一种化成方法及锂离子电池与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种化成方法及锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池因其高能量储存系统、优异的电化学能量转换机制、高工作电压、低自放电特性、重量轻等优异特性,受到学者与社会的广泛关注。目前,锂离子电池已实现工业量产化,被广泛应用于便携式电子设备、电动车辆和混合动力电动车辆等热门行业。商用锂离子电池负极由传统石墨构成,电池理论比容量很低,仅为370mah/g，远远不能满足现代社会对高能量密度电池的需求.在锂离子电池负极材料的研究中,硅材料以其高达4200mah/g的理论比容量,而受到极大关注。

2、硅基负极由于其优异的理论容量，被认为是最具前景的下一代锂离子电池负极材料之一。然而，硅在与锂发生合金化反应时会产生巨大的体积膨胀，这种体积变化将诱发电极内部应力积累，导致活性颗粒粉化，电极结构破坏，容量迅速衰减。同时，硅负极巨大的体积效应还会引起界面的不稳定，造成固态电解质界面(sei)的持续生长，降低库伦效率，进一步加剧性能的衰减。

技术实现思路

1、针对现有技术中硅基负极材料锂离子电池的sei膜不稳定，电池循环性能差的问题，提供一种化成方法及锂离子电池。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种化成方法，包括以下步骤：

4、电芯注液浸润后进行预充电，得到第一阶段电芯；

5、对第一阶段电芯进行排气处理，得到第二阶段电芯；

6、高荷电状态充放电：使第二阶段电芯的荷电状态保持在90％～100％soc，再进行放电处理至60％～80％soc后静置，再次充电至90％～100％soc，重复高荷电状态充放电操作，得到荷电状态在90％～100％soc的第三阶段电芯；

7、对第三阶段电芯进行放电处理操作。。

8、可选的，所述第一阶段电芯注液浸润时间为24～72h；所述第二阶段电芯静置时间为30～90min。

9、可选的，所述第一阶段电芯充电后荷电量为30％～100％soc。

10、可选的，所述第二阶段电芯重复充放电操作，包括以下步骤：

11、当所述第一阶段电芯的荷电状态低于90％时，将第一阶段电芯继续充电至90％～100％soc，再进行所述“高荷电状态充放电”操作。

12、可选的，所述高荷电状态充放电操作中，使第二阶段电芯的温度处于20～50℃，压力为100～900kg/cm2。

13、可选的，所述高荷电状态充放电重复充放电操作次数为3～10次。

14、可选的，所述第三阶段电芯放电后荷电量为0～10％soc。

15、可选的，所述第二阶段电芯及所述第三阶段电芯充放电电流为0.05～0.2c；所述第三阶段电芯放电处理压力为100～900kg/cm2，放电处理温度为20～50℃。

16、一方面本发明提供一种锂离子电池，采用所述的化成方法制备得到，所述锂离子电池包括有硅基负极。

17、可选的，所述硅基负极包括硅基负极活性层，所述硅基负极活性层包括硅基负极材料，所述硅基负极材料为硅碳复合材料。

18、本发明提供的化成方法，首先对电芯进行第一阶段充电预化处理，使第一阶段电芯维持在一定电量，此时，电芯表面会形成完整但韧性较差的sei膜，采用真空排气排出所述第一阶段电芯预充电产生的气体，从而缓解该气体对电芯循环性能的不良影响；对第二阶段电芯进行充放电处理，放电时由于硅锂合金脱出锂离子，引起电芯体积收缩从而造成sei膜轻微破损，进行充电可以修复放电导致的sei膜破损，对第二阶段电芯进行多次重复的充放电以及静置操作，使电芯较长时间内保持在较高的荷电状态，高荷电状态下电芯自放电也有利于修复破损的sei膜，在高荷电状态下多次重复的充放电以及静置操作可以进一步增加sei膜的致密性和韧性，使得第三阶段电芯在放电后有稳定性较强的sei膜，即通过多次的电芯充放电操作可以形成稳定的sei膜，进而提高化成后电芯的首效和循环性能。

技术特征：

1.一种化成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种化成方法，其特征在于，所述第一阶段电芯注液浸润时间为24～72h；所述第二阶段电芯静置时间为30～90min。

3.根据权利要求1所述的一种化成方法，其特征在于，所述第一阶段电芯充电后荷电量为30％～100％soc。

4.根据权利要求3所述的一种化成方法，其特征在于，所述第二阶段电芯重复充放电操作，包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种化成方法，其特征在于，所述高荷电状态充放电操作中，使第二阶段电芯的温度处于20～50℃，压力为100～900kg/cm2。

6.根据权利要求1所述的一种化成方法，其特征在于，所述高荷电状态充放电重复充放电操作次数为3～10次。

7.根据权利要求1所述的一种化成方法，其特征在于，所述第三阶段电芯放电后荷电量为0～10％soc。

8.根据权利要求1所述的一种化成方法，其特征在于，所述第二阶段电芯及所述第三阶段电芯充放电电流为0.05～0.2c；所述第三阶段电芯放电处理压力为100～900kg/cm2，放电处理温度为20～50℃。

9.一种锂离子电池，其特征在于，采用权利要求1～8任意一项所述的化成方法制备得到，所述锂离子电池包括有硅基负极。

10.根据权利要求9所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述硅基负极包括硅基负极活性层，所述硅基负极活性层包括硅基负极材料，所述硅基负极材料为硅碳复合材料。

技术总结
为克服现有技术中硅基负极材料锂离子电池的SEI膜不稳定，电池循环性能差的问题，提供了一种化成方法，包括以下步骤：电芯注液浸润后进行预充电，得到第一阶段电芯；对第一阶段电芯进行排气处理，得到第二阶段电芯；高荷电状态充放电：使第二阶段电芯的荷电状态保持在90％～100％SOC，再进行放电处理至60％～80％SOC后静置，再次充电至90％～100％SOC，重复高荷电状态充放电操作，得到荷电状态在90％～100％SOC的第三阶段电芯；对第三阶段电芯进行放电处理操作。本发明提供的化成方法，使电芯长时间保持较高的荷电状态，利于修复破损的SEI膜，在高荷电状态下多次重复充放电及静置操作可进一步增加SEI膜的致密性和韧性，使第三阶段电芯放电后有较稳定的SEI膜，进而提高化成后电芯的首效和循环性能。

技术研发人员：陈德都,梁达,张斌,郭夕峰,刘舜
受保护的技术使用者：江苏固芯能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16