锂离子电池的化成方法及锂离子电池与流程

本发明属于电池化成领域，具体涉及一种锂离子电池的化成方法及锂离子电池。

背景技术：

1、目前锂离子电池的充电截止电压一般为4.2v,4.35v,4.4v,4.45v,4.48v，化成工艺为不同类型的半电化成工艺，化成的截止电压为3.6-3.9v，此时电池荷电状态为55％-65％，但是随着正负极材料的不断优化，高能量密度软包锂离子电池的需求不断加大，对化成工艺的参数需求也相应提高。高能量密度电池在设计结构时一般会充分提高电池内部空间利用率，在此基础上使用原有化成工艺参数的电池在分容后存在较高比率的顶底部月牙鼓起形变不良和大面积的厚度超标不良，会导致降低电池评级和增加报废风险，同时电池的高温存储性能和循环性能也会受到影响，在客户的使用过程中存在电池鼓起失效的风险，大大影响电池的使用寿命。

2、现有技术的化成工艺多为第一电流恒流充电，第二电流恒流充电，第三电流恒流放电的三段式化成工艺，化成温度40℃-85℃，化成压强0.3-1.4mpa,此化成工艺存在第二电流恒流充电至截止电压后电池电态低，无法有效释放材料应力，无法避免负极材料高形变反弹导致的顶底部起鼓问题,电池性能存在高温存储厚度不良和循环次数低，影响电池寿命问题。

3、cn 114335772 a采用了增加呼吸式充放电循环的化成工艺，化成充放电循环数为三到六个，缺点是化成时间大幅度增加，降低了化成工艺效率，多次化成充放电循环对电池保液量有负面影响。

4、cn 106684457 a采用了更改充电截止电压至4.5-4.85v的化成工艺，但是电池的上限电压，下限电压一般根据所选择的正极体系和负极体系而定，并且匹配相应的耐高压电解液以组成高电压电池体系，此化成方法无法广泛应用且原材料价值较高，截止电压升高会影响电池的首次充放电效率，提高电池内阻，对电池循环性能也有一定负面影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种锂离子电池的化成方法及锂离子电池。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种锂离子电池的化成方法，其特征在于，包括下述步骤：

4、1)将注液工艺后充分浸润电解液的电池静置后放入夹具化成设备；夹紧电池使电池温度和压力均达到化成设备的预设温度和压力，开始化成；

5、2)第一恒流充电以0.1c-0.4c的电流恒流充电2-3min，电池荷电状态小于3％；

6、3)第二恒流充电以0.4c-1c的电流恒流充电5-10min，电池荷电状态小于10％，之后休眠静置1-10min，

7、4)第三恒流充电以0.5c-1.5c的电流恒流充电至电池荷电状态60％-75％，之后休眠静置1-10min，

8、5)第四恒流充电以0.5c-1.5c的电流恒流充电至电池的满电截止电压，

9、6)第五恒压充电以0.01c-0.1c的截止电流恒压充电至电池的满电截止电压，之后休眠静置1-10min，

10、7)第六恒流放电以0.5c-1.5c的电流恒流放电至电池荷电状态55％-65％，之后休眠静置1-10min，待化成流程结束后对电池进行冷压步骤。

11、步骤1)中化成设备的预设温度和压力为：预设化成温度为80℃±3℃-95℃±3℃，预设化成设备夹紧压强为0.3-1.4mpa，预设冷压温度为5℃±3℃-25℃±3℃，预设冷压时间4-6min。

12、步骤1)中的预设化成温度为90℃±3℃，预设化成设备夹紧压强为1-1.4mpa，预设冷压温度为15℃，预设冷压时间4min。

13、所述的第一恒流充电电流、第二恒流充电电流以及第三恒流充电电流依次增大。

14、步骤2)中第一恒流充电的充电电流为0.2c；步骤3)中第二恒流充电的充电电流为0.4c。步骤4)中第三恒流充电的充电电流为0.5c；步骤5)中的第四恒流充电电流为0.5c。

15、步骤6)中第五恒压充电的截止电流为0.01c-0.02c，保证电池充电至满电截止电压。

16、步骤6)中第五恒压充电的截止电流为0.02c，保证电池充电至满电截止电压。

17、步骤7)中第六恒流放电的放电电流为1c，保证电池荷电状态为55％-65％出货电态。

18、步骤1)的静置状态为40℃高温静置36-48h或常温静置48-60h。

19、本发明还包括一种所述的锂离子电池的化成方法得到的锂离子电池。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本申请的种锂离子电池的化成方法增加第二电流恒压充电步骤，采取高电态满电化成流程，使电池内部的副反应充分发生，使电池的电性能更加稳定，改善电池分容后的尺寸和外观不良，同时改善电池高温存储和循环性能，

22、本发明的锂离子电池的化成方法具有恒压充电到满电截止电压化成阶段，保证电池经历高电态阶段，释放了极片的内应力，避免电池点后续分容和循环过程中因负极膨胀导致的电池形变，降低了电池在高温存储和循环过程中的厚度膨胀，提升了电池的使用寿命。

23、本发明的化成工艺在高温高压下进行，在sei膜成膜阶段，使用小电流中电流大电流阶梯式恒流充电方式，可以有效调控sei膜的生长速度，保证sei膜的均一稳定性，保证电池的基本容量和后续的倍率，循环，存储等性能，高温高压下又可以保证电池的基本外观不发生明显形变，后续阶段提高电流，缩短了化成时间提高产能。

技术特征：

1.一种锂离子电池的化成方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，步骤1)中化成设备的预设温度和压力为：预设化成温度为80℃±3℃-95℃±3℃，预设化成设备夹紧压强为0.3-1.4mpa，预设冷压温度为5℃±3℃-25℃±3℃，预设冷压时间4-6min。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，步骤1)中的预设化成温度为90℃±3℃，预设化成设备夹紧压强为1-1.4mpa，预设冷压温度为15℃，预设冷压时间4min。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，所述的第一恒流充电电流、第二恒流充电电流以及第三恒流充电电流依次增大。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，步骤2)中第一恒流充电的充电电流为0.2c；步骤3)中第二恒流充电的充电电流为0.4c；步骤4)中第三恒流充电的充电电流为0.5c；步骤5)中的第四恒流充电电流为0.5c。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，步骤6)中第五恒压充电的截止电流为0.01c-0.02c，保证电池充电至满电截止电压。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，步骤6)中第五恒压充电的截止电流为0.02c，保证电池充电至满电截止电压。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，步骤7)中第六恒流放电的放电电流为1c，保证电池荷电状态为55％-65％出货电态。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池的化成方法，其特征在于，步骤1)的静置状态为40℃高温静置36-48h或常温静置48-60h。

10.一种权利要求1-9任一项所述的锂离子电池的化成方法得到的锂离子电池。

技术总结
本发明属于电池化成领域，具体涉及一种锂离子电池的化成方法及锂离子电池。包括下述步骤：1)夹紧电池使电池温度和压力均达到化成设备的预设温度和压力，开始化成；2)第一恒流充电；3)第二恒流充电；4)第三恒流充电；5)第四恒流充电至满电截止电压，6)第五恒压充电至电池的满电截止电压；7)第六恒流放电，待化成流程结束后对电池进行冷压步骤。本发明的锂离子电池的化成方法具有恒压充电到满电截止电压化成阶段，保证电池经历高电态阶段，释放了极片的内应力，提升了电池的使用寿命。

技术研发人员：王一安,李树喜
受保护的技术使用者：天津聚元新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16