471a的中国专利，其使用高温70℃，压力0.3～0.4mpa进行化成。但是，温度过高使得高镍材料与电解液之间的副反应变大，过渡金属溶出进而导致sei膜稳定性差，电芯保液率低，首次效率低。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对目前高镍体系电芯活化方法存在的不足，而提供一种高镍材料体系锂离子电芯活化方法，通过优化工艺参数，解决高镍材料体系界面差，首次效率低，克容量低，保液率低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高镍材料体系锂离子电芯活化方法，包括以下步骤：
步骤一、将电芯置于夹具化成柜，并采用夹板夹紧电芯，夹紧压力为0.2～0.7mpa，而后对电芯进行恒温加热，加热温度为30℃～45℃；
步骤二、将步骤一中的电芯恒温搁置20～30min，然后先以0.02～0.05c的电流充电200～300min，截止电压为3.3～3.5v，再以0.1～0.2c的电流充电400～480min，截止电压为3.75～3.80v；
步骤三、将步骤二的电芯搁置5～15min，完成活化过程。
其中，常规化成方法由于化成温度较低，极片接触不良，导致活化之后界面差，首次效率和克容量低；而高温(如70℃)夹具化成，高镍体系副反应大，过渡金属元素溶出破坏sei膜，同样首次效率和克容量低。而本发明通过优化工艺参数，使电芯活化面压为0.2～0.7mpa，活化温度为30～45℃，该活化条件下使极片与隔膜之间接触良好，有利于提高锂离子的传输速度，降低极化，同时使高镍材料与电解液副反应减少，进而提高电芯首次效率和克容量，并且保液系数也有所增加。
作为本发明的优选方案，步骤一中施加的夹紧压力为0.3～0.6mpa。
作为本发明的优选方案，步骤一中施加的夹紧压力为0.5mpa。
作为本发明的优选方案，步骤一中的加热温度为35℃～40℃。
作为本发明的优选方案，步骤一中的加热温度为38℃。
作为本发明的优选方案，所述高镍材料的表达式为li1+znixmnya1-x-yo2，其中，0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5，0.9≤x+y≤1，0＜z≤0.1；所述a为co、mg、zr、ti、si、sc、la和al中的至少一种元素。
相比于现有技术，本发明通过优化工艺参数，使电芯活化面压为0.2～0.7mpa，活化温度为30～45℃，该活化条件下使极片与隔膜之间接触良好，有利于提高锂离子的传输速度，降低极化，同时使高镍材料与电解液之间的副反应减少，进而提高首次效率和克容量，保液系数也有所增加。因此，本发明的活化方法可以改善高镍材料活化过程存在的界面差，首次效率和克容量低的问题，而且活化方法简单，操作简便，可以应用于大规模生产。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种ncm622(系数代表组分比例)材料体系锂离子电芯活化方法，其包括以下步骤：
步骤一、将电芯置于夹具化成柜，并采用夹板夹紧电芯，夹紧压力为0.2mpa，而后对电芯进行恒温加热，加热温度为30℃；
步骤二、将步骤一中的电芯恒温搁置20min，然后先以0.02c的电流充电200min，截止电压为3.3v，再以0.1c的电流充电400min，截止电压为3.75v；
步骤三、将步骤二的电芯搁置5min，完成活化过程。
实施例2
本实施例提供一种nca材料体系锂离子电芯活化方法，其包括以下步骤：
步骤一、将电芯置于夹具化成柜，并采用夹板夹紧电芯，夹紧压力为0.7mpa，而后对电芯进行恒温加热，加热温度为45℃；
步骤二、将步骤一中的电芯恒温搁置30min，然后先以0.05c的电流充电300min，截止电压为3.5v，再以0.2c的电流充电480min，截止电压为3.80v；
步骤三、将步骤二的电芯搁置15min，完成活化过程。
实施例3
本实施例提供一种ncm811材料体系锂离子电芯活化方法，其包括以下步骤：
步骤一、将电芯置于夹具化成柜，并采用夹板夹紧电芯，夹紧压力为0.5mpa，而后对电芯进行恒温加热，加热温度为38℃；
步骤二、将步骤一中的电芯恒温搁置25min，然后先以0.03c的电流充电250min，截止电压为3.4v，再以0.15c的电流充电440min，截止电压为3.80v；
步骤三、将步骤二的电芯搁置10min，完成活化过程。
实施例4
与实施例1不同的是，本实施例的加热温度为35℃，其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例5
与实施例1不同的是，本实施例的加热温度为40℃，其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例6
与实施例1不同的是，本实施例的加热温度为45℃，其余同实施例1，这里不再赘述。
实施例7
与实施例2不同的是，本实施例的夹紧压力为0.6mpa，其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例8
与实施例2不同的是，本实施例的夹紧压力为0.4mpa，其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例9
与实施例2不同的是，本实施例的夹紧压力为0.2mpa，其余同实施例2，这里不再赘述。
实施例10
与实施例3不同的是，本实施例的夹紧压力为0.4mpa，加热温度为35℃，其余同实施例3，这里不再赘述。
实施例11
与实施例3不同的是，本实施例的夹紧压力为0.2mpa，加热温度为45℃，其余同实施例3，这里不再赘述。
实施例12
与实施例3不同的是，本实施例的夹紧压力为0.7mpa，加热温度为30℃，其余同实施例3，这里不再赘述。
对比例1
与实施例1不同的是，本对比例活化过程中未对电芯施加压力，且活化温度为室温，其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例2
与实施例1不同的是，本对比例活化过程中的活化温度为70℃，其余同实施例1，这里不再赘述。
对比例3
与实施例3不同的是，本对比例的夹紧压力为0.05mpa，加热温度为60℃，其余同实施例3，这里不再赘述。
对比例4
与实施例3不同的是，本对比例的夹紧压力为1.0mpa，加热温度为25℃，其余同实施例3，这里不再赘述。
分别对实施例1～12和对比例1～4活化完成的电芯进行电化学性能测试，测试结果见表1。
表1实施例和对比例的电芯的电化学性能测试结果
由表1的测试结果至少可以获得以下信息：
对比实施例1和对比例1～2可知，相比于使用常规活化方法或使用高温夹具方法，采用本发明活化方法的电芯具有更高的首次效率，更高的克容量，更佳的保液能力和更加优异的循环性能。这是因为本发明通过优化活化工艺参数，使得电芯活化过程中界面较好，同时也降低高镍材料高温条件下与电解液之间的副反应，避免过渡金属离子溶出形成较差质量的sei膜，从而使电芯的可逆容量增加，并有效地提高电芯首次效率和克容量，还使电池保持优异的循环性能。
对比实施例1和实施例3～6可知，活化温度对电芯的电化学性能的提升呈现曲线关系，也就是说，活化温度过高或者过低，都会影响电芯的最佳电化学性能。
对比实施例2和实施例7～9可知，活化压力对电芯的电化学性能的提升呈现曲线关系，也就是说，活化压力过高或者过低，都会影响电芯的最佳电化学性能。
对比实施例3、实施例10～12和对比例3～4可知，活化过程中活化压力和活化温度的控制极其重要，当活化温度过高或过低时，或者当活化压力过高或过低时，电化学性能都会大大降低；因此，只有将活化压力和活化温度同时控制在合适的范围内，才有助于提升电芯的电化学性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。