專利名稱：：一種以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池化成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電池的化成方法，具體涉及一種以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池的開口化成方法。
背景技術(shù)：
：電池在使用前都必須進(jìn)行化成，以便激活電池正負(fù)極的活性物質(zhì)，從而使電池達(dá)到充放電的最佳狀態(tài)。鋰離子二次電池的化成步驟是制造電池的重要階段，化成關(guān)系到電池的容量高低、循環(huán)壽命長(zhǎng)短、安全性能等多方面的品質(zhì)?；墒侵笇?duì)電池進(jìn)行前面數(shù)次充電的過(guò)程。現(xiàn)有的鋰離子二次電池的化成主要有兩種方式，密封化成和開口化成。密封化成是在注完電解液后將注液孔密封，然后進(jìn)行電池化成，在化成的過(guò)程中有乙烯、二乙烯、氟化磷、氟化氫等氣體產(chǎn)生，這些氣體在電池內(nèi)部積聚會(huì)造成電池膨脹，外殼發(fā)鼓、變形，甚至?xí)?dǎo)致電池發(fā)生爆炸。為了克服這一問(wèn)題，通常采用另一種方式進(jìn)行化成，即在電池注液孔未密封的情況下進(jìn)行電池化成，待電池化成之后再密封，即開口化成。同時(shí)，在電池的化成過(guò)程中。電解液和電解質(zhì)在電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，在負(fù)極表面生成SEI膜(SurfaceElectrolyteInterface)，均勻和穩(wěn)定的SEI膜對(duì)電池的各種電化學(xué)性能都是有利的。以鈦酸鋰負(fù)極的鋰離子二次電池不僅克服了常規(guī)化學(xué)電源的循環(huán)問(wèn)題，可達(dá)到上萬(wàn)次，同時(shí)也克服了大倍率放電問(wèn)題，還克服了鋰離子電池的安全問(wèn)題；但是以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池，由于鈦酸鋰的嵌鋰電位高，在1伏以上，按照以往的化成方法，不會(huì)在化成時(shí)產(chǎn)生SEI膜。然而，在實(shí)際使用過(guò)程中，容易產(chǎn)生過(guò)電位，使鋰電池負(fù)極電位降到IV以下，造成鈦酸鋰與電解質(zhì)反應(yīng)分解產(chǎn)生氣體無(wú)處釋放而造成氣脹，進(jìn)而影響電池的容量及循環(huán)性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池化成方法，促使負(fù)極表面形成SEI膜，并化成過(guò)程中產(chǎn)生的氣體抽去，避免鋰電池在日后的使用過(guò)程中因過(guò)電位而造成鈦酸鋰活性材料與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氣脹問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池化成方法，包括在以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池的化成溫度下，對(duì)電池進(jìn)行恒流充電和恒壓充電化成操作，其特征在于，具體包括以下步驟所述充電過(guò)程包括大電流恒流充電至充電截止電壓和恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)；其中，所述大電流為0.2C-3C;所述充電截止電壓為l.8V-2.8V，截止電流《0.05C，鋰離子二次電池的化成溫度為15°C_60°C;上述技術(shù)方案中，所述充電截止電壓由具體的正負(fù)極材料決定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體情況計(jì)算得到。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述鋰離子二次電池的化成溫度為20°C_50°C。3優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述鋰離子二次電池中的電解液含有成膜添加劑，有助于SEI膜穩(wěn)定的形成。進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池化成方法包括以下步驟在恒壓充電至截止電流后，將電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體抽去，并封口。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明針對(duì)以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次的特性，在化成環(huán)節(jié)采用大電流充電，強(qiáng)制在鈦酸鋰負(fù)極表面形成SEI膜，并將產(chǎn)生的氣體抽去，從而避免了鋰電池在日后的使用過(guò)程中因過(guò)電位而造成鈦酸鋰活性材料與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氣脹問(wèn)題，同時(shí)保證了電池的容量及循環(huán)性。2.本發(fā)明的化成方法簡(jiǎn)單且易于操作，具有良好的應(yīng)用前景，例如應(yīng)用為一種儲(chǔ)能電池。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一以錳酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度15t:的條件下，以0.3C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例二以錳酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度25t:的條件下，以0.3C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例三以錳酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度5(TC的條件下，以0.3C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例四以錳酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度6(TC的條件下，以0.3C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例五4以鈷酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度15t:的條件下，以2C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例六以鈷酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度25t:的條件下，以2C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例七以鈷酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度5(TC的條件下，以2C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例八以鈷酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度6(TC的條件下，以2C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例九以磷酸鐵鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度15t:的條件下，以1C恒流充電至2V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例十以磷酸鐵鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為l摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度25t:的條件下，以1C恒流充電至2V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例i^一以磷酸鐵鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為l摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度5(TC的條件下，以1C恒流充電至2V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。實(shí)施例十二以磷酸鐵鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為l摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度6(TC的條件下，以1C恒流充電至2V，再以恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。對(duì)比例一以錳酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為l摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度15t:的條件下，以0.05C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。對(duì)比例二以鈷酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度25°C的條件下，以0.05C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。對(duì)比例三以錳酸鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為l摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度5(TC的條件下，以O(shè).05C恒流充電至2.7V，再以恒壓充電至截止電流，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。對(duì)比例四以磷酸鐵鋰為正極活性材料、鈦酸鋰為負(fù)極活性材料，將電解質(zhì)LiPFe溶解于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(匿C)的混合溶液中形成電解液，電解液的濃度為1摩爾/升，做成電池，將制得的電池在化成溫度15t:的條件下，以0.05C恒流充電至2V，再以恒壓充電至截止電流，之后抽真空封口，然后進(jìn)行循環(huán)測(cè)試。上述實(shí)施例的循環(huán)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1:表16<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)鋰電池的設(shè)計(jì)范圍，電池在充電封口后，電池的厚度范圍在10.5-12mm之間，從上表數(shù)據(jù)可以看出，用本發(fā)明方法所述的方法進(jìn)行化成的電池在化成后的循環(huán)測(cè)試中，電池的厚度仍然在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，沒(méi)有氣脹現(xiàn)象。而按照以往的化成方法化成的電池，在化成后的循環(huán)測(cè)試中，電芯的厚度均出現(xiàn)不同程度的氣脹。同時(shí)從表1可以看出按現(xiàn)有方法化成的電池由于產(chǎn)生氣脹，也導(dǎo)致其循環(huán)性較差。權(quán)利要求一種以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池化成方法，包括在以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池的化成溫度下，對(duì)電池進(jìn)行恒流充電和恒壓充電化成操作，其特征在于，具體包括以下步驟所述充電過(guò)程包括大電流恒流充電至充電截止電壓和恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜；其中，所述大電流為0.2C-3C。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池化成方法，其特征在于，所述充電截止電壓為1.8V-2.8V，截止電流《0.05C，鋰離子二次電池的化成溫度為15°C-60°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池化成方法，其特征在于，所述鋰離子二次電池的化成溫度為20°C_50°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池化成方法，其特征在于，在恒壓充電至截止電流后，將電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體抽去，并封口。全文摘要本發(fā)明涉及一種電池的化成方法，具體涉及一種以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池的開口化成方法，具體包括以下步驟在以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次電池的化成溫度下，所述充電過(guò)程包括大電流恒流充電至充電截止電壓和恒壓充電至截止電流，在負(fù)極材料表面形成固體電解質(zhì)界面膜；其中，所述大電流為0.2C-3C；所述充電截止電壓為1.8V-2.8V，截止電流≤0.05C，鋰離子二次電池的化成溫度為15℃-60℃。本發(fā)明針對(duì)以鈦酸鋰為負(fù)極的鋰離子二次的特性，在化成環(huán)節(jié)采用大電流充電，強(qiáng)制在鈦酸鋰負(fù)極表面形成SEI膜，并將產(chǎn)生的氣體抽去，從而避免了鋰電池在日后的使用過(guò)程中因過(guò)電位而造成鈦酸鋰活性材料與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氣脹問(wèn)題，同時(shí)保證了電池的容量及循環(huán)性。文檔編號(hào)H01M10/058GK101740816SQ200910264749公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2009年12月24日優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日發(fā)明者吳曉東申請(qǐng)人:蘇州星恒電源有限公司