锂离子电池开口化成的方法及锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池开口化成的方法及锂离子电池。该方法包括：真空条件下将电解液注入电芯中，经预充电后得到已激活电芯；电解液包括锂盐和有机溶剂，预充电的过程在开口状态下进行；在开口状态下将已激活电芯进行搁置，得到搁置后的电芯；在开口状态下对搁置后的电芯进行化成，得到化成后的电芯；化成的过程中依次采用第一充电倍率、第二充电倍率和第三充电倍率对搁置后的电芯进行充电至设计额定容量的100％，第一充电倍率和第三充电倍率分别大于第二充电倍率；将化成后的电芯封口，得到锂离子电池。上述方法能够减少电解液中的有机溶剂与电极活性材料发生反应而产生的气体量，实现产气自发排出，进而提高锂离子电池的循环稳定性。子电池的循环稳定性。子电池的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池开口化成的方法及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池的制备
，具体而言，涉及一种锂离子电池开口化成的方法及锂离子电池。

技术介绍

[0002]在锂离子电池的化成过程中，电解液中的溶剂会与正极活性材料以及负极活性材料发生电化学反应而产生气体(如乙烯、丙烯和二氧化碳等)。与其他类型的锂离子电池相比，高镍镍钴锰三元锂离子电池和富锂锰基锂离子电池的产气情况更为糟糕，甚至有可能在化成过程中将电流切断装置(CID)顶翻，从而导致断路。化成工序作为激活锂离子电池的关键过程，对固态电解质膜(SEI膜)的稳定性以及对锂离子电池的循环性能和倍率性能的提升具有很大影响。
[0003]传统的化成工序中，化成处理的对象是封口后的电芯，这会导致产生的气体无法从电芯中排出而被累积在电池内部，进而影响SEI膜的形成，降低其稳定性，进而影响锂离子电池的循环性能和倍率性能。
[0004]现有文献(公开号CN111769332A)提供了一种预锂电池的化成方法及预锂化锂离子电池。该预锂电池的化成方法包括：将预锂化后的电池进行注液和真空封口后，进行搁置；采用两阶段变压力和0.01～0.1CA的小电流对搁置后的电池进行化成充电，化成充电量为电池设计容量的28～48％，截止电压为3.1～3.6V；将化成充电后的电池进行老化、除气二封后，对电池进行充放电完成分容。该方法能够发挥其预锂后的锂克容量，提高预锂化锂离子电池的首次库伦效率和充放电循环，但是化成充电步骤是在对电池进行封口之后进行，也就是说化成步骤中电解液与正负极发生反应而产生的气体被封闭在电池内部，化成充电后再进行抽真空除气，该方法除气效果仍然较差。此外，其注液和化成花费的时间较长(24～72h)，不利于生产效率的提升。
[0005]为了排出产气，可以采用开口化成的方式。但在开口化成过程中，环境中的水分极容易进入到电芯内部，从而导致电芯内部体系出现问题。
[0006]在此基础上，研究并开发出一种锂离子电池开口化成的方法，这对于减少电解液与电极活性材料发生反应而产生的气体量对于提高锂离子电池的循环稳定性具有重要意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种锂离子电池开口化成的方法及锂离子电池，以解决现有技术中锂离子电池的生产过程中化成步骤中电解液与电极活性材料发生反应产生的气体量较大，且无法实现产气自发排出的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种锂离子电池开口化成的方法，该锂离子电池开口化成的方法包括：真空条件下将电解液注入电芯中，经预充电后得到已激活电芯；电解液包括锂盐和有机溶剂，预充电的过程在开口状态下进行；在开口状态下将已激
活电芯进行搁置，得到搁置后的电芯；在开口状态下对搁置后的电芯进行化成，得到化成后的电芯；化成的过程中依次采用第一充电倍率、第二充电倍率和第三充电倍率对搁置后的电芯进行充电至设计额定容量的100％，第一充电倍率和第三充电倍率分别大于第二充电倍率；将化成后的电芯封口，得到锂离子电池。
[0009]进一步地，当电芯为镍含量高于83％的镍钴锰三元锂离子电池和/或锂含量高于75％的锰基锂离子电池时，化成的过程包括：采用第一充电倍率对搁置后的电芯进行第一阶段充电至第一截止电压，第一充电倍率为0.3～0.5C，第一截止电压为3.6～3.8V；采用第二充电倍率对搁置后的电芯进行第二阶段充电至第二截止电压，第二充电倍率为0.05～0.2C，第二截止电压为4.0～4.2V；采用第三充电倍率对搁置后的电芯进行第三阶段充电至第三截止电压，第三充电倍率为0.33～1C，第三截止电压为4.2～4.6V。
[0010]进一步地，预充电的过程、搁置的过程以及化成的过程中，环境的露点分别独立地选自
‑
65～
‑
55℃
[0011]进一步地，真空条件的真空度为500～100Pa，真空处理时间为24～32min。
[0012]进一步地，预充电过程包括：采用第四充电倍率对电芯充电至第四截止电压，完成电芯的激活；优选地，当电芯为镍含量高于83％的镍钴锰三元锂离子电池和/或锂含量高于75％的锰基锂离子电池时，第四充电倍率为0.05～0.2C，第四截止电压为0.3～0.5V。
[0013]进一步地，预充电过程的时间为5～60min。
[0014]进一步地，搁置的时间为4～8h。
[0015]进一步地，封口的过程包括：将化成后的电芯放电至3.0～3.6V，再进行封口作业，得到封口后的电芯；封口作业结束后，将封口后的电芯充满电至锂离子电池的设计容量，经老化处理后得到锂离子电池；优选地，老化处理的温度为40～50℃，时间为4～6天。
[0016]进一步地，锂离子电池为圆柱锂离子电池，锂离子电池的外壳为钢壳材料。
[0017]为了实现上述目的，本专利技术另一个方面还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池采用本申请提供的上述锂离子电池开口化成的方法进行化成处理。
[0018]应用本专利技术的技术方案，与传统的锂离子电池化成方法相比，上述方法中预充电、搁置以及化成的过程均在开口状态下进行，这有利于及时地将电芯中的电解液中的有机溶剂与正极活性材料、负极活性材料发生电化学反应而产生的气体(如乙烯、丙烯和二氧化碳等)，实现产气自发排出，进而有利于提高固态电解质膜(SEI膜)的稳定性，从而提高锂离子电池的循环稳定性。同时，在开口状态下对电芯进行化成处理能够大大降低过充(电池失效)情况下导致的电流切断装置(CID)被充翻的可能性，进而提高锂离子电池的安全性能。
[0019]在化成的过程中，依次采用上述三个阶段对搁置后的电芯进行充电，并采用特定的充电倍率进行充电。其中，在第一阶段中对搁置后的电芯进行较快充电，能够在提高电芯电量的同时缩短化成时间；在第二阶段中对搁置后的电芯进行较慢充电，这能够抑制电解液中有机溶剂的还原分解反应，进而减少产气，从源头上减少产气量，同时减少电芯的发热量；在第三阶段中，SEI膜已经基本形成，该SEI膜抑制了有机溶剂的还原分解反应，此阶段中产气量较少，可以实现较快充电。此外，上述方法能够缩短电解液注入、陈化以及化成处理所需时间，进而能够提高锂离子电池的生产效率。
附图说明
[0020]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1示出了本申请实施例1和对比例1中锂离子电池的循环稳定性测试曲线。
具体实施方式
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0023]正如
技术介绍
所描述的，现有的锂离子电池开口化成的方法存在化成步骤中电解液与电极活性材料发生反应而产生的气体量较大，且无法实现产气自发排出的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种锂离子电池开口化成的方法，该锂离子电池开口化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池开口化成的方法，其特征在于，所述锂离子电池开口化成的方法包括：真空条件下将电解液注入电芯中，经预充电后得到已激活电芯；所述电解液包括锂盐和有机溶剂，所述预充电的过程在开口状态下进行；在开口状态下将所述已激活电芯进行搁置，得到搁置后的电芯；在开口状态下对所述搁置后的电芯进行化成，得到化成后的电芯；所述化成的过程中依次采用第一充电倍率、第二充电倍率和第三充电倍率对所述搁置后的电芯进行充电至设计额定容量的100％，所述第一充电倍率和所述第三充电倍率分别大于所述第二充电倍率；将所述化成后的电芯封口，得到所述锂离子电池。2.根据权利要求1所述的锂离子电池开口化成的方法，其特征在于，当所述电芯为镍含量高于83％的镍钴锰三元锂离子电池和/或锂含量高于75％的锰基锂离子电池时，所述化成的过程包括：采用第一充电倍率对所述搁置后的电芯进行第一阶段充电至第一截止电压，所述第一充电倍率为0.3～0.5C，所述第一截止电压为3.6～3.8V；采用第二充电倍率对所述搁置后的电芯进行第二阶段充电至第二截止电压，所述第二充电倍率为0.05～0.2C，所述第二截止电压为4.0～4.2V；采用第三充电倍率对所述搁置后的电芯进行第三阶段充电至第三截止电压，所述第三充电倍率为0.33～1C，所述第三截止电压为4.2～4.6V。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池开口化成的方法，其特征在于，所述预充电的过程、所述搁置的过程以及所述化成的过程中，环境的露点分别独立地选自为
‑
6...

【专利技术属性】
技术研发人员：周浩，刘小舟，周仁全，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技马鞍山有限公司，
类型：发明
国别省市：