锂电池冷热交替老化方法技术

本发明专利技术属于锂聚合物电池领域，提供了一种锂电池冷热交替老化方法，在电池化成后：将电池放置于高温区一段时间，然后电池转移至低温区放置一段时间；或，将电池放置于低温区一段时间，然后电池转移至高温区放置一段时间；电池经历两次放置和一次转移为一次循环；电池至少循环5次；高温区和低温区之间的温度差大于55℃。本发明专利技术结合高温老化工期短利于SEI膜重整，常温老化SEI膜稳定性更好、循环性能好的优点提出冷热交替冲击的老化方法；让SEI膜的快速重组和稳定；从而电池的循环寿命性能。从而电池的循环寿命性能。

【技术实现步骤摘要】
锂电池冷热交替老化方法


[0001]本专利技术属于锂聚合物电池领域，具体涉及一种锂电池冷热交替老化方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。目前对锂离子电池的需求是：高电压、高功率、长循环寿命、长存储寿命且安全性能优异。
[0003]锂离子电池的制备过程包括：正负极、隔膜等材料制备；组装；注电解液；化成；老化；最后包装出售。
[0004]化成是指锂电池的第一次充放电；将电芯内部的正负极物质激活，改善电池的自放电、充放电性能和储存性能。
[0005]老化是指，电池装配注液完成后首次充电化成后的放置过程；因为化成首次激活充电一般在50％
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70％的容量，化成后电池内部各材料处于活跃状态，电压也处于不稳定状态，所以必须要进行老化让电池内部各材料性能稳定下来。
[0006]通常有常温老化和高温老化两种方法；常温老化一般情况下即为室温25℃，时间一般为三周到一个月；而高温老化根据不同生产厂家而不同，但一般情况下处于38
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45℃内，时间在48
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72小时之间。
[0007]目前的锂电池生产厂家，为了缩短电池的整个生产周期，化成后电池一般采用40
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50℃之间老化48
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72小时。另外，在40
‑
50℃之间老化48
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72小时，此工艺最主要目的是负极表面SEI膜优化，使初次充电后形成的SEI膜性质和组成能够稳定，以免后续充电时负极发生溶剂共插，破坏负极层状结构。
[0008]SEI膜是锂/钠离子电池在首次充放电时，电解液中少量极性非质子溶剂在得到部分电子后发生还原反应，与锂离子结合反应生成一种厚度约100
‑
120nm的界面膜。SEI膜通常形成于电极材料与电解液之间的固液相界面。SEI膜的形成好坏及成膜稳定完整程度，对分容及后期电池的各项性能发挥至关重要。
[0009]但是纯高温老化容易破坏已经形成的SEI膜，不利于电池循环。

技术实现思路

[0010]针对现有方法中电池生产过程中高温老化容易分解破坏已经生成的已经形成的SEI的缺点，本专利技术提出了一种锂电池冷热交替老化方法。
[0011]一种锂电池冷热交替老化方法，在电池化成后：
[0012]将电池放置于高温区一段时间，然后电池转移至低温区放置一段时间；
[0013]或，将电池放置于低温区一段时间，然后电池转移至高温区放置一段时间；
[0014]电池经历两次放置和一次转移为一次循环；电池至少循环5次；
[0015]高温区和低温区之间的温度差大于55℃。
[0016]具体地，高温区和低温区之间的温度差在55℃至90℃。
[0017]更具体地，高温区的温度范围为55℃至70℃；低温区的温度范围为
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20℃至0℃。
[0018]具体地，每次转移时间少于等于30min。
[0019]具体地，每次放置时间大于等于3h。
[0020]具体地，高温区和低温区的温度波动范围小于等于2℃。
[0021]本专利技术发现，当温差小于55℃时，SEI膜的稳定性提升效果不明显；当温差大于90℃时，除了增加能耗外，并不会性能的提高SEI膜的性能；甚至还可能会导致性能下降。
[0022]本专利技术发现，低温区温度低于
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20℃时，会导致电解液的析出，且温度回升后无法完全复原；虽然温度越低SEI膜的稳定性越好，但会对电池的其他结构造成负面影响。高温区温度大于70℃时，SEI膜重整速度小于分解速度导致SEI膜前面循环的重整速度效果被抵消。
[0023]本专利技术发现，每次转移时间需要控制在30min内，当转移时间大于30min而容易导致温度缓慢回升/下降，对低温形成的SEI膜或者高温的SEI膜重整赵成负面影响。
[0024]本专利技术发现，在高温区/低温区内放置时间在3h内时，SEI膜的质量会与时间成正比；当时间超过3h后，SEI膜质量并不会经一步改善。
[0025]本专利技术发现，当锂电池放置在高温区/低温区老化时，当温度波动大于2℃时，会对SEI膜的性能造成负面影响；波动范围小于等于2℃时负面影响可忽略不计。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]本专利技术结合高温老化工期短利于SEI膜重整，常温老化SEI膜稳定性更好、循环性能好的优点提出冷热交替冲击的老化方法；让SEI膜的快速重组和稳定；从而电池的循环寿命性能。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例，对本专利技术作进一步详细的阐述，下述实施例不用于限制本专利技术，仅用于说明本专利技术。以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0029]在具体实施例中，没有详细说明的步骤、材料选择、数值参数均为现有技术中的常规选择，如《GB 31241
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2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》，或者任何现有公开的现有技术。
[0030]1)在锂电池制备完成后化成，电池化成具体步骤如下表1所示：
[0031]表1
[0032][0033]2)将电池放置于高温区域内，3h，高温区的环境温度设置为恒定55℃/62℃/70℃；
[0034]3)将电池从高温区转移至低温区内，在低温区放置3h，低温区的环境温度为
‑
20
℃/
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10℃/0℃；
[0035]4)重复步骤2)和步骤3)循环5次，每次电池在温区不同温区的转移时间在30min内；
[0036]5)分容，分容具体步骤如下表2所示：
[0037]表2
[0038][0039][0040]6)分容与常规电池制备步骤相同。
[0041]实验一电池寿命(循环性能)检测
[0042]测试条件与方法：在25℃下，将分容后的电池按1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.1C，然后按1C恒流放电至3.0V。循环500周。循环首次容量记录为C1，100次容量记录为C100，以此类推，C200、C300、C400、C500。计算循环次数对应容量保持率对比；结果如表3。表4所示。
[0043]实验二60℃下储存30天的荷电与容量恢复
[0044]将电池先按1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.1C，然后按1C恒流放电至3.0V，这样充电放电得出电池的标准容量C1，然后充电，按1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.1C，记录此时充电电压U1。充电后在60℃下储存30天，之后以1C恒流放电至终止电压3.0V，得到放电容量C2，荷电保持率＝C2/C1，，记录此时充电电压U2(计算K值＝(U2
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U1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.锂电池冷热交替老化方法，其特征在于，在电池化成后：将电池放置于高温区一段时间，然后电池转移至低温区放置一段时间；或，将电池放置于低温区一段时间，然后电池转移至高温区放置一段时间；电池经历两次放置和一次转移为一次循环；电池至少循环5次；所述高温区和低温区之间的温度差大于55℃。2.根据权利要求1所述的锂电池冷热交替老化方法，其特征在于，所述高温区和低温区之间的温度差在55℃至90℃。3.根据权利要求2所述的锂电池冷热交替老化方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：任亚春，王守军，杨晓亮，
申请(专利权)人：江苏量能动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：