一种锂离子电池的高效化成方法与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及锂电池领域，更具体的说是涉及一种锂离子电池的高效化成方法。背景技术：2.针对使用石墨负极的锂离子电池，为了稳定sei、延长电池的使用寿命，处理流程通常是活化、然后小电流0.2c化成、最后老化。在电池注液后，采用0.2c充电电流按照cc-cv充电模式，充电至4.2v，以充电电流达到0.01c，完成化成。整个化成流程耗时近7小时、电池注液——老化共计耗时295～307小时，降低了生产效率，增加了生产成本。技术实现要素：3.有鉴于此，本发明提供了一种锂离子电池的高效化成方法，将电池化成相关联的注液、活化、化成、老化四个重要工序作为一个整体，对电池sei膜、循环寿命进行系统分析、处理，以解决背景技术中存在的问题。4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：5.一种锂离子电池的高效化成方法，包括以下步骤：6.对锂电池注液；7.对注液后的锂电池采用0.01c的电流预充；8.预充后的锂电池进行活化，所述活化是指采用电解液浸润锂电池到极片、隔膜的过程；9.活化后的锂电池分别经过化成、高温老化和低温老化。10.可选的，对锂电池注液采用采用真空、加压、静置循环的注液方式。11.可选的，还包括对注液后的锂电池采用0.01c的电流预充在注液后4小时内完成。12.可选的，对注液后的锂电池采用0.01c的电流预充，具体为：13.采用恒流充电模式、预充电流0.01c、充电时间0.25小时、电压限制为2.9v，如下用f(ia、v、t)表示预充流程、cc表示恒流充电、ia表示充电电流、vmax表示电压最大限制、t表示充电时间：14.f(ia、v、t)＝cc：ia＝0.01c、vmax＝2.9v、t＝0.25h。15.可选的，预充后的锂电池进行活化，具体为：16.控制电芯的活化温度temp：25～35℃，电芯处于竖直方向倒置静置状态，活化时间t在48小时到60小时之间。17.可选的，锂电池化成按照充电电流、电压、时间三因素建立的分段函数关系、阶梯式连续充电模型执行；其中，电芯化成温度维持在25～30℃，先是0.1c电流，充电1小时；再以0.2c电流，充电1.5小时；然后以0.3c小电流，充电1.5小时；最后以0.5c电流，恒流恒压充至4.2v满电状态。18.可选的，锂电池化成总用时≤6小时，用如下函数f(ia、v、t)表示、cc表示恒流充电、cc-cv表示恒流恒压充电、ia表示充电电流、vmax表示电压最大限制、t表示充电时间：[0019][0020]可选的，锂电池高温老化在45℃±3℃环境下，时间t＝72±2小时。[0021]可选的，锂电池常温老化在25℃±2℃环境下，时间t＝24±2小时。[0022]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种锂离子电池的高效化成方法，具有以下有益效果：[0023]1、电池的注液、活化、化成、老化作为整体，系统分析、处理；不再工序之间孤立分析、处理。[0024]2、活化前增加小电流预充工序，有利于减缓电池产气。[0025]3、化成流程用分段阶梯式连续充电进行，节约化成时间、提升化成效果。[0026]4、化成后常温老化时间明显缩短，提高了生产效率。附图说明[0027]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。[0028]图1为本发明的流程示意图。具体实施方式[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，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。[0030]本发明实施例公开了一种锂离子电池的高效化成方法，如图1所示，包含以下步骤：[0031]step1、锂离子电池注液：采用真空+加压+静置循环的下液方式，确保电芯充分吸收电解液。[0032]step2、锂离子电池小电流预充：注液后4小时内完成，目的是将电芯内部分液态水受热变成气态，减缓电池化成产气反应。采用恒流充电模式、预充电流0.01c、充电时间0.25小时、电压限制为2.9v，如下用f(ia、v、t)表示预充流程、cc表示恒流充电、ia表示充电电流、vmax表示电压最大限制、t表示充电时间。[0033]f(ia、v、t)＝cc：ia＝0.01c、vmax＝2.9v、t＝0.25h.[0034]step3、锂离子电池活化：活化是电解液浸润到极片、隔膜的过程。控制电芯的活化温度temp：25～35℃，电芯处于竖直方向倒置静置状态，目的就是让电解液均匀、充分地浸润到电芯极片、隔膜内。活化时间t：48～60小时即可。[0035]step4、锂离子电池化成：化成按照充电电流、电压、时间三因素建立的分段函数关系、阶梯式连续充电模型执行。电芯化成温度维持在25～30℃，先是0.1c小电流，充电1小时；再以0.2c小电流，充电1.5小时；然后以0.3c小电流，充电1.5小时；最后以0.5c电流，恒流恒压充至4.2v满电状态。[0036]该化成方法总用时≤6小时，充电电流0.1c、0.2c、0.3c、0.5c分段连续充电可使电芯负极侧形成致密的sei膜，同时避免长时间小电流充电造成的阻抗现象。相比0.2c电流化成，在化成时间上至少节约1小时，但在sei膜、电压压降性能、电芯安全性能等化成效果更有优势。用如下函数f(ia、v、t)表示、cc表示恒流充电、cc-cv表示恒流恒压充电、ia表示充电电流、vmax表示电压最大限制、t表示充电时间。[0037][0038]step5、锂离子电池高温老化：45℃±3℃环境下，时间t＝72±2小时。[0039]step6、锂离子电池常温老化：25℃±2℃环境下，时间t＝24±2小时。[0040]电池高温老化、常温老化均在加强电解液更好的浸润，电池正负极材料中活性物质副作用的加速发生，电池的电压、内阻、循环寿命等电化学性能更加稳定。也更有利于电池一致性的筛选。[0041]其中，表1为两种充电方法下的电压数据，表2为两种充电方法下的内阻数据，表3为两种充电方法下的电压压降数据。[0042]表1[0043]电压数据(v)[0044]items活化后化成后高温老化后常温老化后old model0.3134.1984.1404.123new model1.8624.1984.1554.143[0045]表2[0046]内阻数据(mω)[0047]items注液后活化后化成后老化后old model13.6513.6814.4813.86new model12.9813.0014.1413.72[0048]表3[0049]电压压降数据(v)[0050][0051]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。[0052]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。









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