脉冲换向化成方法、锂离子电池和存储介质技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，更具体地涉及一种用于锂离子电池的脉冲换向化成方法、锂离子电池以及计算机存储介质。该方法包括与锂离子电池中一种或多种异物相对应的一个或多个异物析出过程，其中每个异物析出过程包括针对特定异物执行的恒流充电过程和脉冲充放电过程，其中，在恒流充电过程中，对锂离子电池进行恒流充电直至其开路电压达到预设电压，其中预设电压取决于锂离子电池中特定异物的溶出电位，并且在脉冲充放电过程中，当达到预设电压时，在预设时段内对锂离子电池进行脉冲充放电以使特定异物在电池负极表面形成扁平化枝晶，其中，在脉冲充放电过程中利用正、反向脉冲电流以预设频率交替进行充放电。冲电流以预设频率交替进行充放电。冲电流以预设频率交替进行充放电。

【技术实现步骤摘要】
脉冲换向化成方法、锂离子电池和存储介质


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，更具体地涉及一种用于锂离子电池的脉冲换向化成方法、锂离子电池以及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]在各种储能器件中，锂离子电池由于具有高比能量、高功率密度、长寿命等优点，近年来在消费电子、动力电池以及储能电站等领域得到了广泛的应用。然而，锂离子由于其极高的电化学活性，在几乎所有的金属中具有相对于标准氢电极的最低标准电极电位（
‑
3.04V），因此几乎所有的金属异物离子在达到嵌锂电位之前均会在负极表面被还原成金属并形成枝晶，待枝晶长大到一定程度，将穿透隔膜并在正负极之间形成短路（如图1所示）。
[0003]锂离子电池在制造过程中的金属异物控制一直是业界的巨大挑战，这不仅造成制造成本的不必要增加，而且锂离子电池从原材料到装配的整个制造过程中，金属异物几乎不可避免。由于在制造过程中无法有效拦截异物的混入，导致在使用过程中由金属异物引起的正负极之间微短路对锂离子电池形成了巨大的安全隐患。
[0004]有鉴于此，急需一种能够减少或降低这种由金属异物引起的物理自放电的方法。

技术实现思路

[0005]为了解决或至少缓解以上问题中的一个或多个，提供了以下技术方案。本专利技术的实施例提供了一种用于锂离子电池的脉冲换向化成方法、锂离子电池以及计算机存储介质，以便缓解锂离子电池中异物溶出后在负极表面析出形成枝晶穿透隔膜后在正负极之间形成短路的问题。
[0006]按照本专利技术的第一方面，提供了一种脉冲换向化成方法，所述方法包括执行与锂离子电池中一种或多种异物相对应的一个或多个异物析出过程，其中每个异物析出过程包括针对特定异物执行的恒流充电过程和脉冲充放电过程，其中，在所述恒流充电过程中，对所述锂离子电池进行恒流充电直至其开路电压达到预设电压，其中所述预设电压取决于所述锂离子电池中所述特定异物的溶出电位，并且在所述脉冲充放电过程中，当达到所述预设电压时，在预设时段内对所述锂离子电池进行脉冲充放电以使所述特定异物在电池负极表面形成扁平化枝晶，其中，在所述脉冲充放电过程中利用正、反向脉冲电流以预设频率交替进行充放电。
[0007]作为以上方案的替代或补充，根据本专利技术一实施例的方法进一步包括：当电池电压等于化成截止电压时，停止执行所述异物析出过程。
[0008]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，所述一个或多个异物析出过程包括第一金属异物析出过程，所述第一金属异物析出过程包括第一恒流充电过程和第一脉冲充放电过程，其中，在所述第一恒流充电过程中，以第一电流对所述锂离子电池进行恒流充电直至达到第一电压，其中所述第一电压取决于所述第一金属异物的溶出电位，并且，在所述第一脉冲充放电过程中，当达到所述第一电压时对所述锂离子电池进行
脉冲充放电以使所述第一金属异物在电池负极表面形成扁平化枝晶，其中所述第一脉冲充放电过程的持续时间为第一时段，脉冲循环次数为第一数目。
[0009]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，所述一个或多个异物析出过程还包括在第一金属异物析出过程之后执行的第二金属异物析出过程，所述第二金属异物析出过程包括第二恒流充电过程和第二脉冲充放电过程，其中，在所述第二恒流充电过程中，以第二电流对所述锂离子电池进行恒流充电直至达到第二电压，其中所述第二电压取决于所述第二金属异物的溶出电位，所述第二金属异物的溶出电位大于所述第一金属异物的溶出电位，所述第二电压大于所述第一电压，并且在所述第二脉冲充放电过程中，当达到所述第二电压时对所述锂离子电池进行脉冲充放电以使所述第二金属异物在电池负极表面形成扁平化枝晶，其中所述第二脉冲充放电过程的持续时间为第二时段，脉冲循环次数为第二数目。
[0010]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，所述预设电压比所述特定异物的溶出电位高0.02 V
‑
0.1 V。
[0011]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，所述第二恒流充电过程的所述第二电流大于或等于所述第一恒流充电过程的所述第一电流；并且/或者所述第二脉冲充放电过程的充放电电流大于所述第一脉冲充放电过程的充放电电流。
[0012]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，所述第二时段大于所述第一时段；并且/或所述第二数目大于所述第一数目。
[0013]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，在所述脉冲充放电过程中，脉冲放电电流小于或等于脉冲充电电流。
[0014]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，所述脉冲充放电过程进一步包括紧接在脉冲放电或脉冲充电之后的静置过程。
[0015]作为以上方案的替代或补充，在根据本专利技术一实施例的方法中，所述锂离子电池为三元锂离子电池或磷酸铁锂离子电池。
[0016]根据本专利技术的第二方面，提供一种锂离子电池，所述锂离子电池具有一种或多种异物，所述一种或多种异物中的特定异物通过以下脉冲换向化成步骤在电池负极表面形成扁平化枝晶：恒流充电步骤：对所述锂离子电池进行恒流充电直至其开路电压达到预设电压，其中所述预设电压取决于所述锂离子电池中所述特定异物的溶出电位；以及脉冲充放电步骤：达到所述预设电压时，在预设时段内对所述锂离子电池进行脉冲充放电以使所述特定异物在电池负极表面形成扁平化枝晶，其中，在所述脉冲充放电过程中利用正、反向脉冲电流以预设频率交替进行充放电。
[0017]根据本专利技术的第三方面，提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括指令，所述指令在运行时执行根据本专利技术第一方面所述的方法中的任意一项。
[0018]根据本专利技术的一个或多个实施例的脉冲换向化成方案通过恒流充电过程使锂离子电池达到与异物的溶出电位相对应的预设电压，并接着利用脉冲充放电过程通过在正负极之间施加交变电场来控制金属异物在正极的溶出速度，同时增加在负极表面的成核速度，降低枝晶在负极表面的生长速度，从而使析出的枝晶扁平化生长，由此达到降低甚至规避枝晶穿透隔膜后在正负极之间形成短路的可能性的效果。
附图说明
[0019]本专利技术的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。在所述附图中：图1示出了传统化成模式下形成的微短路枝晶的示意图；图2示出了锂离子电池化成过程的开路电压曲线的示例性示意图；图3示出了按照本专利技术的一个或多个实施例的脉冲换向化成方法30的示意性流程图；图4示出了按照本专利技术的一个或多个实施例的脉冲换向化成方法40的示意性流程图；图5示出了按照本专利技术的一个或多个实施例的锂离子电池化成充电阶段的电流与开路电压曲线的示例性示意图；图6示出了按照本专利技术的一个或多个实施例的锂离子电池化成充电阶段的电流与开路电压曲线的另一示例性示意图；以及图7示出了按照本专利技术的一个或多个实施例的脉冲换向化成模式下形成的微短路枝晶的示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种脉冲换向化成方法，其特征在于，所述方法包括执行与锂离子电池中一种或多种异物相对应的一个或多个异物析出过程，其中每个异物析出过程包括针对特定异物执行的恒流充电过程和脉冲充放电过程，其中，在所述恒流充电过程中，对所述锂离子电池进行恒流充电直至其开路电压达到预设电压，其中所述预设电压取决于所述锂离子电池中所述特定异物的溶出电位，并且在所述脉冲充放电过程中，当达到所述预设电压时，在预设时段内对所述锂离子电池进行脉冲充放电以使所述特定异物在电池负极表面形成扁平化枝晶，其中，在所述脉冲充放电过程中利用正、反向脉冲电流以预设频率交替进行充放电。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括：当电池电压等于化成截止电压时，停止执行所述异物析出过程。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个异物析出过程包括第一金属异物析出过程，所述第一金属异物析出过程包括第一恒流充电过程和第一脉冲充放电过程，其中，在所述第一恒流充电过程中，以第一电流对所述锂离子电池进行恒流充电直至达到第一电压，其中所述第一电压取决于所述第一金属异物的溶出电位，并且，在所述第一脉冲充放电过程中，当达到所述第一电压时对所述锂离子电池进行脉冲充放电以使所述第一金属异物在电池负极表面形成扁平化枝晶，其中所述第一脉冲充放电过程的持续时间为第一时段，脉冲循环次数为第一数目。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述一个或多个异物析出过程还包括在第一金属异物析出过程之后执行的第二金属异物析出过程，所述第二金属异物析出过程包括第二恒流充电过程和第二脉冲充放电过程，其中，在所述第二恒流充电过程中，以第二电流对所述锂离子电池进行恒流充电直至达到第二电压，其中所述第二电压取决于所述第二金属异物的溶出电位，所述第二金属异物的溶出电位大于所述第一金属异物的溶出电位，所述第二电压大于所述第一电压，并且在所述第二脉冲充放电过...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国，孙振勇，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：