一种电芯的化成陈化方法以及锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种电芯的化成陈化方法以及锂离子电池。所述化成陈化包括以下步骤：(1)对第一静置后的电芯进行负压加压处理，以第一电流对所述电芯进行第一恒流充电后做第二静置处理，再以第二电流对所述电芯进行第二恒流充电后进行第三静置处理，得到完成化成的电芯；(2)对步骤(1)所述完成化成的电芯进行40～50℃的第四静置后再进行70～80℃的第五静置，得到完成化成陈化的电芯。本发明专利技术通过优化陈化方案，让多余的H2O在陈化过程中就反应掉，有效降低电芯水分含量，避免电芯成品后引发更多副反应，从而提高电芯的高温存储和循环性能。从而提高电芯的高温存储和循环性能。从而提高电芯的高温存储和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电芯的化成陈化方法以及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种电芯的化成陈化方法以及锂离子电池。

技术介绍

[0002]汽车启停电源主要使用铅酸电池，其能量密度偏低、循环寿命短，环境污染大，与绿色低碳的发展主题相悖，12V磷酸铁锂电池具有比能量高、循环寿命长、安全性能好、成本低廉、环境友好性等特点，更符合节能减排的时代需求。与此同时，12V磷酸铁锂电池直接取代铅酸电池，对电池的高温存储性能、循环性能及安全性能的苛求尤为强烈。
[0003]影响锂离子电池高温存储和循环性能的主要因素有：第一：高温状态下，正极中的部分Fe离子会溶解，进入电解液中，沉积并附着在负极，使得负极不能与电解液充分接触，从而内阻増大；第二：高温状态下，负极SEI膜中的亚稳态物质如ROCOLi会分解成更稳定的Li2CO3和LiF，导致SEI膜破裂并重新修复，最终SEI不断增厚，造成阻抗增大，容量损失；第三：电解液中的锂盐 LiPF6热稳定性差，其热分解温度为30℃，且其对H2O非常敏感，易水解生成 HF，破坏SEI膜的稳定性以及腐蚀集流体，导致容量损失。
[0004]为了提高12V磷酸铁锂电池的动力学性能，正极材料大多都通过进行纳米化以及碳包覆，来提高材料的电导率，然而纳米化后的材料比表面积增大，对水分的吸附能力增强，导致电池在烘烤后，水分含量偏高，而过高的H2O会引发副反应，导致电池高温存储性能差，而通过优化陈化方案，让多余的H2O在陈化过程中就反应掉，有效降低电芯水分含量，避免电芯成品后引发更多副反应，从而提高电芯的高温存储和循环性能。
[0005]CN112018426A公开了一种电芯陈化装置及陈化方法，通过将待陈化的电芯容置于容器中，并设置控制件驱动容器运动以带动待陈化的电芯运动，这样，可以加快电芯吸收电解液的效率，减小电芯陈化时间。但只是通过电芯运动电芯吸收电解液的效率提升有限，并且需要利用容器与控制件使得电芯发生运动，生产成本高，不能大批次生产。
[0006]CN112670681A公开了一种软包电芯快速陈化方法，采用机械加压、气压和直接接触式加热结合的方法，采用加热夹具对电芯进行直接接触式加热，缩短了陈化的时间，提高了陈化的效率。加热过程中温度会发生变化，外界温度从低到高，会对电池的内部结构产生影响。
[0007]CN110797578A公开了一种锂离子电芯的陈化方法，在电芯陈化时，引入了机械振动，让电解液更快地将卷芯极片浸润，需要将电芯放置与密闭腔体中，将腔体调整为负压状态，对电芯进行振动陈化，采用不同频率分阶段进行振动，因此，陈化的成本高，需要仪器的投入，并且只能一阶段陈化同一批次的电芯，不适用于大规模生产，并且对电芯高温储存并不能起到有益效果。
[0008]如何选择合适的陈化手段来有效低成本提高电芯的高温存储和循环性能是本领域重要的研究方向。
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85Kpa等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述负压加压处理的温度为40～50℃，其中所述温度可以是40℃、 41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为43～47℃。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一电流为0.02～0.04C，其中所述第一电流可以是0.02C、0.03C或0.04C等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述第一恒流充电的截至电压为3.6～3.8V，其中所述截至电压可以是3.6V、3.7V或3.8V等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述第二静置处理的时间为40～50min，其中所述时间可以是40 min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min、49min 或50min等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0027]作为本专利技术优选的技术方案，所述第二电流为0.08～0.12C，其中所述第二电流可以是0.08C、0.09C、0.10C、0.11C或0.12C等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0028]优选地，所述第二恒流充电的截至电压为3.6～3.8V，其中所述截至电压可以是3.6V、3.7V或3.8V等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0029]优选地，所述第三静置的时间为3～8min，其中所述时间可以是3min、4min、 5min、6min、7min或8min等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0030]本专利技术的目的之二在于提供一种锂离子电池，所述锂离子电池的电芯使用如目的之一所述的化成陈化方法。
[0031]作为本专利技术优选的技术方案，所述锂离子电池包括正极极片、隔膜、电解液和负极极片。
[0032]优选地，所述正极极片的活性物质包括磷酸铁锂。
[0033]优选地，所述负极极片的活性物质包括人造石墨和/或天然石墨。
[0034]作为本专利技术优选的技术方案，所述电解液包括有机溶剂、添加剂和锂盐。
[0035]优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的组合、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的组合或碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的组合等。
[0036]优选地，所述添加剂包括所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯和二氟磷酸锂。
[0037]优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂。
[0038]优选地，所述隔膜的厚度为10～14μm，其中所述厚度可以是10μm、11μm、 12μm、13μm或14μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0039]优选地，所述隔膜包括聚乙烯隔膜。
[0040]作为本专利技术优选的技术方案，所述电池的额定容量为18～22Ah，其中所述额定容量可以是18Ah、19Ah、20Ah、21Ah或22Ah等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0041]本专利技术所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯的化成陈化方法，其特征在于，所述化成陈化包括以下步骤：(1)对第一静置后的电芯进行负压加压处理，以第一电流对所述电芯进行第一恒流充电后做第二静置处理，再以第二电流对所述电芯进行第二恒流充电后进行第三静置处理，得到完成化成的电芯；(2)对步骤(1)所述完成化成的电芯进行40～50℃的第四静置后再进行70～80℃的第五静置，得到完成化成陈化的电芯。2.根据权利要求1所述的化成陈化方法，其特征在于，所述第四静置的温度为43～47℃；优选地，所述第四静置的时间为38～42h。3.根据权利要求1或2所述的化成陈化方法，其特征在于，所述第五静置的温度为73～77℃；优选地，所述第四静置的时间为6～10h。4.根据权利要求1
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3任一项所述的化成陈化方法，其特征在于，所述第一静置的时间为3～8min；优选地，所述负压加压处理的压强为
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85Kpa；优选地，所述负压加压处理的温度为40～50℃，优选为43～47℃。5.根据权利要求1
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4任一项所述的化成陈化方法，其特征在于，所述第一电流为0.02～0.04C；优选地，所述第一恒流充电的截至电压为3.6～3.8V；优选地，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：易靖宇，熊珊，朱昌波，魏成卓，谭立波，高夜军，阮祝华，苑丁丁，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：