一種采用三元材料為正極主材的鋰電池的化成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡電池的制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，設(shè)及一種采用=元材料為正 極主材的裡電池的化成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池日益發(fā)展的今天，小型裡電池制作工藝越來(lái)越成熟，各廠家競(jìng)爭(zhēng)激烈， 利潤(rùn)空間越來(lái)越小，于是降低生產(chǎn)成本，提高電池良品率就成了當(dāng)務(wù)之急。離子電池正極材 料有鉆酸裡、=元、憐酸鐵裡等，鉆酸裡價(jià)格昂貴，憐酸鐵裡比能量較低，所W W=元材料作 為正極得到廣泛應(yīng)用。而W=元材料為正極材料的裡離子電池存在自放電率高的缺點(diǎn)。
[0003] 針對(duì)上述相關(guān)技術(shù)中的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種采用=元材料為正極主材的裡電池的化成方法，可W有 效抑制裡電池自放電現(xiàn)象，降低低電壓電池比率，提高電池良品率。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的： 一種采用=元材料為正極主材的裡電池的化成方法，包括如下具體步驟： 1) 電池清洗后常溫?cái)R置16~2地，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后完成PVC膜熱縮上化成柜； 2) -次化成：電池上化成柜后Wo. 05C電流恒流充電5min后下柜； 3) -次老化：電池下柜后在環(huán)境溫度45±3°C的老化房中存儲(chǔ)24h后轉(zhuǎn)出； 4) 二次化成：電池再次上化成柜先Wo. 2C電流恒流充電5min后擱置3min，再Wo. 2C電 流恒流恒壓充電至4.2V，時(shí)間限制設(shè)置450min，截止電流設(shè)置0.01C; 5) 對(duì)上述電池進(jìn)行低壓檢測(cè)，大于或等于低壓標(biāo)準(zhǔn)值的為最終合格電池，不合格的電 池重復(fù)步驟4)的二次化成擱置后再次檢測(cè)低壓，符合低壓標(biāo)準(zhǔn)值的也為最終合格電池； 6) 二次老化：電池低壓檢測(cè)后在環(huán)境溫度45±3°C的老化房中存儲(chǔ)72h后進(jìn)行分容入 庫(kù)。
[0006] 進(jìn)一步的，在實(shí)施步驟2)至步驟6)的同時(shí)，進(jìn)行電池負(fù)極SEI膜的形成。
[0007] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明可有效抑制電池自放電現(xiàn)象，降低低電壓電池比率，提 高電池良品率。
【具體實(shí)施方式】
[000引下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0009] 實(shí)施例1: 一種采用=元材料為正極主材的裡電池的化成方法，包括如下具體步驟： 1)電池清洗后常溫?cái)R置16h，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后完成PVC膜熱縮上化成柜； 2) -次化成：電池上化成柜后Wo. 05C電流恒流充電5min后下柜； 3) -次老化：電池下柜后在環(huán)境溫度42 °C的老化房中存儲(chǔ)24h后轉(zhuǎn)出； 4) 二次化成：電池再次上化成柜先Wo. 2C電流恒流充電5min后擱置3min，再Wo. 2C電 流恒流恒壓充電至4.2V，時(shí)間限制設(shè)置450min，截止電流設(shè)置0.01C; 5) 對(duì)上述電池進(jìn)行低壓檢測(cè)，大于或等于低壓標(biāo)準(zhǔn)值4.14V的為最終合格電池，不合格 的電池重復(fù)步驟4)的二次化成擱置后再次檢測(cè)低壓，符合低壓標(biāo)準(zhǔn)值4.14V的也為最終合 格電池； 6) 二次老化：電池低壓檢測(cè)后在環(huán)境溫度42°C的老化房中存儲(chǔ)72h后進(jìn)行分容入庫(kù)。
[0010] 在實(shí)施步驟2)至步驟6)的同時(shí)，進(jìn)行電池負(fù)極SEI膜的形成。
[0011] 實(shí)施例2: 一種采用=元材料為正極主材的裡電池的化成方法，包括如下具體步驟： 1) 電池清洗后常溫?cái)R置20h，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后完成PVC膜熱縮上化成柜； 2) -次化成：電池上化成柜后Wo. 05C電流恒流充電5min后下柜； 3) -次老化：電池下柜后在環(huán)境溫度45°C的老化房中存儲(chǔ)24h后轉(zhuǎn)出； 4) 二次化成：電池再次上化成柜先Wo. 2C電流恒流充電5min后擱置3min，再Wo. 2C電 流恒流恒壓充電至4.2V，時(shí)間限制設(shè)置450min，截止電流設(shè)置0.01C; 5) 對(duì)上述電池進(jìn)行低壓檢測(cè)，大于或等于低壓標(biāo)準(zhǔn)值4.14V的為最終合格電池，不合格 的電池重復(fù)步驟4)的二次化成擱置后再次檢測(cè)低壓，符合低壓標(biāo)準(zhǔn)值4.14V的也為最終合 格電池； 6) 二次老化：電池低壓檢測(cè)后在環(huán)境溫度45°C的老化房中存儲(chǔ)72h后進(jìn)行分容入庫(kù)。
[0012] 在實(shí)施步驟2)至步驟6)的同時(shí)，進(jìn)行電池負(fù)極SEI膜的形成。
[001引實(shí)施例3: 一種采用=元材料為正極主材的裡電池的化成方法，包括如下具體步驟： 1) 電池清洗后常溫?cái)R置2地，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后完成PVC膜熱縮上化成柜； 2) -次化成：電池上化成柜后Wo. 05C電流恒流充電5min后下柜； 3) -次老化：電池下柜后在環(huán)境溫度48 °C的老化房中存儲(chǔ)24h后轉(zhuǎn)出； 4) 二次化成：電池再次上化成柜先Wo. 2C電流恒流充電5min后擱置3min，再Wo. 2C電 流恒流恒壓充電至4.2V，時(shí)間限制設(shè)置450min，截止電流設(shè)置0.01C; 5) 對(duì)上述電池進(jìn)行低壓檢測(cè)，大于或等于低壓標(biāo)準(zhǔn)值的為最終合格電池，不合格的電 池重復(fù)步驟4)的二次化成擱置后再次檢測(cè)低壓，符合低壓標(biāo)準(zhǔn)值的也為最終合格電池； 6) 二次老化：電池低壓檢測(cè)后在環(huán)境溫度48°C的老化房中存儲(chǔ)72h后進(jìn)行分容入庫(kù)。
[0014] 在實(shí)施步驟2)至步驟6)的同時(shí)，進(jìn)行電池負(fù)極SEI膜的形成。
[0015] 為了驗(yàn)證本發(fā)明專利的可行性，對(duì)同樣的廠家A和廠家B的=元材料制備的電忍做 二次預(yù)充化成實(shí)驗(yàn)，得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。
[0016] 表1不同廠家的=元材料一次化成和二次化成電池的自放電率
由表1可知，二次化成大幅度的降低了電池的自放電率，使電池的成品率大幅度提高。 主要是因?yàn)槎位墒闺姵?SEI膜結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，SEI膜作為電極材料與電解液在電池充放電 過(guò)程中的反應(yīng)產(chǎn)物，它的組成、結(jié)構(gòu)、致密性與穩(wěn)定性主要是由電極和電解液的性質(zhì)決定， 同時(shí)也受到溫度、循環(huán)次數(shù)W及充放電電流密度的影響[1]。
[0017] 溫度的影響:一般認(rèn)為，高溫條件會(huì)使SEI膜的穩(wěn)定性下降和電極循環(huán)性能變差， 運(yùn)是因?yàn)楦邷貢r(shí)SEI膜的溶解和溶劑分子的共嵌入加劇，而低溫條件下SEI膜趨于穩(wěn)定。 IsMikawa在優(yōu)化低溫處理?xiàng)l件時(shí)發(fā)現(xiàn)，在-20 °C時(shí)生成SEI膜循環(huán)性能最好，運(yùn)是因?yàn)?低溫時(shí)形成的SEI膜致密、穩(wěn)定，并且阻抗較低。Andersson則認(rèn)為高溫條件下，原來(lái)的膜進(jìn) 行結(jié)構(gòu)重整，膜的溶解與重新沉積使新的膜具有多孔的結(jié)構(gòu)，從而使得電解液與電極產(chǎn)生 進(jìn)一步接觸并繼續(xù)還原。目前在裡離子電池制造商中普遍采用的化成后在30 - 60 °C之間 保溫老化，W改善電池的循環(huán)性能和優(yōu)化電池的膽存性能，就是基于在較高溫度下SEI膜 的結(jié)構(gòu)重整之說(shuō)，故實(shí)驗(yàn)選擇的老化溫度為42°C~48°C。
[0018] 電流密度的影響：電極表面的反應(yīng)是一個(gè)純化膜形成與電荷傳遞的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。由 于各種離子的擴(kuò)散速度不同和離子遷移數(shù)不同，所W在不同的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng) 的主體就不相同，膜的組成也不同。Doll自在研究SEI膜時(shí)發(fā)現(xiàn)，電流密度對(duì)膜的厚度影響 不大，卻使得膜的組成截然不同。低電流密度時(shí)，Li2C03首先形成，而ROC(X)Li則延遲到電 極放電結(jié)束前才開始形成;高電流密度時(shí)，ROCOOLi沒(méi)有在膜中出現(xiàn)，膜中只含有Li2C03,運(yùn) 使得膜的電阻變小，電容增大。HitosM 0化等人在對(duì)WPC(碳酸丙稀醋）和ES(亞硫酸乙締 醋）基電解液系統(tǒng)的碳負(fù)電極進(jìn)行研學(xué)手段對(duì)SEI膜形成機(jī)理作了介紹。試驗(yàn)研究表明： SEI膜的產(chǎn)生主要是由PC和ES的分解而形成的，且ES在PC之前分解，SEI膜的組成結(jié) 構(gòu)主要取決于電流密度。如果電流密度高，SEI膜的無(wú)機(jī)組分首先在該高電位下形成，裡離 子的插入開始，此后SEI膜的有機(jī)組分形成。而當(dāng)電流密度較低時(shí)，從初始電位開始（1.5 V ,versus Li/ Li+),SEI的有機(jī)組分立即形成，一次在小電流的情況下進(jìn)行高溫老化，使得 形成更致密、穩(wěn)定的SEI膜。
[0019] 綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明可有效抑制電池自放電現(xiàn)象，降 低低電壓電池比率，提高電池良品率。
[0020] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用三元材料為正極主材的鋰電池的化成方法，其特征在于，包括如下具體步 驟： 1) 電池清洗后常溫?cái)R置16~24h，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后完成PVC膜熱縮上化成柜； 2) -次化成：電池上化成柜后以0.05C電流恒流充電5min后下柜； 3) -次老化：電池下柜后在環(huán)境溫度45 ± 3 °C的老化房中存儲(chǔ)24h后轉(zhuǎn)出； 4) 二次化成：電池再次上化成柜先以0.2C電流恒流充電5min后擱置3min，再以0.2C電 流恒流恒壓充電至4.2V，時(shí)間限制設(shè)置450min，截止電流設(shè)置0.01C; 5) 對(duì)上述電池進(jìn)行低壓檢測(cè)，大于或等于低壓標(biāo)準(zhǔn)值的為最終合格電池，不合格的電 池重復(fù)步驟4)的二次化成擱置后再次檢測(cè)低壓，符合低壓標(biāo)準(zhǔn)值的也為最終合格電池； 6) 二次老化：電池低壓檢測(cè)后在環(huán)境溫度45±3°C的老化房中存儲(chǔ)72h后進(jìn)行分容入 庫(kù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用三元材料為正極主材的鋰電池的化成方法，其特征在于， 在實(shí)施步驟2)至步驟6)的同時(shí)，進(jìn)行電池負(fù)極SEI膜的形成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用三元材料為正極主材的鋰電池的化成方法，化成過(guò)程中進(jìn)行兩次化成和兩次老化，同時(shí)完成電池負(fù)極SEI膜的形成以及電池的低壓篩選。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明可有效抑制電池自放電現(xiàn)象，降低低電壓電池比率，提高電池良品率。
【IPC分類】H01M10/058
【公開號(hào)】CN105633474
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610009279
【發(fā)明人】周浪, 鄧曉波, 胡林, 高珍
【申請(qǐng)人】九江迅通新能源科技有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日