專利名稱:一種高能量鋰離子電池的化成后處理方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于鋰離子蓄電池化成后處理技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種高能量鋰離子電池的化成后處理方法。
背景技術(shù):
隨著綠色能源的普及,高能量鋰離子電池的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,但其安全性問(wèn)題一直阻礙著它的發(fā)展,目前,高能量鋰離子電池化成后的處理方法是將化成后的電池用0.01倍率~0.2倍率之間的小電流恒流充電,充電時(shí)間為0.2~5小時(shí),再以0.2倍率~3倍率之間的大電流恒流充電,充至電池電壓為4.1~4.2伏特后,再讓電池進(jìn)入恒壓充電階段,電壓保持在4.1伏特~4.2伏特之間,待充電電流減小到0.001倍率~0.02倍率時(shí),即停止充電。隨后對(duì)電池進(jìn)行恒流放電,電流為0.01倍率~0.5倍率,放電截止電壓為2.5伏特~2.75伏特,然后再用上述的充電方法再對(duì)電池進(jìn)行充電。讓電池以滿電狀態(tài)擱置,擱置時(shí)間為3~10天。隨后用恒定電流對(duì)電池進(jìn)行放電,電流為0.1倍率~1倍率,放電截止電壓為2.5伏特~2.75伏特。最后用恒定電流對(duì)電池進(jìn)行充電,電流為0.1倍率~1倍率,充電容量為25%的額定容量。整個(gè)工藝處理過(guò)程完成。該方法處理過(guò)的電池周期短,而且有利于提高電池材料的使用效率,但在濫用情況下,很容易出現(xiàn)起火和爆炸現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,提供了一種操作方便、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、能夠有效提高電池安全性的高能量鋰離子電池的化成后處理方法。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特點(diǎn)是化成后的電池,在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán),充放電電壓范圍在2.75V~4.2V之間,然后在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充電,充電至電壓為4.2V時(shí),再在溫度為-30℃~-20℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行放電,放電截止電壓為2.5-2.75V。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特點(diǎn)是溫度為20℃±5℃的環(huán)境下充放電,充放電電壓范圍在2.75V~4.2V之間的充放電循環(huán)次數(shù)為3次。
高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特點(diǎn)是溫度為20℃±5℃的環(huán)境下充電,溫度為-30℃~-20℃的環(huán)境下放電,放電截止電壓為2.5V。
高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特點(diǎn)是20℃±5℃溫度充電,-30℃~-20℃溫度放電的循環(huán)次數(shù)為3次。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是通過(guò)采用對(duì)化成后處理的電池進(jìn)行了常溫循環(huán)和低溫處理,有效地增強(qiáng)了電極表面的穩(wěn)定性能,使電極表面SEI膜更加致密、穩(wěn)固,從而提高高能量鋰離子電池的安全性能。并且過(guò)程簡(jiǎn)單、容易控制,所需設(shè)備的成本也比較低。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的電池短路曲線圖;圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的電池過(guò)充電曲線圖;圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的電池倍率放電容量曲線圖;圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的電池溫度放電容量曲線圖;圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的電池循環(huán)性能曲線圖。
具體實(shí)施例方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效,茲列舉以下實(shí)施例,并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下實(shí)施例按質(zhì)量百分比計(jì),80%~95%的鈷酸鋰與3%~10%的KS、SS乙炔黑作為導(dǎo)電劑,3%~11%的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯,聚合類樹脂中的一種作為粘結(jié)劑,以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺,二甲基乙酰胺作溶劑,調(diào)成膏體,以20um厚的鋁箔作集流體,將膏料涂布到鋁箔上,并經(jīng)干燥、軋制等操作制成正極片;按質(zhì)量百分比計(jì),85%~92%的MCMB、CMS作為負(fù)極活性物質(zhì),與3%~11%的KS、SS乙炔黑作為導(dǎo)電劑,3%~11%的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯,聚合類樹脂中的一種作為粘結(jié)劑,以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺,二甲基乙酰胺作溶劑,調(diào)成膏體,,以10um厚的銅箔作集流體,將膏料涂到銅箔上,并經(jīng)干燥,軋制制成負(fù)極片;選用厚度為30um~50un之間的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂的復(fù)合膜作為隔膜;溶劑體系以EC為基體的三元混合物,電解質(zhì)選用LiPF6,電液型號(hào)為JN908作為有機(jī)非水性電解液;將正負(fù)極片裁成適當(dāng)?shù)某叽纾c隔膜一起卷繞成電芯,放入殼內(nèi),將殼與蓋板用氬弧焊接密封,然后注入電解液并將注液口封死,對(duì)其進(jìn)行化成,化成后的電池,在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán),充放電電壓范圍在2.75V~4.2V之間,充放電循環(huán)次數(shù)為3次;然后在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充電,充電至電壓為4.2V時(shí),再在溫度為-30℃~-20℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行放電,充放電的循環(huán)次數(shù)為3次,放電截止電壓為2.5V。
為能說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn),以50/380(55Ah)型電池為例,結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)電池性能進(jìn)行如下說(shuō)明圖1為短路試驗(yàn)圖,在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下,將滿電電池經(jīng)外部短路,外部線路電阻應(yīng)小于10mΩ。圖1中電池的最高電流為298.24A,最高溫度為115.34℃,電壓平臺(tái)為2.23V,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,電池不起火、不爆炸。圖2為電池的過(guò)充電實(shí)驗(yàn)圖,在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下,用1倍率電流對(duì)滿電電池進(jìn)行充電,當(dāng)電池電壓充到5.0V時(shí),停止充電,圖2中電池的最高溫度為53.36℃,最高電壓為5.0V。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,電池不起火、不爆炸。圖3為電池的倍率放電容量曲線圖,在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下,分別用0.5倍率、1倍率、2倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行放電,放電截止電壓為3.0V。放電容量分別為58.33Ah、55.33Ah、51.36Ah。以0.5倍率的放電容量為基準(zhǔn),1倍率2倍率的放電容量保持率分別為94.9%和88.1%。圖4為電池在不同溫度下的放電容量曲線,在環(huán)境溫度分別為-20℃、25℃、55℃的條件下,用1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行放電,放電容量分別為56.45Ah、60.31Ah、61.75Ah。以常溫(25℃)容量為基準(zhǔn),環(huán)境溫度為-20℃和55℃的容量保持率分別為93.6%和102%。圖5為電池的循環(huán)性能曲線,在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下,用1/3倍率電流對(duì)電池進(jìn)行充放電,充放電電壓范圍是3.0V~4.2V。電池的初始容量為56.94Ah,第50次的放電容量為50.12Ah。50次循環(huán)后,電池的容量保持率為額定容量的91%。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn),以55Ah型電池為例,給出了應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)和用本發(fā)明處理電池的安全試驗(yàn)情況對(duì)照表
電池在常溫下的倍率放電特性
電池在不同溫度下的放電特性
權(quán)利要求
1.一種高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特征在于化成后的電池,在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán),充放電電壓范圍在2.75V~4.2V之間,然后在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充電,充電至電壓為4.2V時(shí),再在溫度為-30℃~-20℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行放電,放電截止電壓為2.5-2.75V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特征在于所述溫度為20℃±5℃的環(huán)境下充放電,充放電電壓范圍在2.75V~4.2V之間的充放電循環(huán)次數(shù)為3次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特征在于所述溫度為20℃±5℃的環(huán)境下充電,所述溫度為-30℃~-20℃的環(huán)境下放電,放電截止電壓為2.5V。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特征在于所述充放電的循環(huán)次數(shù)為3次。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種高能量鋰離子電池的化成后處理方法,其特點(diǎn)是化成后的電池,在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充放電循環(huán)3次,充放電電壓范圍在2.75V~4.2V之間,然后在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行充電,充電至電壓為4.2V時(shí),再在溫度為-30℃~-20℃的環(huán)境下,用所述電池1/3倍率的電流對(duì)電池進(jìn)行放電,高低溫充放電循環(huán)3次,放電截止電壓為2.5-2.75V。本方法有效地增強(qiáng)了電極表面的穩(wěn)定性能,從而提高了高能量鋰離子電池的安全性能。并且過(guò)程簡(jiǎn)單、容易控制??蓮V泛適用于動(dòng)力型鋰離子電池化成后處理方法。
文檔編號(hào)H01M10/44GK1780041SQ20041007293
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者張澤波, 陳洪楓 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所