一种软包电池的化成方法与流程

本发明涉及一种软包电池的化成方法，属于二次电池制备。

背景技术：

1、化成作为锂离子电池生产的关键工序之一，对电池的电化学性能有着直接的影响。通过化成，电池内部的各种材料和组件达到更加稳定和均匀的状态，从而可以避免出现安全问题，同时也能够提高电池的容量、循环寿命和性能稳定性。

2、由于锂离子电池的电解液中除了锂盐和溶剂外，还存在各种功能性添加剂，因此化成过程涉及的反应非常复杂，主要是电解液在负极材料的表面发生还原分解，生成固体电解质界面膜(sei膜)和副产物气体，其中副产物气体的存在影响锂离子电池的性能，因此需要及时排出。化成过程初期中产生的副产物气体首先以微小气泡形式附着在负极颗粒表面，然后随着化成的进行产生气体量逐渐增多，微小气泡不断长大，开始互相接触和合并长大；随着气体量进一步增大，气泡持续长大，较大的气泡依靠内部或外界压力冲开隔膜与极片的间隙，逐渐在二者间隙处聚集，并向压力较低的极片边缘扩展；当气泡扩展至边缘与外界连通，便形成了稳定的气体溢出通道(气路)，此后气体沿着这些通道不断从电解液中溢出。在金属壳结构的锂离子电池的化成中，通过对注液孔抽真空及时地将溢出气体排出壳体，而软包锂离子电池化成过程中则需要对电池施加压力将气体挤压排至气袋中。

3、目前主流的软包锂离子电池化成工艺是将软包锂离子电池采用夹板进行夹持，然后对夹板施加一定的压力进行定压力化成，化成过程中极片间隙固定，当电池产气量较少不足以形成排气气道时，气体将残存在极片和隔膜间形成气泡。这些气泡会残存在隔膜和极片间影响锂离子电池脱嵌锂反应，使电池产生黑斑、析锂现象，进而减小锂离子电池的容量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种软包电池的化成方法，以解决现有软包电池化成方法在电池产气量不足时气体容易残存在极片和隔膜间形成气泡的问题。

2、为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种软包电池的化成方法，包括以下步骤：

4、1)将待化成的软包电池在加压条件下进行搁置后，进行至少一次的充电-搁置-放电-搁置处理或进行至少一次的充电-搁置处理；

5、在进行至少一次的充电-搁置处理时，在进行的所有充电-搁置处理中，至少一次充电-搁置处理中的搁置处理包括交替进行的第一压力搁置阶段和第二压力搁置阶段，所述第二压力搁置阶段的压力大于第一压力搁置阶段的压力；

6、2)将步骤1)处理后的软包电池在加压条件下充电至截止电压后进行搁置。

7、本发明的软包电池的化成方法，在除最后依次充电处理外的其他充电处理后增加放电处理，利用离子电池在充放电时，负极片存在嵌锂、脱嵌锂过程，对应负极片厚度也会发生变厚、变薄的变化，从而实现正负极片、隔膜间间隙的变化，模拟呼吸动作，以便残存的气体排出，减少气体残留在正负极之间产生的黑斑问题；或在充电处理后的搁置过程改变对离子电池施加的压力模拟呼吸动作，使气体顺畅的排出，减少气体残留在正负极之间产生的黑斑问题。

8、本发明的软包电池为软包摇椅式二次电池，如软包碱金属离子电池，所述软包碱金属离子电池为软包锂离子电池或软包钠离子电池。

9、进一步地，所述待化成的软包电池是在软包电池注液封装后经过40～50℃的高温搁置处理12～48h得到，例如在45℃高温搁置12～48h。

10、进一步地，步骤1)中，将待化成的软包电池在加压条件下进行搁置后，进行至少一次的充电-搁置-放电-搁置处理；所述充电-搁置-放电-搁置处理中，至少在充电处理过程、放电处理过程和放电处理后的搁置处理过程中进行对软包电池施加压力，且放电处理过程中施加的压力大于或等于充电处理过程中施加的压力。可以理解的是，所述充电-搁置-放电-搁置处理是将软包电池依次进行充电处理、搁置处理、放电处理和搁置处理。

11、进一步地，步骤1)中，所述充电-搁置-放电-搁置处理中，放电处理前的搁置处理过程中对软包电池施加压力或不施加压力，施加压力时，施加的压力小于或等于充电处理过程中施加的压力；这样处理有利于残存的气泡位置移动、团聚、乃至排出。

12、进一步地，步骤1)中，所述充电-搁置-放电-搁置处理中，充电处理过程中施加的压力为0.5～12kgf·cm-2，例如为3kgf·cm-2，放电处理过程施加的压力为0.5～12kgf·cm-2，例如为3～6kgf·cm-2；放电处理过程施加的压力大于或等于充电处理过程中施加的压力。将充电-搁置-放电-搁置处理中，充电处理和放电处理施加的压力控制在上述范围使极片间压力发生变化，有利于残存的气泡位置移动、团聚、乃至排出。

13、进一步地，步骤1)中，充电-搁置-放电-搁置处理中，放电处理前的搁置处理过程中施加压力时，施加的压力不超过3kgf·cm-2，例如为0.5～3kgf·cm-2，放电处理后的搁置处理过程中施加的压力为0.5～12kgf·cm-2，例如为3kgf·cm-2。例如放电处理后进行的搁置处理的压力与充电处理的压力相同。

14、进一步地，步骤1)中，所述充电-搁置-放电-搁置处理进行的次数在2次以上，第一次充电-搁置-放电-搁置处理中，充电处理的充电电流为0.02～0.5c，例如为0.05c。

15、进一步地，所述充电-搁置-放电-搁置处理中，充电处理为恒流充电处理，充电处理的电流为0.02～0.5c，充电处理的截止电压为3.2～3.65v，例如为3.3～3.4v。

16、进一步地，所述充电-搁置-放电-搁置处理中，放电处理为恒流放电处理，放电处理的电流为0.5～2c，例如为0.5～1c，放电处理的截止电压为1.5～2.5v，例如为2.0v。采用大电流放电，将电池电量放空，使极片间压力、间隙在短时间内发生最大变化，有利于残存的气泡位置移动、团聚、乃至排出。

17、进一步地，步骤1)中，所述充电-搁置-放电-搁置处理进行的次数在2次以上，所有充电-搁置-放电-搁置处理中充电处理的电流按照充电-搁置-放电-搁置处理进行的顺序依次增大；逐渐增大恒流充电处理时的电流，进而逐步缩短极片间压力、间隙的变化时时间，有利于残存的气泡位置移动、团聚、乃至排出。

18、进一步地，步骤1)中，在所述充电-搁置-放电-搁置处理中，放电处理前进行的搁置处理的时间为1～10min，例如为2min；放电处理后进行的搁置处理的时间为2～5min。

19、进一步地，步骤1)中，在进行所述充电-搁置-放电-搁置处理前进行搁置的时间为1～10min，例如为1min；压力为0.5～12kgf·cm-2，例如与步骤1)中充电-搁置-放电-搁置处理中充电处理的压力相同。

20、进一步地，步骤2)中，充电处理和搁置处理过程中施加的压力为0.5～12kgf·cm-2，例如为3kgf·cm-2。例如步骤1)中，将待化成的软包电池在加压条件下进行搁置后，进行至少一次的充电-搁置-放电-搁置处理时，步骤2)中，充电处理和搁置处理的压力与步骤1)中充电-搁置-放电-搁置处理中充电处理的压力相同。例如步骤1)中，将待化成的软包电池在加压条件下进行搁置后，进行至少一次的充电-搁置处理时，步骤2)中，充电处理和搁置处理的压力与步骤1)中充电-搁置处理中充电处理的压力相同。

21、进一步地，步骤1)中，将待化成的软包电池在加压条件下进行搁置后，进行至少一次的充电-搁置-放电-搁置处理时，步骤2)中，充电处理的电流小于或等于步骤1)中最后一次进行充电-搁置-放电-搁置处理时充电处理的电流。例如，步骤2)中，充电处理的电流为0.02～0.5c，例如为0.3～0.5c，截止电压为3.2～3.65v，例如为3.4～3.45v。步骤2)中，搁置处理的时间为1～10min，例如1min。

22、进一步地，步骤1)中，在将待化成的软包电池在加压条件下进行搁置后，进行两次以上的充电-搁置处理；包括交替进行的第一压力搁置阶段和第二压力搁置阶段的充电-搁置处理中，第一压力搁置阶段的压力不大于充电处理的压力，第二压力搁置阶段的压力不小于充电处理的压力。可以理解的是，所述充电-搁置处理是先将软包电池进行充电处理，再进行搁置处理。

23、进一步地，所述第一压力搁置阶段的压力小于或等于0.5kgf·cm-2，压力优选为小于或等于3kgf·cm-2，例如为0kgf·cm-2。所述第二压力搁置阶段的压力为0.5～12kgf·cm-2，优选为0.5～6kgf·cm-2。将第一压力搁置阶段和第二压力搁置阶段的压力分别控制在上述范围使极片间压力、间隙在短时间内发生变化，有利于残存的气泡位置移动、团聚、乃至排出。

24、进一步地，所述充电-搁置处理中，充电处理的压力为0.5～12kgf·cm-2，例如为3kgf·cm-2。

25、进一步地，所述第二压力搁置阶段的时间小于或等于第一压力搁置阶段的时间；例如第二压力搁置阶段的时间为1～2min，例如为1min，第一压力搁置阶段的时间为1～2min，例如为2min。

26、进一步地，包括交替进行的第一压力搁置阶段和第二压力搁置阶段的充电-搁置处理中，第一压力搁置阶段的压力不大于充电处理的压力，第二压力搁置阶段的压力不小于充电处理的压力；充电-搁置处理中的搁置处理的第一压力搁置阶段和第二压力搁置阶段交替进行时，以第一压力搁置阶段开始，并以第一压力搁置阶段结束；步骤1)中，最后一次进行的充电-搁置处理中，搁置处理的压力大于充电处理的压力；这样处理使极片间压力、间隙在短时间内发生变化，有利于残存的气泡位置移动、团聚、乃至排出。

27、进一步地，步骤1)中，所述充电-搁置处理中的充电处理为恒流充电处理，截止电压为3.2～3.65v，例如为3.3～3.4v。

28、进一步地，步骤1)中，将待化成的软包电池在加压条件下进行搁置后，进行两次以上的充电-搁置处理，在进行的所有充电-搁置处理中，至少一次充电-搁置处理中的搁置处理包括交替进行的第一压力搁置阶段和第二压力搁置阶段，并且至少一次在包括交替进行的第一压力搁置阶段和第二压力搁置阶段的充电-搁置处理后进行的充电-搁置处理中的搁置处理在高于充电处理的压力下进行，例如在压力为6kgf·cm-2的条件下进行。