本發(fā)明涉及到鋰離子電池領(lǐng)域，特別是一種鋰離子電池的化成方法。

背景技術(shù)：

電池過充電，主要是指電池充電達到充滿狀態(tài)后，還繼續(xù)充電。過充電可能導致發(fā)生電池內(nèi)壓升高、電池變形、漏液、發(fā)熱爆炸等損壞，電池的性能也會顯著降低。目前，解決鋰離子電池過充電常用的方法是在電解液中加入過充添加劑，如環(huán)己基苯和二甲苯，這兩種添加劑會在在一定電位下發(fā)生聚合，聚合后的聚合物幾乎全部覆蓋隔膜表面，阻斷了反應(yīng)，有效防止電池的過充電。然而添加劑的加入會使電池的阻抗增加，嚴重影響電池容量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種不影響電池容量、經(jīng)濟有效的鋰離子電池的化成方法。

一種鋰離子電池的化成方法，包括以下步驟：

獲取預設(shè)電壓值，其中第一次獲取的所述預設(shè)電壓值為4.2V～4.15V；

將所述鋰離子電池以所述預設(shè)電壓值為起始電壓進行過充測試；

判斷所述鋰離子電池是否通過過充測試；及

若所述鋰離子電池通過過充測試，則以所述預設(shè)電壓值為所述鋰離子電池的充電上限電壓對所述鋰離子電池進行化成；若所述鋰離子電池沒有通過過充測試，則重新獲取預設(shè)電壓值，所述重新獲取的預設(shè)電壓值略小于上一次獲取的預設(shè)電壓值，將所述鋰離子電池以所述重新獲取的預設(shè)電壓值為起始電壓進行過充測試，直到所述鋰離子電池通過過充測試，以此時獲取的預設(shè)電壓值為所述鋰離子電池的充電上限電壓對所述鋰離子電池進行化成。

上述鋰離子電池的化成方法，適當?shù)亟档弯囯x子電池的預設(shè)電壓值，使鋰離子電池快速通過過充測試，從而得到鋰離子電池合適的充電上限電壓對鋰離 子電池進行化成，在基本不影響電池容量和倍率性能的情況下有效解決了鋰離子電池過充的問題，不需要在電解液中加入過充添加劑，操作簡單、經(jīng)濟有效。

在其中一個實施例中，所述將鋰離子電池以所述預設(shè)電壓值為起始電壓進行過充測試的步驟具體為：將所述鋰離子電池以所述預設(shè)電壓值為起始電壓進行恒流充電，所述恒流充電以電壓達到限定電壓或者以恒流充電時間達到限定時間截止，其中所述限定電壓高于所述預設(shè)電壓值。

在其中一個實施例中，所述恒流充電的電流為1C，所述限定電壓為所述預設(shè)電壓值的2倍，所述限定時間為開始過充1小時。

在其中一個實施例中，所述以所述預設(shè)電壓值為所述鋰離子電池的充電上限電壓對所述鋰離子電池進行化成的步驟包括：

在所述鋰離子電池的電壓低于閾值時，將所述鋰離子電池以不大于0.1C的電流進行涓流充電；

在所述鋰離子電池的電壓達到所述閾值時，將所述鋰離子電池以0.2C～1.0C的電流進行恒流充電；及

當所述鋰離子電池的電壓達到所述預設(shè)電壓值時，將所述鋰離子電池進行恒壓充電，所述恒壓充電以充電電流達到最小電流或者以恒壓充電時間達到預定時間截止，終止充電，化成結(jié)束。

在其中一個實施例中，所述涓流充電的閾值為3V，所述涓流充電的電流為0.1C，所述恒流充電的電流為1.0C，所述最小電流的范圍為0.02C～0.07C，所述預定時間為開始恒壓充電2小時。

在其中一個實施例中，所述將所述鋰離子電池以不大于0.1C的電流進行涓流充電后，還包括步驟：將所述鋰離子電池進行真空封裝工序，抽走所述鋰離子電池內(nèi)部化成過程產(chǎn)生的氣體。

在其中一個實施例中，所述鋰離子電池上設(shè)有泄壓閥，通過所述泄壓閥抽走所述鋰離子電池內(nèi)部化成過程產(chǎn)生的氣體。

在其中一個實施例中，所述預設(shè)電壓的范圍為4.2V～4.15V。

在其中一個實施例中，所述重新獲取的預設(shè)電壓值比上一次獲取的預設(shè)電壓值略小0.01～0.05V。

在其中一個實施例中，采用所述鋰離子電池的化成方法前后，所述鋰離子電池的標稱容量變化不大于5％。

附圖說明

圖1為一實施方式的鋰離子電池的化成方法的流程圖；

圖2為實施例1的鋰離子電池的化成方法的過充測試得到的溫度和時間曲線以及電壓和時間曲線圖；

圖3為圖2所示的電壓和時間曲線在電壓范圍為4V～5V的放大曲線圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

參照圖1，一實施方式的鋰離子電池的化成方法，包括步驟：

S100：獲取預設(shè)電壓值。

電池的充電上限電壓又稱滿電電壓，即電池充滿電時的電壓。如果達到充電上限電壓仍不停止充電，則表現(xiàn)為過充。而過充的最直接表現(xiàn)是：電池發(fā)熱或者電池內(nèi)壓升高，如果電池發(fā)熱過大、或者電池內(nèi)壓升高過大，則會給電池帶來永久性的損傷。

一般來說，鋰離子電池的充電上限電壓為4.2V，不同電池的充電上限電壓有所不同。電池的充電上限電壓的數(shù)值影響電池的容量，因此應(yīng)該考慮盡可能少的影響電池的容量。

特別地，第一次獲取的預設(shè)電壓值為預設(shè)電壓，所述預設(shè)電壓應(yīng)該為4.2V 或最接近4.2V的數(shù)值。在其中一個實施例中，預設(shè)電壓的范圍為4.2V～4.15V。

特別地，預設(shè)電壓值的改變導致鋰離子電池的標稱容量的變化，即采用該鋰離子電池的化成方法前后，鋰離子電池的標稱容量變化不大于5％。

S200：將鋰離子電池以預設(shè)電壓值為起始電壓進行過充測試。

特別地，過充測試的具體步驟為：將鋰離子電池以預設(shè)電壓值為起始電壓進行恒流充電，恒流充電以電壓達到限定電壓或者以恒流充電時間達到限定時間截止，其中限定電壓高于預設(shè)電壓值。

在其中一個實施例中，恒流充電的電流為1C。

在其中一個實施例中，限定電壓為預設(shè)電壓值的2倍，限定時間為開始過充1小時。

S300：判斷所述鋰離子電池是否通過過充測試。

特別地，通過過充測試的標準是鋰離子電池不爆炸、不起火。即若過充測試中，鋰離子電池不爆炸、不起火，鋰離子電池則通過過充測試；若過充測試中，鋰離子電池發(fā)生爆炸或起火，鋰離子電池則沒有通過過充測試。

S400：若鋰離子電池通過過充測試，則以預設(shè)電壓值為鋰離子電池的充電上限電壓對鋰離子電池進行化成；若鋰離子電池沒有通過過充測試，則回到步驟S100，重新獲取預設(shè)電壓值，重新獲取的預設(shè)電壓值略小于上一次獲取的預設(shè)電壓值，將鋰離子電池以重新獲取的預設(shè)電壓值為起始電壓進行過充測試，直到鋰離子電池通過過充測試，以此時獲取的預設(shè)電壓值為鋰離子電池的充電上限電壓對鋰離子電池進行化成。

特別地，重新獲取的預設(shè)電壓值略小于上一次獲取的預設(shè)電壓值，且優(yōu)選的預設(shè)電壓值應(yīng)盡可能少地影響鋰離子電池的容量。更特別地，重新獲取的預設(shè)電壓值比上一次獲取的預設(shè)電壓值略小0.01～0.05V。

特別地，采用的鋰離子電池為同一種電池，重新獲取預設(shè)電壓值，進行上 述步驟。

在其中一個實施例中，所述以預設(shè)電壓值為鋰離子電池的充電上限電壓對鋰離子電池進行化成的步驟包括：

在鋰離子電池的電壓低于閾值時，將鋰離子電池以不大于0.1C的電流進行涓流充電；

在鋰離子電池的電壓達到閾值時，將鋰離子電池以0.2C～1.0C的電流進行恒流充電；及

當鋰離子電池的電壓達到預設(shè)電壓值時，將鋰離子電池進行恒壓充電，恒壓充電以充電電流達到最小電流或者以恒壓充電時間達到預定時間截止，終止充電，化成結(jié)束。

其中，1C表示電池充放電時電流為1000mA。

特別地，涓流充電的閾值為3V，涓流充電的電流為0.1C，恒流充電的電流為1.0C。

特別地，最小電流的范圍為0.02C～0.07C，預定時間為開始恒壓充電2小時終止充電。

在其中一個實施例中，所述將所述鋰離子電池以不大于0.1C的電流進行涓流充電后，還包括步驟：將鋰離子電池進行真空封裝工序，抽走鋰離子電池內(nèi)部化成過程產(chǎn)生的氣體。

在其中一個實施例中，鋰離子電池上設(shè)有泄壓閥，通過泄壓閥抽走鋰離子電池內(nèi)部化成過程產(chǎn)生的氣體。

上述鋰離子電池的化成方法，適當?shù)亟档弯囯x子電池的預設(shè)電壓值，使鋰離子電池快速通過過充測試，從而得到鋰離子電池合適的充電上限電壓對鋰離子電池進行化成，在基本不影響電池容量和倍率性能的情況下有效解決了鋰離子電池過充的問題，不需要在電解液中加入過充添加劑，操作簡單、經(jīng)濟有效。

以下為具體實施例。

實施例1

電池的型號為方形2614891鋰離子電池。

獲取預設(shè)電壓值為4.15V。

將鋰離子電池以4.15V為起始電壓進行過充測試，具體步驟為：將鋰離子電池使用1C的電流進行恒流充電，恒流充電以電壓達到9.30V或恒流充電時間達到限定時間4000s截止。鋰離子電池沒有通過過充測試。

采用同一種電池重新獲取預設(shè)電壓值為4.10V。

將鋰離子電池以4.10V為起始電壓進行過充測試，具體步驟為：將鋰離子電池使用1C的電流進行恒流充電，恒流充電以電壓達到9.30V或恒流充電時間達到限定時間4000s截止。鋰離子電池通過過充測試。

以預設(shè)電壓值為鋰離子電池的充電上限電壓對鋰離子電池進行化成的具體步驟為：在鋰離子電池電壓低于3V時，將鋰離子電池以0.1C的電流進行涓流充電；將鋰離子電池進行真空封裝工序，通過述鋰離子電池上的泄壓閥抽走鋰離子電池內(nèi)部化成過程產(chǎn)生的氣體。在鋰離子電池電壓達到3V時，將鋰離子電池以1.0C的電流進行恒流充電；及當鋰離子電池電壓達到4.10V時，將鋰離子電池進行恒壓充電，恒壓充電以充電電流達到0.02C截止，終止充電。

將實施例1中的兩個過充過程進行比較可知：

參照圖2，其中a、b分別為以4.15V、4.10V為起始電壓進行過充得到的電壓和時間曲線，c、d分別為以4.15V、4.10V為起始電壓進行過充得到的溫度和時間曲線。結(jié)合a、c曲線可知，以4.15V起始電壓進行過充，電壓達到9.8V，過充以鋰離子電池電壓達到2倍的預設(shè)電壓值截止，隨后電池起火爆炸，溫度瞬間上升至320℃，鋰離子電池沒有通過過充測試，則重新獲取預設(shè)電壓值。結(jié)合b、d曲線可知，以4.10V起始電壓進行過充，鋰離子電池電壓最高達到4.7V，過充以時間截止，最高溫度90℃，鋰離子電池沒有起火、沒有爆炸，通過過充測試，因此以此時獲取的預設(shè)電壓值4.10V為鋰離子電池的充電上限電壓對鋰離子電池進行化成，化成結(jié)束。

另外，充電上限電壓為4.15V時，鋰離子電池的標稱容量為28Ah。充電上限電壓為4.10V時，鋰離子電池的標稱容量為27Ah。相比充電上限電壓為4.15V時的標稱容量，鋰離子電池在充電上限電壓為4.10V時的標稱容量僅降低了 3.5％。

為了進一步分析不同的預設(shè)電壓值為起始電壓的過充過程，將圖2中4V～5V電壓和時間曲線放大，如圖3所示，在4V到5V之間電池出現(xiàn)兩個不同壓降，一般認為在該過充測試過程中四個階段原理如下：

第1階段：此過程仍有鋰離子從正極脫嵌，負極鋰離子嵌入，導致電壓和內(nèi)阻緩慢上升，產(chǎn)生焦耳熱，溫度緩慢上升。

第2階段：正極鋰離子已經(jīng)全部脫出，正極結(jié)構(gòu)坍塌，導致電池壓下降。

第3階段：繼續(xù)充電，正極電位不斷升高，正極界面處的電解液不斷反應(yīng)及SEI膜分解等電池內(nèi)部副反應(yīng)，使溫度上升。

其中，SEI膜(solid electrolyte interface，固體電解質(zhì)界面膜)是指在液態(tài)鋰離子電池首次充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發(fā)生反應(yīng)形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層，該層鈍化膜能有效地阻止溶劑分子的通過，鋰離子卻可經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出。

第4階段：正極界面處的電解液不斷分解，導致正極電位下降。

結(jié)合a、b曲線可知，預設(shè)電壓值為4.15V和預設(shè)電壓值為4.10V的兩次過充測試，不同之處在于，相比預設(shè)電壓值為4.15V時的過充測試，預設(shè)電壓值為4.10V時過充測試的每個階段都要滯后200s，所以過充測試截止時，電解液沒有分解完成。另外，預設(shè)電壓值為4.15V時過充測試的第4階段，鋰離子電池電壓下降到一定電位后突然上升，正是由于電解液已幾乎消耗完，導致電池內(nèi)阻突然升高，鋰離子電池電壓達到9.8V使電池電壓不小于上限電壓的兩倍，過充測試截止。因此，上述鋰離子電池的化成方法，適當?shù)亟档弯囯x子電池的預設(shè)電壓值，使鋰離子電池快速通過過充測試，從而得到鋰離子電池合適的充電上限電壓對鋰離子電池進行化成，在基本不影響電池容量和倍率性能的情況下有效解決了鋰離子電池過充的問題，不需要在電解液中加入過充添加劑，操作簡單、經(jīng)濟有效。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對 上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。