一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺，所述的化成工艺先将注液完成后的电池先放入温度为25~35℃，湿度为30%~75%的环境中静置24h，这样能保证电解液充分浸润电极材料。然后再将电池放入压力化成柜中保持恒定的压力以及温度，采用四段由小到大递增的充电电流，逐步将电池电压提升至4.2V后化成结束。本发明专利技术的高电压三元软包锂离子电池的充电截止电压为4.4V，本发明专利技术化成方法在负极表面形成较为均匀的固体电解质相界面膜（SEI膜），提升了电池容量并改善了电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺。
技术介绍
随着移动电源产品的要求越来越高，软包锂离子电池逐步取代18650电池应用在移动电源上以满足市场需求。由于镍钴锰酸锂材料结构稳定，高容量，且价格适中，安全性好等优点，市面上移动电源主要为镍钴锰酸锂NCM电池。镍钴锰酸锂NCM按照Ni、Co、Mn元素比例不同可以分为NCM515（LiNi0.55Co0.15Mn0.3O2）、NCM523（LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2）、NCM613（LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2）、NCM622（LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2）、NCM811（LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2）等材料。同样在4.2V全电池体系，温度为25℃条件下：当镍元素在5~6之间，材料实际0.2C克比容量在152~158mAh/g之间；当镍元素比例在6~7之间时，材料实际0.2C克比容量在159~170mAh/g之间；当镍元素比例达到8以上时，材料实际0.2C克比容量达到180mAh/g以上。但是当镍元素比例超过6之后，材料极易吸水，制得的锂离子电池高温储存易胀气，且材料成本高。市面上用NCM613，NCM622等三元材料量产的锂离子电池厂家还是很少，NCM811这种更高容量的材料在锂离子电池行业中仅有ATL，比亚迪，CATL这些行业领先的制造商才能做到批量。根据市场需求以及随着移动电源电池能量密度要求越来越高，因此镍元素比例在6以下的4.4V三元开始在市面上流行起来。对于4.4V高电压三元镍钴锰酸锂材料，其化成方法非常关键，直接影响电池的一致性及电性能，最终影响电池的容量及循环寿命。总所周知，锂离子电池在化成过程中会在电极表面形成一层固体电解质界面膜SEI膜，它可以有效阻止电解液溶剂分子的通过，防止电解液与电极表面材料的反应，所以SEI膜的形成与稳定直接影响电池的循环性能。一般认为，低电流密度形成的SEI膜致密，但大电流密度虽形成的SEI膜结构疏松，允许更多的电解液浸润，形成的SEI膜离子电导率大于在低电流密度下形成的SEI膜。结合高温条件下，形成的SEI膜进行结构重整，膜的溶解与重新沉积使新的膜具有多孔结构，对循环更有帮助。因此通过对化成电流以及化成温度进行控制，可以形成稳定的SEI膜。另外，化成时，镍钴锰酸锂材料的脱锂数量与充电截止电压成正比，也就是说充电截止电压越高镍钴锰酸锂材料材料的脱锂量也就越大，相应的材料容量发挥越高。但是并不是充电截止电压越高越好，过量的脱锂可能会导致材料的层状结构坍塌，影响材料循环。因此为了保证镍钴锰酸锂材料的结构稳定性，化成时需要对电池的最终充电截止电压进行限制。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺，为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺，所述的化成工艺采用四段由小到大递增的充电电流，逐步将锂离子电池电压提升至4.2V后化成结束，具体包括如下步骤：S1：将注液完成的高电压镍钴锰酸锂软包锂离子电池放入温度为25~35℃，湿度为30%~75%的环境中，静置24h；S2：完成S1步骤后，将锂离子电池放入压力化成柜中，调节化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第一电流0.05C恒流充电至电压为3.2V，充电时间设定25min；S3：在S2的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第二电流0.1C恒流充电至电压为3.6V，充电时间设定25min；S4：在S3的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第三电流0.2C恒流充电至电压为4.0V，充电时间设定40min；S5：在S4的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第四电流0.35C恒流充电至电压为4.2V，充电时间设定120min，化成完成。所述的高电压镍钴锰酸锂为NCM523（LiNi0.55Co0.15Mn0.3O2）或NCM515（LiNi0.5Co0.15Mn0.35O2）三元材料。所述高电压三元软包锂离子电池的充电截止电压为4.4V。所述的化成柜为商业化的集压力与升温于一体的化成柜。本专利技术的有益效果在于：（1）将注液完成后的4.4V高电压镍钴锰酸锂软包锂离子电池放入温度为25~35℃，湿度为30%~75%的环境中，此环境条件为绝大多数锂离子电池厂家的车间环境，只需在车间指定相应位置进行搁置即可，无需另外建造恒温房，节省空间也省电，电池静置24h是为了让电解液充分浸润电池正负极片以及隔膜，同时也让下一道工序有足够的周转时间；（2）化成时采用小电流与大电流结合加上适当的温度可以让负极片表面形成稳定致密的SEI膜，同时，一定的压力也可以有效抑制正、负极片膨胀过大，进而能保证电芯厚度，平整度；（3）化成时电压充至3.2V前左右电池产气量最大，采用小电流化成就是为了有效防止电池反应过于剧烈，保证SEI膜的稳定生成；化成电压达到3.6V后，产气量逐渐减少，此时可以逐步分段加大化成电流，加快化成时间，提高生产效率，同时，化成电压提升至4.2V，可以提升正极容量发挥。附图说明图1为实施例1与对比例1.0C循环比较图。图2为实施例2与对比例1.0C循环比较图。图3为实施例3与对比例1.0C循环比较图。图4为实施例4与对比例1.0C循环比较图。具体实施方式为了使本专利技术能够更清楚、明白，下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步说明。实施例1：一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺，其特征在于，所述的化成工艺采用四段由小到大递增的充电电流，逐步将锂离子电池电压提升至4.2V后化成结束，具体为：S1、将注液完成的高电压镍钴锰酸锂软包锂离子电池放入温度为25℃，湿度为30%的环境中，静置24h；S2、完成S1步骤后，将锂离子电池放入压力化成柜中，调节化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃，以第一电流0.05C恒流充电至电压为3.2V，充电时间设定25min；S3、在S2的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃，以第二电流0.1C恒流充电至电压为3.6V，充电时间设定25min；S4、在S3的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃，以第三电流0.2C恒流充电至电压为4.0V，充电时间设定40min；S4、在S4的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃，以第四电流0.35C恒流充电至电压为4.2V，充电时间设定120min，化成完成。上述化成工艺结束后，将电池取出，经过抽气、整形、分容后制得高电压三元软包锂离子电池，所述高电压三元软包锂离子电池的充电截止电压为4.4V。实施例2：一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺，其特征在于，所述的化成工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺，其特征在于，所述的化成工艺采用四段由小到大递增的充电电流，逐步将锂离子电池电压提升至4.2V后化成结束，具体包括如下步骤：/nS1：将注液完成的高电压镍钴锰酸锂软包锂离子电池放入温度为25~35℃，湿度为30%~75%的环境中，静置24h；/nS2：完成S1步骤后，将锂离子电池放入压力化成柜中，调节化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第一电流0.05C恒流充电至电压为3.2V，充电时间设定25min；/nS3：在S2的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第二电流0.1C恒流充电至电压为3.6V，充电时间设定25min；/nS4：在S3的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第三电流0.2C恒流充电至电压为4.0V，充电时间设定40min；/nS5：在S4的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第四电流0.35C恒流充电至电压为4.2V，充电时间设定120min，化成完成。/n

【技术特征摘要】
1.一种高电压三元软包锂离子电池化成工艺，其特征在于，所述的化成工艺采用四段由小到大递增的充电电流，逐步将锂离子电池电压提升至4.2V后化成结束，具体包括如下步骤：
S1：将注液完成的高电压镍钴锰酸锂软包锂离子电池放入温度为25~35℃，湿度为30%~75%的环境中，静置24h；
S2：完成S1步骤后，将锂离子电池放入压力化成柜中，调节化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第一电流0.05C恒流充电至电压为3.2V，充电时间设定25min；
S3：在S2的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第二电流0.1C恒流充电至电压为3.6V，充电时间设定25min；
S4：在S3的基础上，保持化成柜压力为0.25Mpa，温度为45℃~55℃，以第三电流0.2C恒流...

【专利技术属性】
技术研发人员：李露，黄小，李国敏，
申请(专利权)人：深圳格林德能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44