锂离子电芯及其化成方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电芯的化成方法，所述化成方法包括对待化成锂离子电芯进行加热、表面加压和阶段式恒流充电，得到所述锂离子电芯；所述阶段式恒流充电包括依次进行的至少3次恒流充电，相邻2次恒流充电的电流逐渐升高；最后1次恒流充电的电流为1.3C至1.6C。本发明专利技术通过扩大恒流充电电流改善了SEI膜在后续的充放电过程中容易遭到溶解破坏的现象，降低了极片界面出现褶皱从而加剧后续循环过程中电池性能劣化的可能性，且降低了化成时间，提高了化成效率；采用高温、加压以及大电流充电等工艺，改善了锂离子电芯中正极补锂添加剂循环产气的问题，抑制了硅基负极材料在循环过程中的膨胀，提升了电池性能。提升了电池性能。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电芯及其化成方法与应用


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种锂离子电芯，尤其涉及一种锂离子电芯及其化成方法与应用。

技术介绍

[0002]化成是锂离子电池生产工艺中的一道重要工序，化成时负极表面形成一层致密的钝化膜(固体电解质界面膜，简称SEI膜)，SEI膜直接影响到锂离子电池的循环、膨胀等性能，而不同的化成工艺形成的SEI膜不同，锂离子电池性能也存在很大差异。
[0003]现有的化成方式通常采用较小的充电电流和截止电压，在保障电池循环性能的同时，更容易使得SEI膜分子有序堆积，结构更加致密。但由于截止电压偏低导致在初期正极补锂添加剂的嵌锂气态副产物不能在化成阶段完全排除，导致后续循环及存储产气性能的衰减。此外，小电流充电会大大延长化成时间，从而减低化成效率。
[0004]如何提供一种化成方法能够解决正极补锂添加剂导致后续循环及存储产气性能的衰减，并获得不易被破坏的致密SEI膜，且提升化成效率，缩短化成时间，是亟需解决的制造锂离子电池的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电芯及其化成方法与应用，尤其提供了一种适用于含有正极补锂添加剂的锂离子电芯及其化成方法与应用。所述化成方法采用高温、加压和大电流充电等工艺，通过依次进行的至少3次阶段式恒流充电，逐步提高充电电流，提升了化成效率，缩短了化成时间；且针对含有正极补锂添加剂的锂离子电芯，改善了正极补锂添加剂循环产气问题，提高了SEI膜的质量，提升了电池性能。/>[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种锂离子电芯的化成方法，所述化成方法包括：
[0008]加热待化成锂离子电芯，得到热锂离子电芯；
[0009]对所述热锂离子电芯的表面加压，得到热压锂离子电芯；以及
[0010]对所述热压锂离子电芯进行阶段式恒流充电，得到所述锂离子电芯，
[0011]其中所述阶段式恒流充电包括依次进行的至少3次恒流充电，相邻2次恒流充电的电流逐渐升高，并且最后1次恒流充电的电流为1.3C至1.6C。
[0012]本专利技术提供的化成方法通过扩大恒流充电电流改善了SEI膜在后续的充放电过程中容易遭到溶解破坏的现象，降低了极片界面出现褶皱从而加剧后续循环过程中电池性能的劣化的可能性，抑制了负极材料循环过程中的膨胀，且降低了化成时间，大幅度地提高了化成效率。
[0013]本专利技术提供的化成方法尤其适用于含有正极补锂添加剂、且负极材料为硅体系的锂离子电芯。现有技术中的化成方法由于充电过程中截止电压较低会导致在初期正极补锂添加剂的嵌锂气态副产物不能在化成阶段完全排除，导致后续循环及存储产气性能的衰
减，并且间接导致硅基负极材料循环过程中的膨胀。而本专利技术采用高温、加压以及大电流充电等工艺，改善了锂离子电芯中正极补锂添加剂循环产气的问题，抑制了硅基负极材料在循环过程中的膨胀，提升了电池性能。
[0014]优选地，所述阶段式恒流充电包括依次进行的第一恒流充电、第二恒流充电和第三恒流充电。
[0015]优选地，所述第一恒流充电的充电电流为0.05C至0.2C，时间为5min至10min。例如，充电电流可以是0.05C、0.06C、0.07C、0.08C、0.07C、0.1C、0.12C、0.14C、0.16C、0.18C或0.2C，充电时间可以是5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min或10min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，所述第二恒流充电的充电电流为0.8C至1.2C，时间为10min至15min。例如，充电电流可以是0.8C、0.82C、0.84C、0.86C、0.88C、0.9C、0.92C、0.94C、0.96C、0.98C、1C、1.02C、1.04C、1.06C、1.08C、1.1C、1.12C、1.14C、1.16C、1.18C或1.2C，充电时间可以是10min、10.5min、11min、11.5min、12min、12.5min、13min、13.5min、14min、14.5min或15min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，所述第三恒流充电的充电电流为1.3C至1.6C，时间为15min至25min。例如，充电电流可以是1.3C、1.35C、1.4C、1.45C或1.6C，充电时间可以是15min、16min、17min、18min、19min、20min、20.5min、21min、21.5min、22min、22.5min、23min、23.5min、24min、24.5min或25min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]当恒温充电电流小于本专利技术提供的电流范围，由于SEI膜在循环过程中被破坏，且化成时间大幅增加，效率明显降低。
[0019]当恒温充电电流大于本专利技术提供的电流范围，由于SEI膜致密程度较低，活性物质与电解液接触界面增大，电解液消耗较快，导致电池循环性能差。
[0020]现有技术使用的化成方法通常采用较小的充电电流和截止电压，在保障电池循环性能的同时，更容易使得SEI膜分子有序堆积，结构更加致密。然而本专利技术提供的化成方法使用较大的电流进行恒流充电，由于大电流改善了SEI膜在后续的充放电过程中容易遭到溶解破坏的现象，且通过设置至少三次充电电流逐渐递增至较大电流的充电步骤，实现了大电流充电能够制备致密的SEI膜的工艺方式，使得增大效率的同时，锂离子电池在循环中不易被破坏。
[0021]优选地，所述加热的温度为60℃至100℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述加热的时间为10min至60min，例如可以是10min、20min、30min、40min、50min或60min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]本专利技术提供的化成方法将锂离子电芯温升从传统的45℃提高至60℃至100℃，在本专利技术提供的温度范围内，有利于提高锂离子的活性，增加SEI膜中锂盐的含量，进而提升SEI膜的稳定性。当温度超过本专利技术所提供的范围时，SEI膜的稳定性降低且伴随着大量的副反应。
[0024]优选地，所述加压的压力为0.4MPa至0.8MPa，例如可以是0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa、0.6MPa、0.65MPa、0.7MPa、0.75MPa或0.8MPa，但不限于所列举的数值，数
值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述加压的时间为10min至120min，例如可以是10min、50min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电芯的化成方法，其特征在于，所述化成方法包括：加热待化成锂离子电芯，得到热锂离子电芯；对所述热锂离子电芯的表面加压，得到热压锂离子电芯；以及对所述热压锂离子电芯进行阶段式恒流充电，得到所述锂离子电芯，其中所述阶段式恒流充电包括依次进行的至少3次恒流充电，相邻2次恒流充电的电流逐渐升高，并且最后1次恒流充电的电流为1.3C至1.6C。2.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述阶段式恒流充电包括依次进行的第一恒流充电、第二恒流充电和第三恒流充电。3.根据权利要求2所述的化成方法，其特征在于，所述第一恒流充电的充电电流为0.05C至0.2C，时间为5min至10min。4.根据权利要求2或3所述的化成方法，其特征在于，所述第二恒流充电的充电电流为0.8C至1.2C，时间为10min至15min。5.根据权利要求2
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4任一项所述的化成方法，其特征在于，所述第三恒流充电的充电电流为1.3C至1.6C，时间为15min至25min。6.根据权利要求1至5任一项所述的化成方法，其特征在于，所述加热的温度为60℃至100℃；优选地，所述加热的时间为10min至60min；优选地，所述加压的压力为0.4MPa至0.8MPa；优选地，所述加压的时间为10min至120min。7.根据权利要求2至6任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：