正極鎳鈷錳酸鋰體系軟包裝動力鋰離子電池的化成方法與流程

2023-11-02 10:15:31 1

本發明屬於鋰離子電池製造工藝領域，尤其是涉及一種正極鎳鈷錳酸鋰體系軟包裝動力鋰離子電池的化成方法。

背景技術：

軟包裝鋰離子電池化成：電池中活性物質藉助於第一次充電轉化成具有正常電化學作用的物質，同時使負極形成有效的SEI膜。如果SEI膜形成不穩定或緻密度不夠，電解液會繼續分解；在鋰離子電池的電化學反應中，SEI膜對電池的各項性能起著至關重要的角色。因此，軟包裝鋰離子電池的化成制度對電池性能而言非常重要。

負極活性材料石墨化碳材料在0.8V(vs.Li+/Li)開始形成SEI膜，在0.25V-0V在負極插嵌鋰，因此負極電位在0.2V-0.V(vs.Li+/Li)區間充放電制度對於鋰離子電池的化成非常重要。

在現有技術中，只提出了大電流加壓的化成模式的概念，比較籠統；並且同一壓力範圍內搭配不同的電流方式和溫度，會形成不同的鋰離子電池SEI膜，對電池性能有較大影響。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明旨在提出一種正極鎳鈷錳酸鋰體系軟包裝動力鋰離子電池的化成方法，以形成較好SEI膜，使鋰電池的整體性能達到最佳狀態。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種正極鎳鈷錳酸鋰體系軟包裝動力鋰離子電池的化成方法，電池正極活性材料為鎳鈷錳酸鋰體系，負極活性材料為石墨，電池靜置過程中，施加化成壓力，化成溫度高於常溫。

進一步的，所述化成溫度為45-50℃，所述化成壓力為1Mpa-1.6Mpa，時間為10-60min。

進一步的，電池靜置後，採用0.2C-0.3C的電流恆流充電，時間為30-40min。

進一步的，恆流充電後，電池以0.4C-0.5C的電流充電至4.2V後恆壓充電，當電流減小至0.02C時充電終止。

相對於現有技術，本發明所述的正極鎳鈷錳酸鋰體系軟包裝動力鋰離子電池的化成方法具有以下優勢：正極活性材料為鎳鈷錳酸鋰體系，負極活性材料為石墨，採用疊片軟包裝外殼工藝製成的動力鋰離子電池，可形成較好SEI膜，電池整體性能達到最佳狀態。

附圖說明

圖1為本發明實施例所述的豎式加壓加溫結構示意圖；

圖2為本發明實施例所述的三種方案效果對比圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖來詳細說明本發明。

化成溫度，是指採用高溫方式，加速離子的擴散，保證在大電流下電子與離子迅速結合。當化成溫度過低時，因採用電流較大，離子速度無法達到與電子匹配速度，對SEI膜形成有影響；當化成溫度過高時，對電解液和材料及後期性能均有影響。

化成壓力，是指在電池表面增加一定豎式壓力，保證電池正負極界面接觸均勻性，促使電子均勻分布。豎式加壓加溫結構示意圖如圖1。當電芯表面壓力過小時，極片接觸不夠均勻充分，這與傳統的化成方式相同；當電芯表面壓力過大時，電極表面的電解液被擠出，離子濃度降低，不利於SEI膜形成。若在電芯兩面加入恆壓壓力，可消除充電狀態下極化影響，使SEI膜形成達到最佳。

化成電流：因化成溫度不同，離子速度不同，所以需要匹配不同電流才能保證形成符合要求的SEI膜。

本發明技術方案中，為使SEI膜形成達到最佳，選取合適的化成溫度、化成電流和化成壓力對鋰離子電池進行化成。

一種正極鎳鈷錳酸鋰體系軟包裝動力鋰離子電池的化成方法，電池為正極活性材料為鎳鈷錳酸鋰體系，負極活性材料為石墨，採用疊片方式製成的芯包，裝入軟包裝外殼中的二次鋰離子電池，在電池靜置過程中，施加化成壓力，化成溫度高於常溫。

其中，所述化成溫度為45-50℃，所述化成壓力為1Mpa-1.6Mpa，時間為10-60min。

其中，電池靜置後，採用0.2C-0.3C的電流恆流充電，時間為30-40min。

其中，恆流充電後，電池以0.4C-0.5C的電流充電至4.2V後恆壓充電，當電流減小至0.02C時充電終止。

本實施例中同時提供了三種方案，對比這三種方案的電池性能。

方案一：以本發明技術方案中的條件作為化成條件，化成溫度為45-50℃，化成壓力為1Mpa-1.6Mpa，電流為0.2C-0.3C。

方案二：採用不在發明條件內壓力溫度電流進行化成條件(例溫度60-70℃，壓力0.6-1Mpa，電流0.05C-0.2C。

方案三：採用傳統的化成條件(常溫無壓力)

電池性能對比，結果如下:

1、界面比較：方案三因接觸不好，極片表面會有氣泡阻礙離子傳輸，方案二因電流、溫度、壓力匹配值不佳，負極表面會有浮鋰產生，方案二界面均勻良好無死區。

2、高溫循環：將方案一、二、三中的電池在高溫(45℃)環境下進行容量循環測試，測試方法：電池以1C恆流恆壓充電至4.2V,截止電流0.02C,再以1C放電至2.75V，重複循環，進行電池容量衰減對比。圖2為高溫循環結果對比圖。從對比結果可以看出，方案一優於其它方案。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。