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CN109037815A - 一种磷酸铁锂电池的化成方法 - Google Patents

一种磷酸铁锂电池的化成方法 Download PDF

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CN109037815A CN201811109967.8A CN201811109967A CN109037815A CN 109037815 A CN109037815 A CN 109037815A CN 201811109967 A CN201811109967 A CN 201811109967A CN 109037815 A CN109037815 A CN 109037815A
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China
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temperature
battery
maintains
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temperature aging
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王兆栋
张宝
江家嘉
余刚
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Gotion High Tech Co Ltd
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Gotion High Tech Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种磷酸铁锂电池的化成方法，首先将注液后完成高温浸润的电池流转到化成设备，首先进行静置，然后一次化成后再将电池流转到高温老化房进行一次高温老化；然后将一次高温老化后的电池流转到化成设备，首先进行静置，然后进行二次化成，最后将电池流转到高温老化房进行二次高温老化。本发明在进入化成设备时先将电池进行静置，保证前期SEI膜形成的过程中温度的稳定性；本发明在VC等添加剂初步还原形成SEI膜后进行一次高温老化，再完成后续的化成及二次高温老化，双重老化保证SEI膜形成的稳定性及完备性。

Description

一种磷酸铁锂电池的化成方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体是一种磷酸铁锂电池的化成方法。
背景技术
随着锂离子电池的广泛应用，各项性能优异且循环寿命长的锂离子电池越来越受到人们的欢迎。在锂离子电池的生产过程中，需要对完注液的电池进行初次预激活和稳定化，也就是最后的化成-老化工序，对锂离子电池的各项性能及循环寿命有至关重要的影响。
化成就是对制造出来的锂离子电池进行一次小电流的充电，对电极活性物质进行激活，并且在碳负极与电解液的相界面上形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，即固体电解质相界面或称SEI膜。老化就是经过第一次充电化成后的电池放置在常温或者高温且干燥的环境下进行老化，老化的目的主要有三个方面：1、SEI膜紧密且孔隙小的结构重组转变成宽松多孔的结构；2、老化后电池的电压更准确稳定；3、电解液能够进一步对极片进行浸润，有利于电池性能的稳定。
相关研究认为SEI由VC等添加剂、EC和PC等溶剂、痕量水及HF等与Li+反应形成的一系列有机锂盐和无机锂盐覆盖在负极石墨表面，相关研究表明在化成充电过程中，首先VC等成膜添加剂先于PC、EC等溶剂在2.4V～2.8V(全电池)发生还原反应形成一定厚度的SEI膜以防止PC与Li+共嵌入石墨，对电池容量、寿命等电性能产生至关重要的影响；电压进一步升高，EC等溶剂发生还原反应形成完备的SEI膜，然后进行老化得到稳定的SEI膜。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种磷酸铁锂电池的化成方法，使得磷酸铁锂电池在经过化成后形成稳定有效的SEI膜。
本发明的技术方案为：
一种磷酸铁锂电池的化成方法，具体包括有以下步骤：
(1)、将注液后完成高温浸润的电池流转到化成设备，首先进行静置，然后采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为2.8V；
(2)、将电池流转到高温老化房进行一次高温老化；
(3)、将一次高温老化后的电池流转到化成设备，首先进行静置，然后采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电,充电截至电压设定为3.2V,最后采用0.05-0.2C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为3.3V；
(4)、将电池流转到高温老化房进行二次高温老化；
(5)、将电池进行抽真空排气、补液及封口完成电池制作，最后进行后续容量筛选及电性能抽检测试。
所述步骤(1)中，电池静置时间为1-2h，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃。
所述步骤(2)中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃，一次高温老化时间为4-8h。
所述步骤(3)中，电池静置时间为1-2h，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃。
所述步骤(4)中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃，二次高温老化时间为6-12h。
所述步骤(5)中，抽真空排气的时间为300s，真空度＜-95KPa。
本发明的优点：
(1)、本发明完成电解液高温浸润的电芯温度高于环境温度，在进入化成设备时先将电池静置到环境温度，保证前期SEI膜形成的过程中温度的稳定性；
(2)、通过掌握及深入分析SEI膜的形成机理，本发明在VC等添加剂初步还原形成SEI膜后进行一次高温老化，再完成后续的化成及二次高温老化，双重老化保证SEI膜形成的稳定性及完备性；
(3)、本发明完成一次高温老化的电池在进入化成设备时先将电池静置到环境温度，保证前期SEI膜形成的过程中温度的稳定性；
本发明使锂电池形成的SEI膜更加稳定及完备，可以提高电池循环寿命及存储性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种磷酸铁锂电池的化成方法，具体包括有以下步骤：
(1)、将注液后完成高温浸润的电池流转到化成设备，首先静置1-2h，然后采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为2.8V；其中，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃
(2)、将电池流转到高温老化房进行一次高温老化4-8h；其中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃；
(3)、将一次高温老化后的电池流转到化成设备，首先静置1-2h，然后采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电,充电截至电压设定为3.2V,最后采用0.05-0.2C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为3.3V；其中，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃；
(4)、将电池流转到高温老化房进行二次高温老化6-12h；其中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃；
(5)、将电池于真空度＜-95KPa的环境下进行抽真空排气300s、补液及封口完成电池制作，最后进行后续容量筛选及电性能抽检测试。
实施例2
一种磷酸铁锂电池的化成方法，具体包括有以下步骤：
(1)、将注液后完成高温浸润的电池流转到化成设备，采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为2.8V；其中，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃
(2)、将电池流转到高温老化房进行一次高温老化4-8h；其中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃；
(3)、将一次高温老化后的电池流转到化成设备，采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电,充电截至电压设定为3.2V,最后采用0.05-0.2C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为3.3V；其中，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃；
(4)、将电池流转到高温老化房进行二次高温老化6-12h；其中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃；
(5)、将电池于真空度＜-95KPa的环境下进行抽真空排气300s、补液及封口完成电池制作，最后进行后续容量筛选及电性能抽检测试。
实施例3
(1)、将注液后完成高温浸润的电池流转到化成设备，首先静置1-2h，然后采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电,充电截至电压设定为3.2V,最后采用0.05-0.2C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为3.3V；其中，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃；
(2)、将电池流转到高温老化房进行高温老化6-12h；其中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃；
(3)、将电池于真空度＜-95KPa的环境下进行抽真空排气300s、补液及封口完成电池制作，最后进行后续容量筛选及电性能抽检测试。
实施例4
(1)、将注液后完成高温浸润的电池流转到化成设备，采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电,充电截至电压设定为3.2V,最后采用0.05-0.2C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为3.3V；其中，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃；
(2)、将电池流转到高温老化房进行高温老化6-12h；其中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃；
(3)、将电池于真空度＜-95KPa的环境下进行抽真空排气300s、补液及封口完成电池制作，最后进行后续容量筛选及电性能抽检测试。
将实施例1-4的电池进行1C常温循环电性能测试及55℃满电高温存储测试,测试结果统计如下表：
从上表的实验结果可知，采用实施例1即采取化成前静置降温及两次老化工艺的电池循环寿命及存储性能明显改善。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：
（1）、将注液后完成高温浸润的电池流转到化成设备，首先进行静置，然后采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为2.8V；
（2）、将电池流转到高温老化房进行一次高温老化；
（3）、将一次高温老化后的电池流转到化成设备，首先进行静置，然后采用0.01-0.02C的倍率电流进行充电, 充电截至电压设定为3.2V,最后采用0.05-0.2C的倍率电流进行充电，充电截至电压设定为3.3V；
（4）、将电池流转到高温老化房进行二次高温老化；
（5）、将电池进行抽真空排气、补液及封口完成电池制作，最后进行后续容量筛选及电性能抽检测试。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于：所述步骤（1）中，电池静置时间为1-2h，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于：所述步骤（2）中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃，一次高温老化时间为4-8h。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于：所述步骤（3）中，电池静置时间为1-2h，化成设备的环境温度维持在25-30℃，环境露点温度维持在＜-20℃。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于：所述步骤（4）中，高温老化房的环境温度维持在40-45℃，环境露点温度维持在＜-40℃，二次高温老化时间为6-12h。
6.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的化成方法，其特征在于：所述步骤（5）中，抽真空排气的时间为300s，真空度＜-95KPa。
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