一种软包装锂离子电池的化成方法技术

一种软包装锂离子电池的化成方法，锂电池陈化；设定夹具温度、初始压力，夹紧电池；对电池进行脉冲式压力按摩：设置夹具压力呈脉冲式变化、截止时间为2‑20min，对电池进行脉冲式压力按摩，到达截止时间且夹具的压力变化完成最后一个波形时，完成加压按摩，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始电压；高温压力化成A，夹具压力恒定，恒流充电；高温压力化成B：设置夹具压力呈脉冲式变化，恒流充电；高温压力化成C；将循环充电后的电池切换至加压冷却夹具中，加压冷却定型。本发明专利技术可以达到缩减工序时间、提高化成效果、提升软包装电池硬度和电解液保有量、改善循环电池性能的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种软包装锂离子电池的化成方法
本专利技术涉及一种软包装锂离子电池的化成方法，属于锂离子电池制备

技术介绍
锂离子电池以其工作电压高、能量密度高、循环寿命长、自放电低、无记忆效应、无污染的独特优势，广泛用作数码产品、交通工具等的电源。其中软包装电池，由于外壳采用铝塑膜及其设计特点，具有更高的能量密度和功率密度，在锂离子电池产销量中所占的比例越来越大。化成是锂离子电池的关键工序之一，在化成过程中，电极材料表面形成一层固体电解质相界面膜，其直接决定了电池的倍率、循环等性能。对于软包装锂离子电池，化成还具有增强电芯硬度、整形等功能。为了缩减工序时间、提高化成效果，业界开始对化成的压力、温度和充放电制度进行优化，目前，普遍采取提高温度、加大压力、增大电流等方法来提高化成效果，从而提高电池性能，但是化成过程中压力在同一工步时均为恒定值。随着化成充电的进行，锂离子的电池极片上绝大多数活性物质颗粒，例如负极片上碳类活性物质颗粒的体积是不断膨胀的，多孔电极内部容纳电解液的孔隙会被压缩，电极活性物质颗粒之间的内应力也会越来越大，从而影响电池性能。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术问题，提供一种软包装锂离子电池的化成方法，采用压力脉冲式变动、温度和电流阶梯性变动的化成方法，以达到缩减工序时间、提高化成效果、提升软包装电池硬度和电解液保有量的效果。本专利技术所述的技术问题是以如下技术方案解决的：一种软包装锂离子电池的化成方法，包括如下步骤：a、锂电池陈化：注液完成后的锂电池在常温常压下静置12-24h，再在高温常压下静置4-8h；b、设定化成温度，升温使夹具表面温度达到设定温度，并保持夹具温度恒定；c、设定夹具初始压力为0.2-0.6MPa，夹紧电池；d、对电池进行脉冲式压力按摩：设置夹具压力呈脉冲式变化、截止时间为2-20min，对电池进行脉冲式压力按摩，到达截止时间且夹具的压力变化完成最后一个波形时，完成加压按摩，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；e、高温压力化成A：设置夹具压力为0.2-0.8MPa、充电电流为0.02-0.1C和第一截止电压为3.1-3.5V，保持夹具压力不变，恒流充电，到达第一截止电压时停止充电，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；f、高温压力化成B：设置夹具压力呈脉冲式变化的波形参数、充电电流为0.2-0.5C和第二截止电压为3.5-3.7V，充电过程中夹具压力以脉冲式压力变化波形进行改变，二次恒流充电至第二截止电压且夹具的压力变化完成最后一个压力波形，完成本次充电，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；g、高温压力化成C：设置夹具压力为0.2-0.8Mpa、充电电流为0.5-1.0C和最终截止电压为3.7-4.3V，保持夹具压力不变，再次恒流充电至最终截止电压，充电完成；h、将充电后的电池切换至加压冷却夹具中，加压冷却定型，夹具温度冷却至5-20℃，夹具压力为0.2-0.8MPa，电池静置10-30min，完成化成。上述软包装锂离子电池的化成方法，所述步骤a中，高温静置温度为40-65℃。上述软包装锂离子电池的化成方法，所述步骤b-g中，夹具表面温度恒定为40-65℃。上述软包装锂离子电池的化成方法，所述步骤d中，所述脉冲式压力变化波形为三角波、梯形波或者半正弦波，所述波形参数包括压力的最小值为0.2-0.6MPa、压力最大值为0.4-0.8Mpa、压力升高时间、最高压力保持时间和压力降低时间均为1-15s或者单次脉冲时间为2-30s。上述软包装锂离子电池的化成方法，所述步骤f中，所述夹具脉冲式压力波形为三角波、梯形波或者半正弦波，所述波形参数包括压力最小值为0.2-0.6MPa、压力最大值为0.4-0.8MPa、压力升高时间、最高压力保持时间和压力降低时间均为5-100s或者单次脉冲时间为10-300s。本专利技术采用压力脉冲式变动、温度和电流阶梯式变动的方法对锂离子电池进行化成。高温条件下，对陈化后的电池进行充电前增加脉冲式压力按摩，选择三角波、梯形波或者半正弦波特定的脉冲压力波形和时间进行脉冲压力按摩，增加电解液对多孔电孔的渗润，并可以赶出电解液内部的气泡；在化成充电过程中，通过夹具脉冲压力条件下的大电流充电，既减小了充电时间，又缓解了由于电极颗粒膨胀带来的内应力和孔隙压缩，使电池电解液的保有量比普通压力化成的电池电解液保有量34.94g提高了3g，且电解液保有量分布更集中；本专利技术化成方法的电池在循环1000次后，容量保持率为90.9%，比普通压力化成电池87.2%的容量保持率高出3.7%，循环寿命有明显的提升。附图说明图1为本专利技术电解液保有量统计图；图2为电池循环性能对比图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1取500只软包装锂电池06161227采用本专利技术脉冲式压力进行化成：将锂电池注液完成后再常温下静置12h后，45℃下静置4h；设定化成温度为45℃，高温压力化成夹具加热至表面温度达到45℃，夹具的初始压力设置为0.3MPa，夹紧锂电池；对夹具施加脉冲式压力，设置压力发生波形参数：波形为梯形波，压力最低值为0.3MPa，压力的最高值为0.6MPa，压力升高时间为3s，压力维持时间为4s，压力降低时间为8s，对电池进行脉冲式压力按摩15min后，完成最后一个波形时，完成对电池的压力按摩，将夹具压力线性加压至0.4MPa，开始高温压力化成A-首次小电流充电，0.05C恒流充电至截止电压为3.25V；将夹具电压线性减压至0.3MPa，进行高温压力化成B，设置夹具的压力呈脉冲式变化，脉冲波形为梯形波，压力的最低值为0.3MPa，压力的最高值为0.6MPa，压力由最低值升高到最高值的时间为15s，压力最高值的保持时间为30s，压力由最高值降低至最低值的时间为60s，在此种脉冲压力条件下，0.2C恒流充电至截止电压为3.5V且夹具压力完成最后一个波形；将夹具电压线性加压至0.6MPa，0.4C恒流充电至截止电压为4.1V，完成锂电池充电；将循环充电后的电池切换至加压冷却夹具中，加压冷却定型，夹具温度冷却至10℃，压力为0.5MPa，静置15min。实施例2将软包装锂电池05161227注液完成后再常温下静置12h后，45℃下静置4h；设定化成温度为45℃，高温压力化成夹具加热至表面温度达到45℃，夹具的初始压力设置为0.2MPa，夹紧锂电池；对夹具施加脉冲式压力，设置压力发生波形参数：波形为半正弦波，压力最低值为0.2MPa，压力的最高值为0.6MPa，单次脉冲时间为30s，对电池进行脉冲式压力按摩20min后，完成最后一个波形时，完成对电池的压力按摩，将夹具压力线性加压至0.7MPa，开始高温压力化成A-首次小电流充电，0.05C恒流充电至截止电压为3.25V；将夹具电压线性减压至0.4MPa，进行高温压力化成B，设置夹具的压力呈脉冲式变化，脉冲波形为三角波，压力的最低值为0.4MPa，压力的最高值为0.8MPa，压力由最低值升高到最高值的时间为50s，压力由最高值降低至最低值的时间为100s，在此种脉冲压力条件下，0.2C恒流充电至截止电压为3.5V且夹具压力完成最后一个波形；将夹具电压线性加压至0.5MPa，0.4C恒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软包装锂离子电池的化成方法，其特征在于：包括如下步骤：a、锂电池陈化：注液完成后的锂电池在常温常压下静置12‑24h，再在高温常压下静置4‑8h；b、设定化成温度，升温使夹具表面温度达到设定温度，并保持夹具温度恒定；c、设定夹具初始压力为0.2‑0.6MPa，夹紧电池；d、对电池进行脉冲式压力按摩：设置夹具压力呈脉冲式变化、截止时间为2‑20min，对电池进行脉冲式压力按摩，到达截止时间且夹具的压力变化完成最后一个波形时，完成加压按摩，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；e、高温压力化成A：设置夹具压力为0.2‑0.8MPa、充电电流为0.02‑0.1C和第一截止电压为3.1‑3.5V，保持夹具压力不变，恒流充电，到达第一截止电压时停止充电，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；f、高温压力化成B：设置夹具压力呈脉冲式变化的波形参数、充电电流为0.2‑0.5C和第二截止电压为3.5‑3.7V，充电过程中夹具压力以脉冲式压力变化波形进行改变，恒流充电至第二截止电压且夹具的压力变化完成最后一个压力波形，完成本次充电，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；g、高温压力化成C：设置夹具压力为0.2‑0.8Mpa、充电电流为0.5‑1.0C和最终截止电压为3.7‑4.3V，保持夹具压力不变，再次恒流充电至最终截止电压，充电完成；h、将充电后的电池切换至加压冷却夹具中，加压冷却定型，夹具温度冷却至5‑20℃，夹具压力为0.2‑0.8MPa，电池静置10‑30min，完成化成。...

【技术特征摘要】
1.一种软包装锂离子电池的化成方法，其特征在于：包括如下步骤：a、锂电池陈化：注液完成后的锂电池在常温常压下静置12-24h，再在高温常压下静置4-8h；b、设定化成温度，升温使夹具表面温度达到设定温度，并保持夹具温度恒定；c、设定夹具初始压力为0.2-0.6MPa，夹紧电池；d、对电池进行脉冲式压力按摩：设置夹具压力呈脉冲式变化、截止时间为2-20min，对电池进行脉冲式压力按摩，到达截止时间且夹具的压力变化完成最后一个波形时，完成加压按摩，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；e、高温压力化成A：设置夹具压力为0.2-0.8MPa、充电电流为0.02-0.1C和第一截止电压为3.1-3.5V，保持夹具压力不变，恒流充电，到达第一截止电压时停止充电，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；f、高温压力化成B：设置夹具压力呈脉冲式变化的波形参数、充电电流为0.2-0.5C和第二截止电压为3.5-3.7V，充电过程中夹具压力以脉冲式压力变化波形进行改变，恒流充电至第二截止电压且夹具的压力变化完成最后一个压力波形，完成本次充电，将夹具压力线性加压或者减压调整至下一步的初始压力；g、高温压力化成C：设置夹具压力为0.2-0.8Mpa、充电电流为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：国海鹏，顾志华，石琛，赵静，韩小勇，
申请(专利权)人：风帆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13