一种动力型锂离子电池的化成方法技术

本发明专利技术涉及一种动力型锂离子电池的化成方法，按步骤依次包括第一充电阶段，第二充电阶段，第三充电阶段，第四充电阶段，第五充电阶段，其中所述第一充电阶段的充电电流为0.01～0.03C，所述第二充电阶段的充电电流为0.02～0.06C，所述第三充电阶段的充电电流为0.02～0.08C，所述第四充电阶段的充电电流为0.02～0.1C，所述第五充电阶段的充电电流为0.1～0.2C。本发明专利技术通过恒流恒压的化成方法使得添加剂在石墨负极表面的成膜反应进行的更加充分，有利于形成致密稳定的SEI膜，改善SEI膜的稳定性，并通过控制恒压点前的电流大小，优化工艺缩短化成时间，提高产能降低制造成本。

A power generation method for lithium ion batteries

The present invention relates to a method for the formation of power type lithium-ion batteries, which comprises the first charging stage, the second charging stage, the third charging stage, the fourth charging stage and the fifth charging stage in sequence, wherein the charging current of the first charging stage is 0.01-0.03C and the charging current of the second charging stage is 0.02. The charging current of the third charging stage is 0.02-0.08C, the charging current of the fourth charging stage is 0.02-0.1C, and the charging current of the fifth charging stage is 0.1-0.2C. The invention makes the film forming reaction of additives on the graphite negative electrode surface more fully by constant current and constant voltage forming method, is beneficial to forming dense and stable SEI film, improves the stability of SEI film, and shortens the forming time by controlling the current before the constant voltage point, improves the production capacity and reduces the manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
一种动力型锂离子电池的化成方法
本专利技术属于锂离子电池的生产制造领域，具体涉及一种动力型锂离子电池的化成方法。
技术介绍
随着世界各国政府纷纷出台推动节能减排的政策，传统汽车企业正从生产以内燃机为动力源的汽车，逐步将生产与研发的重心转向以二次电池为动力能源的纯电动汽车。其中，以磷酸亚铁锂为正极材料，人造石墨为负极的材料的动力型锂离子电池，具有原料成本低、制造工艺成熟、循环寿命长以及安全性能稳定等优点，虽然在能量密度上低于三元材料作为正极的锂离子动力型电池，但是其较高的性价比以及不断降低的制造成本，使其在动力型锂离子电池领域具有无可动摇的地位。除去锂离子电池材料本身价格外，在锂离子电池制造期间，用于形成SEI膜所占的成本最高（高温搁置的能耗和化成期间的电量）。在电池首次充电期间（化成）大约有10%的电量用于形成SEI膜。化成期间形成的SEI膜的本身性质，决定了电池的循环寿命、安全性能、存储期间容量保持率以及可逆容量。在电池充放电期间由于石墨负极的膨胀/收缩，负极材料本身体积的不断变化，这就要求SEI膜即要有一定的强度又要有一定的韧性，避免大面积的石墨暴露于电解液中，再次形成SEI膜消耗来自正极和电解质中的Li+导致不可逆容量。此外，在理论上SEI膜致密稳定且电子绝缘，实际上由于电子的跃迁以及SEI膜外层（靠近电解液的疏松多孔层）的不断增厚，造成不可逆容量以及安全性变差。另外，正极材料中金属离子的溶解，随着Li+离子的迁移扩散，在负极表面容易被还原，而破坏SEI膜的结构。因此，对锂离子电池石墨负极表面的SEI膜的科研工作很有必要的。一般情况下，SEI膜主要由无机锂化合物（Li2CO3）和有机锂化合物（ROLi、ROCO2Li）以及一些有机聚合物组成。化成期间的嵌锂电位要低于溶剂和添加剂的还原电位。通常，添加剂的分解形成的SEI膜薄而致密，具有一定的韧性，在石墨表面附着力强。随着电池电压的提高，负极电位逐渐降低，溶剂在最初的单电子反应下生成亚稳态的有机锂化合物(CH2OCO2Li)2，电池电压继续提高后发生二电子反应生成的力学稳定性大的无机锂化合物（Li2CO3），当反应电位达到嵌锂反应时，此时生成的SEI膜为的具有一定韧性的离子电导率高的ROCO2Li，因此，可以通过恒流恒压的化成方法来调控SEI膜的形貌、化学组成和力学特性。现有化成工艺采用两阶段恒流充电，化成耗时长，无法控制SEI膜中有益成分的含量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种动力型锂离子电池的化成方法，改善SEI膜的稳定性，并通过控制恒压点前的电流大小，优化工艺缩短化成时间，提高产能降低制造成本。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种动力型锂离子电池的化成方法，按步骤依次包括第一充电阶段，第二充电阶段，第三充电阶段，第四充电阶段，第五充电阶段，其中所述第一充电阶段的充电电流为0.01～0.03C，所述第二充电阶段的充电电流为0.02～0.06C，所述第三充电阶段的充电电流为0.02～0.08C，第四充电阶段的充电电流为0.02～0.1C，所述第五充电阶段的充电电流为0.1～0.2C。进一步的，所述第一充电阶段的截止时间为5min。进一步的，所述第二充电阶段的截止电压为2.4～2.6V，截止电流为0.005～0.01C，截止时间为10～30min。进一步的，所述第三充电阶段的截止电压为2.6～2.9V，截止电流为0.01C，截止时间为20～120min。进一步的，所述第四充电阶段的截止电压为2.9～3.3V，截止电流为0.01C，截止时间为20～120min。进一步的，所述第五充电阶段的截止时间为60～120min。进一步的，所述动力型锂离子电池的正极材料为磷酸亚铁锂，负极材料为人造石墨。由上述技术方案可知，本专利技术具有以下优点：（1）通过恒流恒压的化成方法使得添加剂在石墨负极表面的成膜反应进行的更加充分，有利于形成致密稳定的SEI膜（主要成分为烷基锂），并且可以提高SEI膜在石墨表面的附着力与韧性，同时可以减少在化成期间因成膜反应而产生的气体。（2）在电位较高时SEI膜中离子电导率较高且硬度较高的Li2CO3开始形成并且伴随着气体的析出，在该电位下进行恒压化成有利于生成更多的Li2CO3，同时对因气体的析出暴露于电解液中的石墨，进行SEI膜的修复与再生，得到更加致密稳定的SEI膜。（3）在电池反复充放电期间，由于石墨负极的嵌锂/脱锂，使得石墨不断膨胀/收缩，这就需要SEI不仅要有很高的强度，又需要有一定的韧性，采用多阶段恒流恒压的化成方法可以调控无机锂化合物（Li2CO3）与有机锂（烷基锂）之间的比例。使得电池充放电期间的因SEI膜的破裂再生而产生的不可逆容量减少，提高电池的循环稳定性，可以通过对恒流恒压期间的电流大小的调控优化化成时间提高产能。附图说明图1是本专利技术电池化成期间的dQ/dV～V曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1所示，本专利技术的一种动力型锂离子电池的化成方法，按步骤依次包括第一充电阶段，第二充电阶段，第三充电阶段，第四充电阶段，第五充电阶段，其中所述第一充电阶段的充电电流为0.01～0.03C，所述第二充电阶段的充电电流为0.02～0.06C，所述第三充电阶段的充电电流为0.02～0.08C，第四充电阶段的充电电流为0.02～0.1C，所述第五充电阶段的充电电流为0.1～0.2C。实施例1将高温浸润后的电池，在恒温化成房内化成，具体的化成步骤为:（1）第一充电阶段，以0.01C恒流充电，截止时间为5min；（2）第二充电阶段，以0.02C恒流恒压充电，截止电压为2.4V，截止电流为0.005C，截止时间为30min；（3）第三充电阶段，以0.02C恒流恒压充电，截止电压为2.9V，截止电流为0.01C，截止时间为120min；（4）第四充电阶段，以0.02C恒流恒压充电，截止电压为3.2V，截止电流为0.01C，截止时间为120min；（5）第五充电阶段,以0.2C恒流恒压充电，截止时间为60min。实施例2将高温浸润后的电池，在恒温化成房内化成，具体的化成步骤为:（1）第一充电阶段，以0.02C恒流充电，截止时间为5min；（2）第二充电阶段，以0.03C恒流恒压充电，截止电压为2.55V，截止电流为0.01C，截止时间为25min；（3）第三充电阶段，以0.03C恒流恒压充电，截止电压为2.8V，截止电流为0.01C，截止时间为100min；（4）第四充电阶段，以0.03C恒流恒压充电，截止电压为3.1V，截止电流为0.01C，截止时间为100min；（5）第五充电阶段,以0.15C恒流恒压充电，截止时间为100min。实施例3将高温浸润后的电池，在恒温化成房内化成，具体的化成步骤为:（1）第一充电阶段，以0.03C恒流充电，截止时间为5min；（2）第二充电阶段，以0.04C恒流恒压充电，截止电压为2.5V，截止电流为0.01C，截止时间为20min；（3）第三充电阶段，以0.04C恒流恒压充电，截止电压为2.75V，截止电流为0.01C，截止时间为80min；（4）第四充电阶段，以0.04C恒流恒压充电，截止电压为3.05V，截止电流为0.01C，截止时间为80min；（5）第五本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力型锂离子电池的化成方法，其特征在于：按步骤依次包括第一充电阶段，第二充电阶段，第三充电阶段，第四充电阶段，第五充电阶段，其中所述第一充电阶段的充电电流为0.01～0.03C，所述第二充电阶段的充电电流为0.02～0.06C，所述第三充电阶段的充电电流为0.02～0.08C，所述第四充电阶段的充电电流为0.02～0.1C，所述第五充电阶段的充电电流为0.1～0.2C。

【技术特征摘要】
1.一种动力型锂离子电池的化成方法，其特征在于：按步骤依次包括第一充电阶段，第二充电阶段，第三充电阶段，第四充电阶段，第五充电阶段，其中所述第一充电阶段的充电电流为0.01～0.03C，所述第二充电阶段的充电电流为0.02～0.06C，所述第三充电阶段的充电电流为0.02～0.08C，所述第四充电阶段的充电电流为0.02～0.1C，所述第五充电阶段的充电电流为0.1～0.2C。2.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述第一充电阶段的截止时间为5min。3.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池的化成方法，其特征在于：所述第二充电阶段的截止电压为2.4～2.6V，截止电流为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱庆俊，姚汪兵，
申请(专利权)人：南京国轩电池有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32