一种锂离子电池的化成方法与流程

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池的化成方法。

背景技术：

锂离子电池的化成步骤是电池制造的重要工序，关系到电池的容量高低、循环寿命长短、高温存贮等方面的性能；对锂电池进行预充电即首次充电，在负极表面形成一种固体电解质界面或称sei(solidelectrolyteinterface)膜的过程，也称为化成工序；在负极形成sei膜的同时，伴随副反应气体产生，若化成工序气体量大而不能及时排除，产生的气体会充斥于电芯的各层之间，致使锂离子传输通道减少，会使化成不充分，进而严重影响电芯的电性能及安全性能。特别是软包圆柱锂离子电池，由于其在卷绕时的张力较大，在化成过程中在没有外力的条件下，产生的气体可能不能完全从极片层中脱离出来。

为了获得较好的sei膜，传统化成是采用小电流充电，但生产效率极其低下；对于方形电池，现有技术中也公开了一些技术方案来缩短化成时间，例如通过在电芯表面的施加一定大小的压力，再引入两步预充电来加速产生副反应气体；但此工艺未克服大电流充电导致的极化问题，充电效果并不理想，电芯循环及存贮性能相对较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种锂离子电池的化成方法，解决了现有技术中电池化成不充分、充电效果不理想、电池循环及存贮性能相对较差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种锂离子电池的化成方法，该方法具体通过以下步骤实现：

步骤1，在第一预设温度t1下，采用第一预设电流i1对注液静置后的电芯恒流充电第一预设时间t1，获得第一预成品电芯；

步骤2，在所述第一预设温度t1下，采用第二预设电流i2对所述步骤1获得的第一预成品电芯恒流充电第二预设时间t2，获得第二预成品电芯；

步骤3，对所述步骤2获得的第二预成品电芯进行真空抽气封装，获得第三预成品电芯；

步骤4，在所述第一预设温度t1下，采用第三预设电流i3对所述步骤3获得的第三预成品电芯恒流充电至第一截止电压u1，获得第四预成品电芯；

步骤5，对所述步骤4获得的第四预成品电芯进行老化和封装，获得化成后的锂离子电池。

优选地，所述步骤1中，所述注液静置后的电芯的具体制备方法为：

步骤1.1，以钴酸锂为正极活性材料、石墨为负极活性材料，分别制备正负极极片，获得正极极片和负极极片；

步骤1.2，将隔离膜和所述步骤1.1获得的正极极片和负极极片通过卷绕制成裸电芯，再将所述裸电芯装入留有气囊的包装壳中，获得未注入电解液的电芯；

步骤1.3，向所述步骤1.2获得的未注入电解液的电芯中注入电解液并进行一次封装，再搁置10～16h，获得注液静置后的电芯。

优选地，所述步骤1中，所述t1为20～30℃，所述i1为0.02～0.08c，所述t1为20～50min。

优选地，所述步骤2中，所述i2为0.2～0.5c，所述t2为20～60min。

优选地，所述步骤2中，所述第二预成品电芯的预充电量为总电量的15～25％。

优选地，所述步骤3中，所述真空抽气封装时的温度为20～30℃，湿度为25％以下。

优选地，所述步骤4中，所述i3为0.6～1c，所述u1为4～5v。

优选地，所述步骤4中，所述第四预成品电芯的充电量为100％。

与现有技术相比，本发明通过先对注液静置后的电芯进行小电流预充电，后进行大电流预充电和真空抽气封装，再进行大电流预充电，使得产生的固体电解质界面(sei膜)的致密性好，产生时间短，效率高，并且有效的防止了正、负极片之间存留气体阻碍正、负极之间的离子导电，导致充电不均匀、充电效率低的问题，同时也提高了电池的循环性能和存贮性能。

附图说明

图1为本发明一种锂离子电池的化成方法的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的一种锂离子电池的化成方法，该方法具体通过以下步骤实现：

步骤1，在20～30℃(t1)下，采用0.02～0.08c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电20～50min(t1)，获得第一预成品电芯；

其中，注液静置后的电芯的具体制备方法为：

步骤1.1，以钴酸锂为正极活性材料、石墨为负极活性材料，分别制备正负极极片，获得正极极片和负极极片；

步骤1.2，将隔离膜和步骤1.1获得的正极极片和负极极片通过卷绕制成裸电芯，再将裸电芯装入留有气囊的包装壳中，获得未注入电解液的电芯；

步骤1.3，向步骤1.2获得的未注入电解液的电芯中注入电解液并进行一次封装，再搁置10-16h，获得注液静置后的电芯。

步骤2，在20～30℃(t1)下，采用0.2～0.5c(i2)的电流对步骤1获得的第一预成品电芯恒流充电20～60min(t2)，获得预充电量为总电量的15～25％的第二预成品电芯；

步骤3，在20～30℃且湿度为25％以下，对步骤2获得的第二预成品电芯进行真空抽气封装，获得第三预成品电芯；

步骤4，在20～30℃(t1)下，采用0.6～1c(i3)的电流对步骤3获得的第三预成品电芯恒流充电至电压(u1)为4～5v，获得充电量为100％的第四预成品电芯；

步骤5，对步骤4获得的第四预成品电芯进行老化和封装，获得化成后的锂离子电池。

本发明通过先对注液静置后的电芯进行小电流预充电，后进行大电流预充电和真空抽气封装，再进行大电流预充电，使得产生的固体电解质界面(sei膜)的致密性好，产生时间短，效率高，并且有效的防止了正、负极片之间存留气体阻碍正、负极之间的离子导电，导致充电不均匀、充电效率低的问题，同时也提高了电池的循环性能和存贮性能。

实施例1

步骤1，在25℃(t1)下，采用0.05c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电30min(t1)，获得第一预成品电芯；

步骤2，在25℃(t1)下，采用0.2c(i2)的电流对步骤1获得的第一预成品电芯恒流充电60min(t2)，获得预充电量为总电量的15～25％的第二预成品电芯；

步骤3，在25℃且湿度为25％以下，对步骤2获得的第二预成品电芯进行真空抽气封装，获得第三预成品电芯；

步骤4，在25℃(t1)下，采用1c(i3)的电流对步骤3获得的第三预成品电芯恒流充电至电压(u1)为4.2v，获得充电量为100％的第四预成品电芯；

步骤5，对步骤4获得的第四预成品电芯进行老化和封装，获得化成后的锂离子电池。

实施例2

步骤1，在25℃(t1)下，采用0.05c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电30min(t1)，获得第一预成品电芯；

步骤2，在25℃(t1)下，采用0.5c(i2)的电流对步骤1获得的第一预成品电芯恒流充电24min(t2)，获得预充电量为总电量的20％的第二预成品电芯；

步骤3，在25℃且湿度为25％以下，对步骤2获得的第二预成品电芯进行真空抽气封装，获得第三预成品电芯；

步骤4，在25℃(t1)下，采用1c(i3)的电流对步骤3获得的第三预成品电芯恒流充电至电压(u1)为4.2v，获得第四预成品电芯；

步骤5，对步骤4获得的第四预成品电芯进行老化和封装，获得化成后的锂离子电池。

实施例3

步骤1，在25℃(t1)下，采用0.02c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电50min(t1)，获得第一预成品电芯；

步骤2，在25℃(t1)下，采用0.4c(i2)的电流对步骤1获得的第一预成品电芯恒流充电30min(t2)，获得预充电量为总电量的15～25％的第二预成品电芯；

步骤3，在25℃且湿度为25％以下，对步骤2获得的第二预成品电芯进行真空抽气封装，获得第三预成品电芯；

步骤4，在25℃(t1)下，采用0.6c(i3)的电流对步骤3获得的第三预成品电芯恒流充电至电压(u1)为5v，获得充电量为100％的第四预成品电芯；

步骤5，对步骤4获得的第四预成品电芯进行老化和封装，获得化成后的锂离子电池。

实施例4

步骤1，在25℃(t1)下，采用0.08c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电20min(t1)，获得第一预成品电芯；

步骤2，在25℃(t1)下，采用0.4c(i2)的电流对步骤1获得的第一预成品电芯恒流充电30min(t2)，获得预充电量为总电量的15～25％的第二预成品电芯；

步骤3，在25℃且湿度为25％以下，对步骤2获得的第二预成品电芯进行真空抽气封装，获得第三预成品电芯；

步骤4，在25℃(t1)下，采用0.8c(i3)的电流对步骤3获得的第三预成品电芯恒流充电至电压(u1)为4.5v，获得充电量为100％的第四预成品电芯；

步骤5，对步骤4获得的第四预成品电芯进行老化和封装，获得化成后的锂离子电池。

实施例5

步骤1，在25℃(t1)下，采用0.05c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电30min(t1)，获得第一预成品电芯；

步骤2，在25℃(t1)下，采用0.2c(i2)的电流对步骤1获得的第一预成品电芯恒流充电60min(t2)，获得预充电量为总电量的15～25％的第二预成品电芯；

步骤3，在25℃且湿度为25％以下，对步骤2获得的第二预成品电芯进行真空抽气封装，获得第三预成品电芯；

步骤4，在25℃(t1)下，采用0.6c(i3)的电流对步骤3获得的第三预成品电芯恒流充电至电压(u1)为5v，获得充电量为100％的第四预成品电芯；

步骤5，对步骤4获得的第四预成品电芯进行老化和封装，获得化成后的锂离子电池。

实施例6

步骤1，在25℃(t1)下，采用0.05c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电30min(t1)，获得第一预成品电芯；

步骤2，在25℃(t1)下，采用0.5c(i2)的电流对步骤1获得的第一预成品电芯恒流充电24min(t2)，获得预充电量为总电量的15～25％的第二预成品电芯；

步骤3，在25℃且湿度为25％以下，对步骤2获得的第二预成品电芯进行真空抽气封装，获得第三预成品电芯；

步骤4，在25℃(t1)下，采用0.8c(i3)的电流对步骤3获得的第三预成品电芯恒流充电至电压(u1)为4.5v，获得充电量为100％的第四预成品电芯；

步骤5，对步骤4获得的第四预成品电芯进行老化和封装，获得化成后的锂离子电池。

对比例1

在25℃(t1)下，采用1c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电600min(t1)，获得预充电量为总电量的10％的预成品电芯；再对上述预成品电芯进行老化和二次封装，获得化成后的锂离子电池。

对比例2

在25℃(t1)下，采用1c(i1)的电流对注液静置后的电芯恒流充电60min(t1)，获得预充电量为总电量的100％的预成品电芯；再对上述预成品电芯进行老化和二次封装，获得化成后的锂离子电池。

电池测试实验：

对实施例1至实施例6以及对比例1和对比例2获得的化成后的锂离子电池分别进行容量及循环测试，测试结果如下表：

表1为实施例以及对比例获得的化成后的锂离子电池的容量及循环测试结果

从表1中可以看出，本发明获得的化成后的锂离子电池的各项性能均要优于现有化成后的锂离子电池的各项性能。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。