本发明涉及一种软包锂离子电池的化成方法，特别涉及一种提高含硅软包锂离子电池循环稳定性的化成方法，其是通过阶梯式充电预化成和两次充放电修复sei膜的方式，提高含硅软包锂离子电池循环稳定的技术。
背景技术：
1、随着对高能量密度锂离子电池需求的不断提升，负极石墨掺硅已成为必然的趋势。硅负极理论容量高达4200mah/g，嵌锂电位高于石墨可有效解决石墨嵌锂电位低、易析锂问题。尽管硅碳负极具有较高的克容量，但负极中的硅在于锂合金化的过程中的体积膨胀较大，较高的膨胀率会不断破坏负极表面的固态电解质膜(sei膜)，致使锂离子电池在充放电过程中不断损坏或修复sei膜，造成电解液、活性锂离子的消耗，从而造成电池循环稳定性、一致性差等问题。为了解决石墨、硅碳的膨胀导致循环不稳定，业内提出了较多的解决方案，尤其是针对其化成阶段方面提出了较多的解决方案。化成是锂离子电池生产过程中的重要工序，化成使在负极表面形成一层sei膜，形成均匀和稳定的sei膜能够很好的适应锂离子的嵌入和脱出所引起的体积膨胀。
2、cn108258347b提出采用分阶段的控制充电的上限电压、在电池外部施加机械外压、在电池内部施加负压三种手段，来控制硅基负极在充放电过程中体积的均匀变化，虽能解决硅基负极在锂离子软包电池中的褶皱问题，但其过程采用多次抽真空，部分电解液会被抽出，一方面会造成电池缺液，另一方面过大的注液量会造成电解液的浪费。同样的，cn115425309a、cn115986218a针对高镍三元/硅碳体系也提出了多次排气-注液-化成或者多次排气-多次注液-化成工艺，一方面考虑了高镍三元化成阶段产气量大，解决电池的排气的问题，另一方面解决了硅碳负极电解液消耗量大的问题。但两种方法同样也对电解液造成浪费，且多次切割气袋抽气、注液，故其单颗电池的铝塑膜使用量大于工业化规模生产，提高电池成本，不适用于工业化规模生产。
3、为了在化成时生成致密的sei膜、提高其循环性能，业内还在化成时增加放电工序。如cn108539305b通过在3.60v和3.70v处增加一步放电过程，但对于含硅电池而言，硅碳负极在满电状态时达到其膨胀最大值，硅的膨胀过程会造成sei膜的破裂、重组、重新修复，消耗电解液及锂盐。cn112510265a虽然经历了一次满充电-放电过程，但其放电至50％～70％soc，随后高温热压，化成即结束。该方法没有对硅碳负极膨胀造成的sei膜破裂进行充电修复，而sei膜则会在二封之后，充电过程进行重新修复过程，这将会造成电解液的消耗，一定程度上会影响到电池的循环稳定性、一致性。cn116914291a公布了一种通过采集样品电池荷电状态soc的变化与其负极极片膨胀率p的数据来确定化成工艺的方法，在常温下进行预充处理，经过陈化后，进行高温化成，该方法考虑了电极膨胀过程，但是由于采用的是人工拆解极片进行测量负极极片膨胀，存在较大测试误差等，因而会造成电压区间的不准确等。
4、综上，目前对于含硅软包锂离子电池的化成方法，存在单颗电池铝塑膜耗量大、电解液注液量较大、保液系数较低，工艺复杂，sei膜不稳定、电池循环稳定性差、电池一致性差，不利于工业化推广等诸多缺点。因此，目前对于含硅锂离子电池，尤其是软包电池而言，急需一种能够易于工业化推广、方便各种大小型企业应用的化成方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种设计合理、化成时间较短、工艺过程简单、易于推广的化成方法。按照本发明方法设计得到的电池，其注液量少、保液系数高、电池表面平整，电池硬度好，sei膜均匀、致密且不易破碎，同时获得的含硅软包锂离子电池具有首次效率高、循环稳定性好、电池一致性好、日历寿命优异等优点。
2、为达到上述目的，本发明公开的技术方案如下：
3、一种提高含硅软包锂离子电池循环稳定性的化成方法，包括以下步骤：
4、第一步：样品电池的预化成：
5、(1)取批量生产上若干个电池作为样品电池进行烘烤，烘烤后采用卡尔费休水分测试仪测试烘烤后的电池水份含量，计为h1；电池的设计容量计为q1；将烘烤完成的电芯由烘烤箱转移至手套箱中进行注液；随后，将电池进行活化；
6、(2)将充分活化好的样品电池放入夹具化成设备中，升温至60～80℃，以阶梯分段方式进行热压化成，其化成工艺如下：
7、第一阶段：对电池表面施加压力p1，以电流i1恒流充电至电压u1，充电时间为t1；
8、第二阶段：电池表面压力增加至p2，以电流i2恒流充电至电压u2，充电时间为t2；搁置5min，预化成结束；
9、(3)收集样品电池在充电过程中的充电容量q与对应的电压v数据，将电压v和容量q数据导入到origin绘图软件中，以电压v为x轴，容量q为y轴，经过软件处理，绘制化成过程的微分差容曲线(dq/dv-v)；取微分差容曲线(dq/dv-v)在1.50～3.00v电压区间中第一个反应峰从出现至结束时对应的电压值，依次记作v1、v2，该电压区间为电池中水的分解电压区间；同样的，观察3.00～4.50v电压段dq/dv-v峰的变化，取最高峰值从出现至结束时对应的电压值，依次记作v3、v4，该电压区间为锂离子从正极快速脱出并嵌入负极的电压区间；
10、第二步：批量电池化成及老化：
11、(4)将批量生产的电池进行烘烤，烘烤后采用卡尔费休水分测试仪测试烘烤后的软包电池水份含量，计为h2；随后将烘烤完成的电芯由烘烤箱移入手套箱中进行注液，并按照样品电池的工艺进行注液、活化；
12、(5)将充分活化好的样品电池放入夹具化成设备中，升温至45～80℃，以阶梯分段方式进行热压化成，其化成工艺如下：
13、第一阶段：对电池表面施加压力p3，以电流i3恒流充电至电压u3，充电时间为15～30min；静置5min；
14、第二阶段：电池表面压力增加至p4，以电流i4恒流充电至电压u4，充电时间为10～60min；
15、第三阶段：电池表面压力增加至p5，以电流i5恒流恒压充电至电压u5，截止电流i6，充电时间为30～120min，搁置5min，化成结束；
16、(6)电池化成结束后，利用化成柜对第一阶段电池充电结束后的结束电压进行全检筛选，对电压低于v2的电池判定为水份含量超标电池，挑出并做好区分，标记b品电池；电压大于或者等于v2的电池为水份含量合格的电池，标记为a品电池；
17、(7)随后将化成后的电池放入高温老化房中进行高温老化，待高温老化结束后，进行常温老化；
18、第三步：sei膜再次修复、重组阶段；
19、(8)将老化后的a品电池放入夹具化成设备中进行充放电，首先将热压化成温度设置为40～60℃，电池表面施加的压力p6，具体工艺如下：
20、第一阶段：以电流i7恒流恒压充电至电压u6，截止电流i8，充电时间为60～180min；静置5min；
21、第二阶段：以电流i9恒流放电至电压u7，时间为10～180min；静置5min；
22、第三阶段：以电流i10恒流充电至电压u8，时间为10～90min；静置5min；
23、第四阶段：以电流i11恒流放电至电压u9，时间为10～90min；静置5min；
24、第五阶段：以电流i12恒流恒压充电至电压u10，截止电流为i13，时间为10～90min；静置5min；
25、(9)将步骤(8)得到的电池进行抽气、二封、切边等电池后续制备工序，获得半成品电池；
26、(10)将步骤(9)获得的半成品电池放入常温老化房中进行老化，老化温度为20～30℃，老化时间为24～48h，最终获得成品电池。
27、进一步地，步骤(1)中，电池的设计容量q1为0.5～10ah；正极为钴酸锂，镍钴锰酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂，磷酸锰铁锂中的一种或者任意几种的混合，正极单面面密度为140～250g/m2；负极为硅碳负极，其中纳米硅的含量为1％～15％；
28、所取样品电池的水份含量h1为200～400ppm；电解液添加剂氟代碳酸乙烯酯fec的含量为5％～20％(vol)，乙烯碳酸酯vc的含量为1％～10％(vol)；电解液注液系数为2.1～3.6g/ah；活化温度为40～65℃，时间为12～48h。
29、进一步地，步骤(2)中，电池表面压力p1＝(10％～40％)*p2，p2＝1～8mpa/pcs，充电电流i1为0.01～0.03c，充电电流i2为0.1～0.5c；充电电压u1为3.0～3.30v，充电电压u2为4.20～4.50v；充电时间t1为15～30min，充电时间t2为80～800min。
30、进一步地，步骤(3)中，v1为1.50～3.00v，v2为1.50～3.00v，v3为3.50～4.20v，v4为3.50～4.20v。
31、进一步地，步骤(4)中，电池的水份含量h2为100～150ppm。
32、进一步地，步骤(5)中，电池表面压力p3＝(10％～40％)*p5，p4＝(40％～90％)*p5，p5＝1～12mpa/pcs，充电电流i3为0.01～0.03c，电压u3＝v2为1.50～3.00v，充电电流i4为0.1～0.5c，u4＝v4为3.50～4.20v，充电电流i5为0.3～1.0c，截止电流i6为0.05～0.5c，充电电压u5为4.20～4.50v。
33、进一步地，步骤(6)中，v2为1.50～3.00v。
34、进一步地，步骤(7)中，高温老化的老化温度为40～60℃，老化时间为36～96h；常温老化的老化温度为20～30℃，老化时间为12～36h。
35、进一步地，步骤(8)中，电池表面的压力p6为1～6mpa/pcs；电流i7为0.6～1.5c，充电截止电流i8为0.05～0.2c，电压u6为4.20～4.50v，放电电流i9为0.7～1.5c，放电截止电压u7为2.50～4.20v，充电电流i10为1.0～2.0c，u8为4.20～4.50v；放电电流i11为0.7～2.0c，放电截止电压u9为2.45～4.20v；充电电流i12为1.0～2.0c，充电截止电流i13为0.05～0.3c，充电电压u10为3.8～4.30v。
36、同现有技术相比，本发明具有以下优点：
37、(1)本发明优先对特定水份含量的样品电池进行预化成，通过对化成的容量、电压曲线进行微分差容(dq/dv-v)分析，一方面确定了水的分解电压，为后续确定批量电池在化成阶段挑选水份含量超标的电池提供数据支持，另一方面，该法确定了正负极嵌/脱锂的反应电压等信息，为化成工艺的确定提供科学指导基础，避免了现有技术中不同电池体系使用同一种化成工艺的弊端；同时，本发明依据不同的材料体系确定出不同的化成工艺，使得正负极sei膜更加的均匀致密，提升了循环稳定性；
38、(2)本发明对批量生产的电池在化成阶段增加了电压筛选过程，其目的是将水份不合格的电池挑选出来，从而根本上避免电池因烘烤不充分、电池从烘烤房至手套箱、手套箱内部停留等周转过程造成电池水份含量超标的问题。因此，采用该方法在电池化成完成后，提前挑选、剔除水份含量不合格的电池，保证了电池的循环稳定性、出货品质和质量的稳定。
39、(3)本发明在电池老化后增加了sei膜再修复重组的两次充电放电工序，该工序能够让硅碳负极在满充电的过程中膨胀达到极大值，并经过多次充放电过程中对sei膜进行修复重组，该过程一方面提高了含硅负极sei膜的均匀度、致密度，同时能够避免了二封后sei修复重组造成的电解液缺失问题。此外，该过程还能够在不增加注液系数、二次注液工序的情况下提升电池的保液系数，从而减少了单位电池电解液、铝塑膜的损耗，降低了电池的生产成本。因而采用本案方法所获得的含硅软包锂离子电池具有注液量少、保液系数高、电池表面平整，电池硬度好，sei膜均匀、致密且不易破碎、循环稳定性好等优点。