通过热处理恢复锂电池单元的方法和包括该方法的制造锂电池单元的方法技术

本公开内容涉及一种恢复退化的锂电池单元的方法，锂电池单元配置成使得包括正极、负极和插置在正极与负极之间的隔膜的电极组件被非水电解质浸渍并且内置在电池壳体中，该方法包括：使退化了5％或更多的锂电池单元在被完全放电的状态下在从60℃至100℃的温度范围内经受1小时至6小时的高温处理。内经受1小时至6小时的高温处理。内经受1小时至6小时的高温处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过热处理恢复锂电池单元的方法和包括该方法的制造锂电池单元的方法


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年8月19日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
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2019
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0101266号的权益，通过引用将上述专利申请的整个公开内容结合在此。
[0003]本公开内容涉及一种通过热处理恢复锂电池单元的方法和包括该方法的制造锂电池单元的方法。

技术介绍

[0004]近来，对能量储存技术的兴趣日益增加。随着能量储存技术扩展到蜂窝电话、便携式摄像机和笔记本电脑，而且进一步扩展到电动车辆，对于用作这种电子装置的电源的能量高度集中的电池的需求增加。锂离子二次电池是能够最好地满足这些需求的电池，并且现在正在进行诸多研究。
[0005]二次电池基本上具有其中电极组件与电解质一起被密封在电池壳体中的结构。在此，电极组件包括正极、负极、和插置在正极与负极之间以将正极和负极电绝缘的隔膜。
[0006]具有上述结构的二次电池的寿命性能随着循环进行而逐渐退化。这种寿命性能退化的原因主要包括由于负极容量的损失而引起的退化和由于正极容量的损失而引起的退化。
[0007]其中，在由于负极容量的损失而引起的退化中，随着循环进行而发生析锂(Li
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plating)，这加速了循环退化。
[0008]特别是，当以快速C
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速率进行循环时，容量随着循环进行而迅速降低，从而导致退化。在这种情况下，退化的最大因素是从中心产生的在负极处的析锂。
[0009]为了解决上述问题，以往研究了通过改变正极活性材料或负极活性材料、调整N/P比(ratio)、添加添加剂等来防止锂电池单元的制造过程中的问题的方法。
[0010]然而，在该方法中，损失了一些容量，并且防止操作过程中的退化也有限。
[0011]因此，需要一种在不改变电池单元内部的材料或结构的情况下能够长时间地防止锂电池单元的退化的技术。

技术实现思路

[0012]技术问题
[0013]设计本公开内容来解决上述问题以及尚未解决的其他技术问题。
[0014]通过反复深入研究和各种实验，本申请的专利技术人发现使其中退化发生了5％或更多的锂电池单元经受高温处理，将析锂恢复为可逆的活性状态，因而可恢复锂电池单元的寿命性能，由此完成了本公开内容。
[0015]技术方案
[0016]因此，本公开内容提供了一种恢复退化的锂电池单元的方法，
[0017]所述锂电池单元配置成使得包括正极、负极和插置在所述正极与所述负极之间的隔膜的电极组件被非水电解质浸渍并且内置在电池壳体中，所述方法包括：使退化了5％或更多的锂电池单元在被完全放电的状态下在从60℃至100℃的温度范围内经受1小时至6小时的高温处理。
[0018]具体地，所述高温处理可在从75℃至90℃的温度范围内执行2小时至6小时，更具体地，在80℃下执行6小时。
[0019]如果在上述范围之外在过低温度或过短时间段执行高温处理，则不足以使析锂恢复为可逆的活性状态，因而不能获得容量恢复特性。如果在过高温度或过长时间段执行高温处理，则因为会影响锂电池单元内部的其他材料，所以不是不优选的。
[0020]在如上所述对随着循环进行而部分退化的锂电池单元执行高温处理的情况下，当再次进行循环时，放电容量可恢复到第一次充电和放电表现出的放电容量，即，初始放电容量的98％或更大，然后甚至在高温处理之后的100次循环期间，也可表现出95％或更大的容量保持率，从而有效地防止退化。
[0021]在此，容量保持率基于放电容量，是指以第一次放电容量，即，初始放电容量为基准所表示的第n次放电容量的百分比。
[0022]因此，根据本公开内容，由于不需要单独改变活性材料或改变诸如添加剂之类的材料，所以不会发生放电容量损失或额外的问题，并且不改变结构，使得可在保持期望的体积和尺寸的同时表现出有效恢复寿命特性的效果。
[0023]在退化了5％或更多的锂电池单元中，退化率是在设定一定条件并且重复执行充电和放电时根据基于初始放电容量的容量减小率来计算的。
[0024]换句话说，在多次执行以下过程的情况下，当第一次循环的放电容量被指定为初始容量并且初始放电容量为100％时，随着循环进行，可根据第n次放电容量来计算退化率，所述过程包括：以特定的C
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速率(C
‑
rate)对锂电池单元进行CC充电，直至锂电池单元达到设定电压；如果达到设定电压，则通过进行CV充电将锂电池单元完全充电，使得保持电压；然后通过以特定的C
‑
速率(C
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rate)执行CC放电来使锂电池单元完全放电，直至锂电池单元达到设定电压。
[0025]这种退化率可由以下条件式1表示：
[0026]退化率(x％)＝(初始放电容量
–
第n次循环放电容量)/(初始放电容量)
×
100≥5
[0027]其中n是2或更大的整数。
[0028]无论进行了什么条件的充电和放电，进行充电和放电循环，可使满足条件式1的退化率的锂电池单元经受根据本公开内容的高温处理。
[0029]此外，在这种情况下，在锂电池单元被完全放电时执行高温处理。
[0030]在此，完全放电是指SOC为0至1的情况，特别是指被放电至SOC 0的情况，其中SOC 0是包括在对电池单元充电和放电时通常发生的误差范围的概念。
[0031]同样，完全充电是指SOC为99至100的情况，特别是指被充电至SOC 100的情况，其中SOC 100是包括在对电池单元充电和放电时通常发生的误差范围的概念。
[0032]更具体地，要经受高温处理的锂电池单元的退化率可以是10％至50％，特别是10％至15％。
[0033]如果对在上述范围之外退化发生得过少的锂电池单元执行高温处理，则可能会恢
复降低的容量，但当再次进行循环时，退化发生与原始退化程度没有差异，因而效果不显著。
[0034]因此，必须对退化发生了5％或更多，具体地，10％或更多的锂电池单元执行高温处理，使得随着循环进行而产生的析锂变得超过预定量，因而使该析锂再次恢复至可逆的活性状态，从而增加所恢复的寿命性能的程度并且延长保持期。
[0035]另一方面，在经历过多退化的锂电池单元的情况下，即使执行高温处理，恢复也有限。因此，如果退化率大于50％，则不是优选的。
[0036]最终，高温处理引起放电结束时的开路电压(OCV，open circuit voltage)的下降并且在有利于寿命的方向上起作用。这可从下面的实验例2看出。
[0037]另外，本公开内容还可提供一种包括如上所述的恢复锂电池单元的方法的制造锂电池单元的方法。
[0038]就是说，组装锂电池单元、然后进行循环、并且使退化了5％或更多的锂电池单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种恢复退化的锂电池单元的方法，所述锂电池单元配置成使得包括正极、负极和插置在所述正极与所述负极之间的隔膜的电极组件被非水电解质浸渍并且内置在电池壳体中，所述方法包括：使退化了5％或更多的锂电池单元在被完全放电的状态下在从60℃至100℃的温度范围内经受1小时至6小时的高温处理。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述高温处理在从75℃至90℃的温度范围内执行2小时至6小时。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述高温处理在80℃下执行6小时。4.根据权利要求1所述的方法，其中退化是在重复执行充电和放电时根据基于初始放电容量的容量减小率来计算的。5.根据权利要求1所述的方法，其中要经受所述高温处理的所述锂电池单元是满足以下条件式1的锂电池单元：退化率(x％)＝(初始放电容量
–
第n次循环放电容量)/(初始放电容量)
×
100≥5其中n是2或更大的整数。6.根据权利要求1所述的方法，其中完全放电是SOC为0至1。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：催贤俊，金荣德，金大洙，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：