一种化成方法及锂离子电池技术

为克服现有技术中硅基负极材料锂离子电池的SEI膜不稳定，电池循环性能差的问题，提供了一种化成方法，包括以下步骤：电芯注液浸润后进行预充电，得到第一阶段电芯；对第一阶段电芯进行排气处理，得到第二阶段电芯；高荷电状态充放电：使第二阶段电芯的荷电状态保持在90％～100％SOC，再进行放电处理至60％～80％SOC后静置，再次充电至90％～100％SOC，重复高荷电状态充放电操作，得到荷电状态在90％～100％SOC的第三阶段电芯；对第三阶段电芯进行放电处理操作。本发明专利技术提供的化成方法，使电芯长时间保持较高的荷电状态，利于修复破损的SEI膜，在高荷电状态下多次重复充放电及静置操作可进一步增加SEI膜的致密性和韧性，使第三阶段电芯放电后有较稳定的SEI膜，进而提高化成后电芯的首效和循环性能。化成后电芯的首效和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种化成方法及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种化成方法及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其高能量储存系统、优异的电化学能量转换机制、高工作电压、低自放电特性、重量轻等优异特性,受到学者与社会的广泛关注。目前,锂离子电池已实现工业量产化,被广泛应用于便携式电子设备、电动车辆和混合动力电动车辆等热门行业。商用锂离子电池负极由传统石墨构成,电池理论比容量很低,仅为370mAh/g，远远不能满足现代社会对高能量密度电池的需求.在锂离子电池负极材料的研究中,硅材料以其高达4200mAh/g的理论比容量,而受到极大关注。
[0003]硅基负极由于其优异的理论容量，被认为是最具前景的下一代锂离子电池负极材料之一。然而，硅在与锂发生合金化反应时会产生巨大的体积膨胀，这种体积变化将诱发电极内部应力积累，导致活性颗粒粉化，电极结构破坏，容量迅速衰减。同时，硅负极巨大的体积效应还会引起界面的不稳定，造成固态电解质界面(SEI)的持续生长，降低库伦效率，进一步加剧性能的衰减。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中硅基负极材料锂离子电池的SEI膜不稳定，电池循环性能差的问题，提供一种化成方法及锂离子电池。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]一方面，本专利技术提供一种化成方法，包括以下步骤：
[0007]电芯注液浸润后进行预充电，得到第一阶段电芯；
[0008]对第一阶段电芯进行排气处理，得到第二阶段电芯；
[0009]高荷电状态充放电：使第二阶段电芯的荷电状态保持在90％～100％SOC，再进行放电处理至60％～80％SOC后静置，再次充电至90％～100％SOC，重复高荷电状态充放电操作，得到荷电状态在90％～100％SOC的第三阶段电芯；
[0010]对第三阶段电芯进行放电处理操作。。
[0011]可选的，所述第一阶段电芯注液浸润时间为24～72h；所述第二阶段电芯静置时间为30～90min。
[0012]可选的，所述第一阶段电芯充电后荷电量为30％～100％SOC。
[0013]可选的，所述第二阶段电芯重复充放电操作，包括以下步骤：
[0014]当所述第一阶段电芯的荷电状态低于90％时，将第一阶段电芯继续充电至90％～100％SOC，再进行所述“高荷电状态充放电”操作。
[0015]可选的，所述高荷电状态充放电操作中，使第二阶段电芯的温度处于20～50℃，压力为100～900kg/cm2。
[0016]可选的，所述高荷电状态充放电重复充放电操作次数为3～10次。
[0017]可选的，所述第三阶段电芯放电后荷电量为0～10％SOC。
[0018]可选的，所述第二阶段电芯及所述第三阶段电芯充放电电流为0.05～0.2C；所述第三阶段电芯放电处理压力为100～900kg/cm2，放电处理温度为20～50℃。
[0019]一方面本专利技术提供一种锂离子电池，采用所述的化成方法制备得到，所述锂离子电池包括有硅基负极。
[0020]可选的，所述硅基负极包括硅基负极活性层，所述硅基负极活性层包括硅基负极材料，所述硅基负极材料为硅碳复合材料。
[0021]本专利技术提供的化成方法，首先对电芯进行第一阶段充电预化处理，使第一阶段电芯维持在一定电量，此时，电芯表面会形成完整但韧性较差的SEI膜，采用真空排气排出所述第一阶段电芯预充电产生的气体，从而缓解该气体对电芯循环性能的不良影响；对第二阶段电芯进行充放电处理，放电时由于硅锂合金脱出锂离子，引起电芯体积收缩从而造成SEI膜轻微破损，进行充电可以修复放电导致的SEI膜破损，对第二阶段电芯进行多次重复的充放电以及静置操作，使电芯较长时间内保持在较高的荷电状态，高荷电状态下电芯自放电也有利于修复破损的SEI膜，在高荷电状态下多次重复的充放电以及静置操作可以进一步增加SEI膜的致密性和韧性，使得第三阶段电芯在放电后有稳定性较强的SEI膜，即通过多次的电芯充放电操作可以形成稳定的SEI膜，进而提高化成后电芯的首效和循环性能。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0023]本专利技术提供一种化成方法，包括以下步骤：
[0024]电芯注液浸润后进行预充电，得到第一阶段电芯；
[0025]对第一阶段电芯进行排气处理，得到第二阶段电芯；
[0026]高荷电状态充放电：使第二阶段电芯的荷电状态保持在90％～100％SOC，再进行放电处理至60％～80％SOC后静置，再次充电至90％～100％SOC，重复高荷电状态充放电操作，得到荷电状态在90％～100％SOC的第三阶段电芯；
[0027]对第三阶段电芯进行放电处理操作。
[0028]具体的，首先对所述电芯进行第一阶段充电预化处理，使第一阶段电芯维持在一定电量，此时，电芯表面会形成完整但韧性较差的SEI膜，采用真空排气排出所述第一阶段电芯预充电产生的气体，从而缓解该气体对电芯循环性能的不良影响；对第二阶段电芯进行充放电处理，放电时由于硅锂合金脱出锂离子，引起电芯体积收缩从而造成SEI膜轻微破损，进行充电可以修复放电导致的SEI膜破损，对第二阶段电芯进行多次重复的充放电以及静置操作，使电芯较长时间内保持在较高的荷电状态，高荷电状态下电芯自放电也有利于修复破损的SEI膜，进一步增加SEI膜的致密性和韧性，使得第三阶段电芯在放电后有稳定性较强的SEI膜。
[0029]在一些实施例中，所述第一阶段电芯注液浸润时间为24～72h；所述第二阶段电芯静置时间为30～90min。
[0030]具体的，优选实施例中所述第二阶段电芯静置时间为60min。
[0031]在一些实施例中，所述第一阶段电芯充电后荷电量为30％～100％SOC。
[0032]具体的，优选实施例中所述第一阶段电芯充电后荷电量为70～100％SOC。
[0033]在一些实施例中，所述第二阶段电芯重复充放电操作，包括以下步骤：
[0034]当所述第一阶段电芯的荷电状态低于90％时，将第一阶段电芯继续充电至90％～100％SOC，再进行所述“高荷电状态充放电”操作。
[0035]具体的，对所述第二阶段电芯不断的充放电和静置，可以使电芯在较长时间内保持较高的荷电状态，从增强电芯SEI膜的致密性和韧性。
[0036]在一些实施例中，所述高荷电状态充放电操作中，使第二阶段电芯的温度处于20～50℃，压力为100～900kg/cm2。
[0037]在一些实施例中，所述高荷电状态充放电重复充放电操作次数为3～10次。
[0038]具体的，在更优选实施例中所述第二阶段电芯重复充放电操作次数为3～7次；通过多次重复充放电操作修复SEI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化成方法，其特征在于，包括以下步骤：电芯注液浸润后进行预充电，得到第一阶段电芯；对第一阶段电芯进行排气处理，得到第二阶段电芯；高荷电状态充放电：使第二阶段电芯的荷电状态保持在90％～100％SOC，再进行放电处理至60％～80％SOC后静置，再次充电至90％～100％SOC，重复高荷电状态充放电操作，得到荷电状态在90％～100％SOC的第三阶段电芯；对第三阶段电芯进行放电处理操作。2.根据权利要求1所述的一种化成方法，其特征在于，所述第一阶段电芯注液浸润时间为24～72h；所述第二阶段电芯静置时间为30～90min。3.根据权利要求1所述的一种化成方法，其特征在于，所述第一阶段电芯充电后荷电量为30％～100％SOC。4.根据权利要求3所述的一种化成方法，其特征在于，所述第二阶段电芯重复充放电操作，包括以下步骤：当所述第一阶段电芯的荷电状态低于90％时，将第一阶段电芯继续充电至90％～100％SOC，再进行所述“高荷电状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德都，梁达，张斌，郭夕峰，刘舜，
申请(专利权)人：江苏固芯能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：