一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法技术

本发明专利技术涉及一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法，属于锂电池技术领域。为了解决现有的化成效率低和易胀气导致循环性能差的问题，提供一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法，包括将注液预封后的钛酸锂电池进行高温搁置；再进行一次化成处理，化成温度为60～90℃；先以0.1～0.5C充电至第一截止电压；再以0.5～2.0C充电至第二截止电压；高温搁置后，预封装；再进行二次化成处理，先以0.5～2.0C放电至放电截止电压；再以0.5～2.0C充电至充电截止电压；再经过高温搁置老化，进行抽气封装。本发明专利技术能形成稳定SEI膜，抑制胀气现象，具有化成效率高和循环性能好的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法
本专利技术涉及一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法，属于锂电池

技术介绍
钛酸锂作为锂离子电池负极材料，相比较于传统的石墨类负极，有很多优点：如具有循环性能优异，石墨类负极循环次数在300-2000次左右，而钛酸锂负极的循环寿命在2万次以上，这主要是由于钛酸锂充电前后晶胞大小几乎无变化，是一种零应变材料；具有可快充，由于钛酸锂属于尖晶石结构，具有三位的锂离子通道，锂离子扩散速度快，在10-8～10-9cm2/s之间，比石墨高1～2个数量级；且安全性高，钛酸锂的嵌锂电位在1.55V左右，远高于锂枝晶析出电位，无析锂风险。由于钛酸锂具有众多的优点，因此，也成为了当前锂离子电池研究中的热点。但是，钛酸锂材料碱性强、易吸水，钛酸锂电池在循环过程中易胀气，造成电池循环寿命衰减很快。现有技术中为改善钛酸锂胀气问题大多是采用在电解质溶液中添加某些添加剂，由于添加剂对纯度有很高的要求，同时也可能会带来能量密度降低及分散不均匀等问题。另一方面，传统的化成处理基本上采用小电流进行化成，处理时间较长，且老化搁置时间也相对较长，这就导致化成整体的周期过长，效率低的问题。如中国专利申请(公开号：CN105845986A)公开了一种提高钛酸锂电池循环寿命的化成方法，包括将锂离子电池采用高温夹具化成，将所述高温夹具的温度设置成45～70℃，加热时间设置为12～36小时，电池面压设置为0.6～1.0MPa，以0.02C～0.5C的电流对所述锂离子电池进行恒流充电至2.5～3.3V，然后再恒压充电至截止电流；所述锂离子电池进行第一次预抽气封口；将所述锂离子电池用高温夹具进行二次夹持化成，所述高温夹具的温度设置成45～70℃，电池面压设置为0.6～1.0MPa，加热时间设置为12～36小时，用0.02C～0.1C的电流对电池进行充电至2.5～3.3V，循环次数10～100次；对所述锂离子电池进行抽气封口，完成后对所述锂离子电池进行分容测试。虽然其化成的高温较高，但也任是采用小电流化成工艺，化成时间过长，且化成处理的循环次数过多，不利于工业化操作；同时，从其性能分析中可以看出，其循环性能也并不理想。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法，解决的问题是如何快速提高钛酸锂电池的化成效率且具有高循环性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法，该方法包括以下步骤：A、将注液预封后的钛酸锂电池放置到60～90℃的高温环境下进行高温搁置预设的时间阈值至浸润充分；B、再将高温搁置后的钛酸锂电池采用高温夹具化成进行一次化成处理，化成温度为60～90℃；先以0.1～0.5C的电流进行恒流充电至第一截止电压；再以0.5～2.0C的电流进行恒流充电至第二截止电压；所述第二截止电压大于第一截止电压；结束后，在60～80℃的条件下进行高温搁置后，再进行二次抽气预封装；C、再将经步骤C处理后的钛酸锂电池采用高温夹具化成进行二次化成处理，化成温度为60～90℃；先以0.5～2.0C的电流进行恒流放电至放电截止电压；再以0.5～2.0C的电流进行恒流充电至充电截止电压；结束后，再经过高温搁置进行老化后，进行抽气封装。通过高温搁置，能够使得到充分的浸润，再在高温条件下进行化成处理，结合因钛酸锂结构稳定，其SEI形成机理与石墨不同，本专利技术人在研究中发现通过提高化成温度不会破坏表面结构，从而使在高温状态下加速化成产气速度和加速易于产气的副反应，形成稳定的界面结构，相当于加快钛酸锂电池前期产气量，对后期电池循环胀气有明显抑制作用；同时，再提高电流分倍率，能够有效的化成的效率，实现高效率的的高温化成效果；另外，在第一化成处理时先采用0.1～0.5C的电流进行怛压充电至第一截止电压的目的是为了保护电池，能够使形成紧密稳定的SEI膜，再通过高电流再充电至第二截止电压，具有保护电压的作用，这里第二截止电压一般根据材料的电极电位进行选择，且通过先小电流再大电流结合化成处理具有更好的效率，实现快速化成的效果。再在0.5～2.0C的电流下进行放电和充电至相应的截止电压，在大电流的作用下，能够更充分的进行二次排气，化成处理时间短，使对后期电池循环胀气有更明显抑制作用，实现高化成效率，具有化成周期短的优点，且还具有电池循环性能好的效果。在上述钛酸锂电池的高温夹具化成方法中，作为优选，步骤B中所述第一截止电压为2.1～2.3V；所述第二截止电压为2.8～3.0V。先以小电流充电至相应的第一截止电压，再以大电流充电至相应的第二截止电压，且充电电压上限的限制，能够使排气完全，更有效的保证极片与隔离膜之间界面的稳定性，促进在负极材料表面形成更稳定的SEI膜，确保电池具有更优异的性能；且相应的截止电压的设定更适用于本专利技术的钛酸锂电池材料。最好使一次化成处理时的小电流值小于大电流值，也就是说一次化成处理时的电流值不同时为0.5C的电流值，提高一次化成效率。在上述钛酸锂电池的高温夹具化成方法中，作为优选，步骤C中所述放电截止电压为1.4～1.6V；所述充电截止电压为2.8～3.0V。能够实现更充分的排气效果，使更有效的改善钛酸锂电池的胀气问题，提高电池的循环性能，其循环衰退率相对较低，也就是说能够实现较高循环次数。在上述钛酸锂电池的高温夹具化成方法中，作为优选，步骤B和步骤C中的述化成温度为80～85℃。能够更快速促进产气的副反应的发生，形成稳定的SEI膜，有利于后续抑制钛酸锂的胀气问题，提高循环的稳定性。在上述钛酸锂电池的高温夹具化成方法中，作为优选，步骤C中所述恒流充电和恒流放电的电流均为1.0～2.0C。能够更进一步的缩小化成的时间，提高化成的效率。在上述钛酸锂电池的高温夹具化成方法中，作为优选，步骤B和步骤C中的高温夹具化成的电池面压设置为0.2～0.5MPa。通过在一定压力状态下保持高温搁置进行老化，能够避免化成过程中因气胀引起的局部浸润不均，保证浸润更充分且浸润的均匀性好。在上述钛酸锂电池的高温夹具化成方法中，作为优选，步骤A中所述预设的时间阈值为4～16小时。目的是为了达到充分浸润的目的。在上述钛酸锂电池的高温夹具化成方法中，作为优选，步骤B和步骤C中所述的高温搁置的时间1～3小时。为了更好的提高二次浸润的效果。在上述钛酸锂电池的高温夹具化成方法中，作为优选，所述钛酸锂电池的正极活性物质选自镍钴锰酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂、镍钴铝和镍锰酸锂中的一种或几种；所述钛酸锂电池的负极活性物质为钛酸锂。这些材料具有电池活性好且稳定性相对较高，同时，还具有原料易得，有利于降低生产成本的优点。综上所述，本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.通过采用高温化成和高电流充放电相结合的方式，能够实现充分产气的目的，使后期能够有效的抑制钛酸锂电池胀气的效果，提高电池循环稳定性的效果。2.通过二次高温化成处理并在第一次高温化成时先以小电流再以大电流化成相结合的方式，有利于加速产气过程的发生，且能够有效的形成稳定的界面结构，使形成的SEI膜更稳定。具体实施方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，但是本专利技术并不限于这些实施例。实施例1本实施例以镍钴锰酸锂为正极材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、将注液预封后的钛酸锂电池放置到60～90℃的高温环境下进行高温搁置预设的时间阈值至浸润充分；B、再将高温搁置后的钛酸锂电池采用高温夹具化成进行一次化成处理，化成温度为60～90℃；先以0.1～0.5C的电流进行恒流充电至第一截止电压；再以0.5～2.0C的电流进行恒流充电至第二截止电压；所述第二截止电压大于第一截止电压；结束后，在60～80℃的条件下进行高温搁置后，再进行二次抽气预封装；C、再将经步骤C处理后的钛酸锂电池采用高温夹具化成进行二次化成处理，化成温度为60～90℃；先以0.5～2.0C的电流进行恒流放电至放电截止电压；再以0.5～2.0C的电流进行恒流充电至充电截止电压；结束后，再经过高温搁置进行老化后，进行抽气封装。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂电池的高温夹具化成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：A、将注液预封后的钛酸锂电池放置到60～90℃的高温环境下进行高温搁置预设的时间阈值至浸润充分；B、再将高温搁置后的钛酸锂电池采用高温夹具化成进行一次化成处理，化成温度为60～90℃；先以0.1～0.5C的电流进行恒流充电至第一截止电压；再以0.5～2.0C的电流进行恒流充电至第二截止电压；所述第二截止电压大于第一截止电压；结束后，在60～80℃的条件下进行高温搁置后，再进行二次抽气预封装；C、再将经步骤C处理后的钛酸锂电池采用高温夹具化成进行二次化成处理，化成温度为60～90℃；先以0.5～2.0C的电流进行恒流放电至放电截止电压；再以0.5～2.0C的电流进行恒流充电至充电截止电压；结束后，再经过高温搁置进行老化后，进行抽气封装。2.根据权利要求1所述钛酸锂电池的高温夹具化成方法，其特征在于，步骤B中所述第一截止电压为2.1～2.3V；所述第二截止电压为2.8～3.0V。3.根据权利要求1所述钛酸锂电池的高温夹具化成方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏日兵，
申请(专利权)人：浙江衡远新能源科技有限公司，山东衡远新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33