本发明专利技术公开了一种钛系负极材料锂离子电池的化成方法，其包括：（１）以电流Ｉ１对电池进行恒流限时充电；（２）以电流Ｉ２对电池进行恒流限压充电，截止电压Ｖ；（３）以截止电压Ｖ对电池进行恒压限时充电；其中Ｉ２＞Ｉ１，截止电压Ｖ≥２．０伏；所述化成是指开口化成。本发明专利技术所提供的化成方法可以有效抑制钛系负极材料电池循环和存放过程中的电池发鼓现象。还可以在钛系负极材料表面形成良好的负极保护膜，进一步提高电池性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池的制备方法，具体涉及锂离子电池的化成方法。
技术介绍
钛酸锂在锂离子嵌入_脱嵌过程中晶体结构能够保持高度的稳定性，锂离子嵌入 前后都为尖晶石结构，且晶格常数变化很小，体积变化很小(< )，所以钛酸锂被称为 “零应变”电极材料。与目前占有大市场份额的碳负极材料相比，钛酸锂平衡电位较高，避免 了金属锂的沉积，并且其平台容量超过总容量85%，充电结束时电位迅速上升，这可用于指 示终止充电，避免了过充电，因此其安全性比碳负极材料高；钛酸锂的化学扩散系数比碳负 极材料大一个数量级，充放电速度很快。钛酸锂作为负极材料还具有大电流充放电性能，可 以制成锂离子蓄电池、全固态电池和混合型超级电容器，表现出良好的应用性能。钛酸锂还 具有抗过充性能好、热稳定性能好和安全性能好等优点，在电动汽车、混合动力汽车和储能 电池等领域有广泛的应用前景。为了优化钛酸锂的各项电池性能，对钛酸锂进行掺杂、包覆 以及各种修饰，形成了很多新的负极材料，以上负极材料和尖晶石钛酸锂统称钛系负极材 料。但是，通过现有的技术及工艺，制成的钛系负极材料锂离子电池存在一个问题，就 是电池在充、放电过程中，会不断地产生气体，电池厚度不好控制，产生严重的“发鼓”现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服，现有技术中钛系负极材料的锂离子电池“发鼓”的问题， 从而提供一种可以抑制电池“发鼓”的钛系负极材料锂离子电池化成方法。，其包括(1)以电流I1对电池进行恒流限时充电；(2)以电流I2对电池进行恒流限压充电，截止电压V ；(3)以截止电压V对电池进行恒压限时充电；其中I2 > I1，截止电压V彡2.0伏；所述化成是指开口化成。本专利技术的专利技术人发现，钛系负极材料锂离子电池“发鼓”的主要原因是，由于钛系 负极材料本身容易吸收空气中水分，而电池生产过程中也不可避免的引进环境中的水分。 在长时间的存放和循环过程中水分会电解液等发生一系列复杂的化学反应，生成HF、CO2, CO、等气体引起电池发鼓。由于钛系负极材料本身的充、放电电压平台较其它负极材料特殊，而且钛系负极 材料比较容易吸水，以致现有的电池化成方法并不适合钛系负极材料锂离子电池。本专利技术所提供的方法，在化成过程中电池中水分基本在电极上分解释放，从开口 化成的电池中逃逸，由于开口化成时，电池内的压力大于外界压力，所以不会引进新的水 分，化成完成封口的电池中的水分大大减少，从而在电池的后续循环和存放过程中，可以有 效抑制电池循环和存放过程中的电池发鼓现象。本专利技术的化成方法还可以在钛系负极材料表面形成良好的负极保护膜，进一步提 高电池性能。具体实施例方式，其包括(1)以电流I1对电池进行恒流限时充电；(2)以电流I2对电池进行恒流限压充电，截止电压V ；(3)以截止电压V对电池进行恒压限时充电；其中I2 > I1，截止电压V彡2. 0伏；所述化成是指开口化成。优选地，1.彡 I2 彡 3I1q其中步骤(1)中，优选地，所述电流I1为0. 01C-0. 1C，充电时间为Ih-IOh0更优选地，所述电流I1为0. 02C-0. 08C，充电时间为2h_5h。其中步骤(2)中，优选地，所述电流I2为0. 02C-0. 2C，截止电压V为2. 0-3. 8伏。更优选地，所述电流I2为0. 05C-0. 15C，截止电压V为2. 3V-3. 2伏。其中步骤(3)中，充电时间优选为0. 25h_5h，更优选为0. 5h_3h。所述化成是在0-40 V下进行的。其中，本专利技术中电流单位C为本领域技术人员所公知的，例如电池容量为 IOOOmAh, PJ 0. OlC 为 IOmA0本专利技术的专利技术人认为本专利技术所提供的化成方法中，步骤(1)的小电流恒流限时 充电，可以使电池活化过程中的副反应减少，并且形成稳定、致密的负极保护膜。步骤(2) 的大电流恒流限压充电，可以在原先负极保护膜上形成一层相对疏松的负极保护膜。良好 的负极保护膜可以有效避免电解液与负极之间的接触，从而在电池中循环和存放时，有效 抑制电池中电解液与负极之间的反应，同时也可以抑制部分气体的产生。步骤(3)的恒压限时充电，此过程中的电流很小，可以进一步优化负极保护膜，并 且使电池中水分绝大部分在高电压下充分反应分解释放。同时，由于电池采用开口化成，化 成过程中产生的气体可随时排出，减少电池中水分和气体的量，从源头上抑制了电池发鼓 问题；同时也不会出现因气体不能及时排出而造成的负极层离。在整个过程中，可以促进稳 定、良好的负极保护膜的形成，良好的负极保护膜不仅可以优化电池的性能，也有利于抑制 产生气体的部分反应。本专利技术所采用的电池化成设备为本领域技术人员所公知，并没有特殊限制。本专利技术的钛系负极材料为本领域技术人员所公知的，例如尖晶石钛酸锂；通式为 Li3+3xTi6-3x_yMy012 的锂钛氧化合物，其中 0 彡 χ 彡 1/3，0 彡 y 彡 0. 25，M 为 Fe、Al、Ca、Co、B、 Cr、Ni、Mg、Zr、Ga、V、Mn和Zn中的一种或几种；还可以是其他物质包覆或者混合的锂钛氧 化合物。本专利技术所述钛系负极材料锂离子电池的正极材料、电解液、隔膜以及其他非活性 零部件、封装方式等均为本领域技术人员所公知的，在此不作赘述。下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步详细描述。实施例所采用的钛系负极材料锂离子电池的制作(1)正极的制备将100克的LiFeP04、5克聚偏二氟乙烯(PVDF)和6克导电剂乙炔黑加入到50克 N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，然后搅拌形成均勻的正极浆料。将该正极浆料均勻地涂布在铝箔上，然后150°C下烘干、辊压、裁切制得尺寸为 930X56毫米的正极，其中含有9. 4克正极活性物质。(2)负极的制备将100克负极活性物质Li4Ti5012、6克聚偏二氟乙烯(PVDF)和7克导电剂乙炔黑 加入到90克N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，然后搅拌形成均勻的负极浆料。将该浆料均勻地涂布在铜箔上，然后在100°C下烘干、辊压、裁切制得尺寸为 930X58毫米的负极，其中含有9. 2克负极活性物质。(3)电池的装配和陈化将上述的正、负极与聚丙烯膜卷绕成一个方型锂离子电池的极芯，将极耳与电极 片点焊后放入电池壳体内，将电池壳与盖板激光焊接密封后，将LiPF6按lmol/L的浓度溶 解在EC DEC EMC = 1 1 1及2. 5% VC的混合溶剂中形成非水电解液，将7. 2克的 该电解液注入到每只电池中，在常温下放置24小时。制成钛系负极材料锂离子电池，记作 电池B。实施例1取电池B放入电池化成设备中，先以0. OlC恒流充电10h，再0. 02C恒流充电至2. 0 伏，最后以2. 0伏恒压充电5h。对电池进行封口，得到化成后的电池Al。实施例2取电池B放入电池化成设备中，先以0. IC恒流充电让，再0.2(恒流充电至3.8 伏，最后以3. 8伏恒压充电0. 25h。对电池进行封口，得到化成后的电池A2。实施例3取电池B放入电池化成设备中，先以0. 04C恒流充电4h，再0. 06C恒流充电至2. 8 伏，最后以2. 8伏恒压充电3h。对电池进行封口，得到化成后的电池A3。实施例4取电池B放入电池化成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钛系负极材料锂离子电池的化成方法，其包括：（１）以电流Ｉ↓［１］对电池进行恒流限时充电；（２）以电流Ｉ↓［２］对电池进行恒流限压充电，截止电压Ｖ；（３）以截止电压Ｖ对电池进行恒压限时充电；其中Ｉ↓［２］＞Ｉ↓［１］，截止电压Ｖ≥２．０伏；所述化成是指开口化成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张建飞，李科，姜俊刚，刘卫平，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94
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