钠离子电池的化成方法及钠离子电池技术

本发明专利技术属于钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池的化成方法及钠离子电池，化成方法为S1：静置，封口，浸液；S2：预化成；S3：预化成后排气，封口；S4：主化成；S5：二次排气，封口，老化，直封切边。本发明专利技术提供了一种钠离子电池的化成方法及钠离子电池，此方法在缩短化成时间的同时，可以获得稳定的固态电解质界面膜，减少自放电，提升钠离子电池的循环稳定性。提升钠离子电池的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池的化成方法及钠离子电池


[0001]本专利技术属于钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池的化成方法及钠离子电池。

技术介绍

[0002]钠离子电池作为一种新型的二次电池，在电力交通工具、电站储能等领域具有良好的应用前景。钠离子电池负极的表面膜的状态直接影响了电池首次效率、循环稳定性等，因此化成工序是电池制作过程中至关重要的一环。
[0003]钠离子电池化成过程同锂离子电池相似，在一定的充电电位下，电极/电解液相界面的钠离子与电解液中的溶剂分子等发生不可逆反应，形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，人们称之为固态电解质界面膜(SEI)。而化成阶段的充电电流如果过大会造成生成的SEI膜不稳定并且过厚，后期循环过程中会反复脱落并重新生成，造成钠源的不可逆浪费影响电池容量以及循环稳定性。因此行业主流选择小电流进行钠离子电池化成，而电流较小，时间便较长，在工业生产中也会造成时间的浪费。因此十分有必要选择一种合理的化成工艺制式。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种钠离子电池的化成方法及钠离子电池。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一方面，本专利技术提供一种钠离子电池的化成方法，包括下述步骤：
[0007]S1：电芯注液后负压静置，封口，浸液；
[0008]S2：预化成：采用以下阶梯式充电步骤，0.02
‑
0.03C、0.04
‑
0.06C、0.08
>‑
0.1C，三步合计充电至33％
‑
35％SOC得到预化成电芯；
[0009]S3：预化成后排气，封口；
[0010]S4：经过S3步骤或者不经过S3步骤的电芯进行主化成：采用0.2
‑
0.25C电流进行恒流恒压充电，截止电流0.05C，充电至100％SOC，对应上限截止电压V1，化成工艺结束；随后采用0.1
‑
0.2C电流放电至下限截止电压V2，最终将电池以任意电流充电至50％SOC；
[0011]S5：二次排气，封口，老化，直封切边。
[0012]步骤S2中的充电时间随着充电电流的阶梯式升高而阶梯式升高；优选的，步骤S2中0.01
‑
0.03C充电时间为40
‑
60min；优选的，0.04
‑
0.06C充电时间为1
‑
2h；0.08
‑
0.1C充电时间为2.5
‑
3.5h。
[0013]步骤S2中的充电时间随着充电电流的阶梯式升高而阶梯式升高；优选的，0.02
‑
0.03C充电时间为1h，0.04C
‑
0.06C充电时间为2h,0.08C
‑
0.1C充电时间为3.5h；
[0014]每步充电时间间隔为0
‑
10min，优选的，充电时间间隔为5min。
[0015]步骤S2中夹具压力为150Kgf
‑
450Kgf；优选的，步骤S4中夹具压力为150
‑
450Kgf，
优选的，步骤S2中夹具压力随着阶梯式充电电流的升高而阶梯式升高；优选的，0.02C
‑
0.03C充电时夹具压力为150Kgf；0.04C
‑
0.06C充电时夹具压力为250Kgf；0.08C
‑
0.1C充电时夹具压力为350Kgf；优选的，步骤S4中的夹具压力与步骤S2中充电时夹具压力相比呈阶梯式升高；优选的，步骤S4中夹具压力为450Kgf。
[0016]优选的，步骤S2中的夹具温度随着充电电流的阶梯式升高而阶梯式升高；优选的，0.02C
‑
0.03C充电时夹具温度为35℃；0.04C
‑
0.06C充电时夹具温度为40℃；0.08C
‑
0.1C充电时夹具温度为45℃。
[0017]步骤S4中V1为3.8V
‑
4.1V，V2为1.5V
‑
2.0V。优选的，V1为4.0V，V2为2.0V。
[0018]步骤S1中具体步骤为负压静置10
‑
20分钟，真空度≤
‑
90Kpa；优选的，浸液步骤为电芯气袋朝上在23
‑
27℃温度下浸液24
‑
36小时。
[0019]步骤S5中老化与直封切边之间的时间间隔为0
‑
5天。
[0020]步骤S3、步骤S5中的排气以及二次排气的具体步骤为，将电芯置于排气设备上抽真空将气体排出，真空度≤
‑
90Kpa，优选的，真空度保持2
‑
4s。
[0021]优选的，步骤S3中夹具压力为150
‑
900Kgf。优选的，步骤S4中夹具压力为150
‑
900Kgf。
[0022]步骤S5中直封切边的具体步骤为：将老化后电芯置于直封设备，抽真空将气体排出，真空度≤
‑
90KPa，沿电芯边缘直封，随后将气袋切下；优选的，真空保持时间为10
‑
15s。
[0023]所述的钠离子电池正极材料为AN1N2N3N4O2±
c，负极材料为无定型碳，其中：A为金属钠；N1N2N3N4为过渡金属元素一种或者几种；c≥0；优选的，所述的过渡金属元素为镍、铁、锰、铜、或者钴，优选的，所述的钠离子电池为叠片或者卷绕装配的软包形式的钠离子电池；优选的，钠离子电池正极极片中所含正极材料比例为90％
‑
96％之间；优选的，钠离子电池负极极片中所含负极材料比例为90％
‑
96％之间；优选的，钠离子电池中负/正极片容量过剩比例为1.02
‑
1.25之间；优选的，钠离子电池制备所用电解液为有机钠盐电解液，其中所用钠盐为NaPF6、NaClO4、NaBF4、NaFSI、NaTFSI中的一种或几种；优选的，钠盐浓度为0.8
‑
1.2mol/L之间；优选的，电解液溶剂为碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯中的一种或任意几种组合；优选的，所述的电解液还包括添加剂；优选的，所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、苯砜、有机硝酸酯、有机磷酸酯等的一种或任意几种组合；优选的，钠离子电池所用隔膜包为聚乙烯基膜、聚丙烯基膜、以聚乙/丙烯为基膜的单面或双面涂覆陶瓷类型的隔膜、涂覆聚偏氟乙烯加陶瓷层隔膜、或者涂覆聚偏氟乙烯加陶瓷层隔膜中的一种。
[0024]另一方面，本专利技术还提供一种采用如上所述化成方法得到的钠离子电池。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术提供的钠离子电池的化成方法采用三步阶梯式化成工艺，无需复杂的工艺步骤，相比于其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池的化成方法，其特征在于，包括下述步骤：S1：电芯注液后负压静置，封口，浸液；S2：预化成：采用以下阶梯式充电步骤，0.02C
‑
0.03C、0.04C
‑
0.06C、0.08C
‑
0.1C，三步合计充电至33％
‑
35％SOC得到预化成电芯；S3：预化成后排气，封口；S4：经过S3步骤或者不经过S3步骤的电芯进行主化成：采用0.2
‑
0.25C电流进行恒流恒压充电，截止电流0.05C，充电至100％SOC，对应上限截止电压V1，化成工艺结束；随后采用0.1
‑
0.2C电流放电至下限截止电压V2，最终将电池以任意电流充电至50％SOC；S5：二次排气，封口，老化，直封切边。2.根据权利要求1所述的钠离子电池的化成方法，其特征在于，步骤S2中的充电时间随着充电电流的阶梯式升高而阶梯式升高；优选的，步骤S2中0.02C
‑
0.03C充电时间为40
‑
60min；优选的，0.04C
‑
0.06C充电时间为1
‑
2h；优选的，0.08C
‑
0.1C充电时间为2.5
‑
3.5h；每步充电时间间隔为0
‑
10min，优选的，充电时间间隔为5min。3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池的化成方法，其特征在于，步骤S2中夹具压力为150Kgf
‑
450Kgf；优选的，步骤S4中夹具压力为150
‑
450Kgf；优选的，步骤S2中夹具压力随着阶梯式充电电流的升高而阶梯式升高；优选的，0.02C
‑
0.03C充电时夹具压力为150Kgf；0.04C
‑
0.06C充电时夹具压力为250Kgf；0.08C
‑
0.1C充电时夹具压力为350Kgf；优选的，步骤S4中的夹具压力与步骤S2中充电时夹具压力相比呈阶梯式升高；优选的，步骤S4中夹具压力为450Kgf；优选的，步骤S4中V1为3.8V
‑
4.1V，V2为1.5V
‑
2.0V；优选的，V1为4.0V，V2为2.0V。4.根据权利要求1
‑
3之一所述的钠离子电池的化成方法，其特征在于，步骤S1中具体步骤为负压静置10
‑
20分钟，真空度≤
‑
90Kpa；优选的，浸液步骤为电芯气袋朝上在23
‑
27℃温度下浸液24
‑
36小时。5.根据权利要求1
‑
4之一所述的钠离子电池的化成方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，马洪运，葛桂芳，邢彤，
申请(专利权)人：力神青岛新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：