一种改善锂离子电池循环性能的快速化成处理方法与流程

本发明属于锂离子电池领域，具体地说，涉及一种改善锂离子电池循环性能的快速化成处理方法。
背景技术：
：19世纪末期以来，随着人类生存环境的不断恶化，人们逐渐认识到环保的重要性，世界各国正在大力开发“新能源”技术。锂离子电池因具有高能量密度、高电压、低自放电、无记忆效应、长循环寿命等优点，得到广泛地应用，例如：3c电子消费产品、电动车、储能等行业。随着石油等传统能源的不断枯竭和汽车尾气对环境的不断污染，纯电动车(ev)和混合电动车(hev)作为未来新能源汽车的发展趋势，得到各国政府的大力支持与发展，而纯电动车和混合电动车的动力核心主要是锂离子电池，所以性能优良的锂离子电池是决定电动车的优劣的关键性因素。化成是锂离子电池生产重要的工序之一，即电池首次通过小电流，对电池进行激活或者活化，同时在负极界面形成固体电解质界面(sei)膜。sei膜是li+的优良导体，能够让锂离子在其中进行传输，进入到石墨表面，进行脱嵌锂工作。同时又是良好的电子绝缘体，能够有效的降低内部的短路概率，改善自放电。更为重要的是，能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，因而大大提高电池的循环性能和使用寿命。在化成过程中，若不能形成能良好的sei，电池在后续的循环过程中，发生较多的副反应，致使电池容量快速下降，同时产生气体，对消费者的生命财产造成极大的威胁。专利名为一种聚合物软包电池的化成处理方式(公布号：cn104269584a)，该专利公开了一种软包电池的化成处理方式，但是该方法在化成的过程中，恒流充电的截止电压为3.9-3.95v，并不能适合磷酸铁锂体系；此外，该方法要求恒流充电后被夹具挤压的电池等待降至常温，然而，实际情况是电池在该状态下散热困难，冷却至常温十分缓慢，化成时间长。同时，传统的化成处理方式时间也较长，在电极界面形成的sei膜均一性和致密性一般，导致电池循环寿命短，基于以上原因，需要迫切地开发一种时间短、效率高、能形成优良sei膜的化成处理方式。有鉴于此特提出本发明。技术实现要素：本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种改善锂离子电池循环性能的快速化成处理方法，根据锂离子电池的体系不同，采取不同的充电限制，可以最大程度地缩短化成时间，同时在电极界面形成均一又致密的sei膜，有效地改善了电池的循环性能。为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种改善锂离子电池循环性能的快速化成处理方法，将待化成的锂离子电池的主体面在挤压条件和高温条件下，经过2～3次恒流充电后，不需高温搁置，直接进入二封工序，挤压压强为1.0～1.5mpa，温度为45～65℃，恒流一充的电流为0.01～0.2c，时间为10～30min；恒流二充的电流为0.2c～0.7c，时间为50～120min；恒流三充的电流为0.3～1c，时间为80～110min。不同体系，恒流充电次数不同，进一步地，所述的锂离子电池的正极材料为三元(镍钴锰，镍钴铝)、锰酸锂、钴酸锂的一种或多种，化成过程恒流充电两次。进一步地，所述的锂离子电池的正极材料为磷酸铁锂，化成过程恒流充电三次。化成过程中的恒流充电分为2次和3次，进一步地，可分为：方案(a)：化成恒流充电两次，电池在挤压压强为1.0～1.5mpa，温度为45～65℃，恒流一充的电流为0.01～0.2c，时间为10～30min，保护截止电压3.6～4.0v；恒流二充的电流为0.2c～0.7c，时间为50～120min，保护截止电压为3.6～4.0v。方案(b)：化成恒流充电三次，电池在挤压压强为1.0～1.5mpa，温度为45～65℃，恒流一充的电流为0.01～0.2c，时间为10～30min，保护截止电压3.0～3.6v；恒流二充的电流为0.2c～0.7c，时间为50～120min,保护截止电压3.0～3.6v；恒流三充的电流为0.3～1c，时间为90～110min,保护截止电压3.0～3.6v。电池恒流充电结束后，不需高温搁置，直接进入二封工序。采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。(1)传统锂离子电池生产工艺，注液电池先后经过7～10h化成、12h高温搁置工序，最后进行二封，生产周期长；而本发明的电池化成处理方式时间短，注液搁置后的电池仅需经过2.5～3.5h化成后，可以直接进入二封工序，极大地缩短电池生产周期；(2)在挤压压强的条件下，能够有效地使电解液与电极材料接触更充分，同时将化成产生的气体及时排出至气袋，有利于形成均一致密的sei膜，改善电池的循环性能，此外，挤压压强还可以对电池起到整形的作用；(3)本发明的化成处理方式更加全面，根据材料性能的不同，涉及到磷酸铁锂体系电池的化成工艺，实用性强，有利于设备推广应用。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。附图说明附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：图1为实例一、实例二及实例三的电池循环性能图；图2为实例四、实例五及实例六的电池循环性能图。需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实例一：以电池的正极材料为三元材料为例，具体实施步骤如下：1)将注液后的锂离子电池上柜在高压高温的化成设备上，设备设定的电池表面压强为1.0mpa，电池表面温度为60℃，搁置10min，以确保电池表面的压强和温度与设备设定值一致；2)化成恒流一充，采用0.1c电流充电，充电时间为25min，充电保护截止电压为3.85v，充电后搁置3min；3)化成恒流二充，采用0.5c电流充电，充电时间为115min，充电保护截止电压为3.85v，搁置3min；4)电芯下柜，直接进入二封工序。实例二：实例二与实例一基本相同，区别在于：电芯下柜后，未直接进入二封工序，而是先高温搁置12h后，再进入二封工序。实例三：实例三为传统的化成处理方式，具体实施步骤如下：1)将待化成电芯进行冷压整形；2)将冷压整形后的电芯上柜在化成设备上，进行化成一充，采用0.072c电流充电，充电时间40min，充电保护截止电压为4.1v，搁置3min；3)化成二充，采用0.05c电流充电，充电时间为180min，充电保护截止电压为4.1v，搁置3min；4)化成三充，采用0.1c电流充电，充电时间为120min，充电保护截止电压为4.1v，搁置3min；5)化成四充，采用0.2c电流充电，充电时间为60min，充电保护截止电压为4.1v，搁置3min；6)电芯下柜，先高温搁置12h后，进入二封工序。对比例一：下面将以上3组实例的化成实际时间与循环性能对比，得到如表1所示：表1：实例四：以电池的正极材料为磷酸铁锂材料为例，具体实施步骤如下：1)将注液后的锂离子电池上柜在高压高温的化成设备上，设备设定的电池表面压强为1.0mpa，电池表面温度为60℃，搁置10min，以确保电池表面的压强和温度与设备设定值一致；2)化成恒流一充，采用0.02c电流充电，充电时间为10min，充电保护截止电压为3.47v，充电后搁置3min；3)化成恒流二充，采用0.2c电流充电，充电时间为60min，充电保护截止电压为3.47v，搁置3min；4)化成恒流三充，采用0.36c电流充电，充电时间为100min，充电保护截止电压为3.47v，搁置3min；5)电芯下柜，直接进入二封。实例五：实例五与实例四基本相同，区别在于：电芯下柜后，未直接进入二封工序，而是先高温搁置12h后，再进入二封工序。实例六：实例六为传统的化成处理方式，具体实施步骤如下：1)将待化成电芯进行冷压整形；2)将冷压整形后的电芯上柜在化成设备上，进行化成一充，采用0.02c电流充电，充电时间60min，保护截止电压为3.47v，搁置3min；3)化成二充，采用0.05c电流充电，充电时间为240min，保护截止电压为3.47v，搁置3min；4)化成三充，采用0.1c电流充电，充电时间为240min，保护截止电压为3.47v，搁置3min；5)电芯下柜，先高温搁置12h后，进入二封工序。对比例二：下面将以上3组实例的化成实际时间对比，得到如表2所示：表二：序号组别化成总时间/h循环570周保持率1实例四395.74％2实例五1595.67％3实例六21.592.90％本发明采用挤压高温化成的方式，化成后电芯直接进入二封工序，可以最大程度地缩短化成时间，同时在电极界面形成均一又致密的sei膜，有效地改善了电池的循环性能。以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。当前第1页12