一種提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學(xué)性能的化成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種正極為磷酸鐵鋰，負(fù)極為人 造石墨的鋰離子電池化成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池具有安全、穩(wěn)定性高，比能量大，無(wú)記憶效應(yīng)，可快速充電，循環(huán)壽命 長(zhǎng)，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大型及輕型電動(dòng)車(chē)輛，輕型電動(dòng)工具，太陽(yáng)能及風(fēng)能發(fā)電的 儲(chǔ)能設(shè)備，移動(dòng)通信設(shè)備等方面，因此對(duì)鋰離子電池的性能及結(jié)構(gòu)要求越來(lái)越高，是目前電 池界研宄發(fā)展的主要方向。
[0003] 在鋰離子電池的生產(chǎn)過(guò)程中，化成是極其重要的工序，它是對(duì)電池內(nèi)部活性物質(zhì) 進(jìn)行首次激活。在這個(gè)過(guò)程中，負(fù)極表面形成一層固態(tài)電解質(zhì)膜即SEI (solid electrolyte interface)膜。SEI膜對(duì)負(fù)極材料會(huì)產(chǎn)生保護(hù)作用，使材料結(jié)構(gòu)不易i丹塌，從而增加鋰離子 電池的循環(huán)壽命，允許鋰離子電池進(jìn)行適當(dāng)倍率的放電行為。因此鋰離子電池性能很大程 度上取決于化成效果的良好與否。
[0004] 而在SEI膜形成的過(guò)程中，電解液、電解質(zhì)與鋰離子發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng) 并產(chǎn)生乙烯、氫氣、一氧化碳等可燃性氣體。一方面如果不及時(shí)排出這些氣體，會(huì)造成電池 極片與隔膜之間產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致不能形成良好的SEI膜，另一方面在電池內(nèi)部熱失控時(shí)這 些可燃性氣體會(huì)造成很大的安全隱患。
[0005] 傳統(tǒng)的閉口化成工藝是在化成結(jié)束后進(jìn)行抽氣，但是在SEI膜形成過(guò)程中隔膜與 極片之間產(chǎn)生氣泡后，SEI膜就很難再繼續(xù)生長(zhǎng)，化成完成后SEI膜的形成已經(jīng)基本完成， 所以這時(shí)候再去抽氣已經(jīng)不能改善SEI膜的成膜效果，只是簡(jiǎn)單的除去電池內(nèi)部氣體。
[0006] 而傳統(tǒng)的開(kāi)口化成工藝雖然能夠讓化成過(guò)程中產(chǎn)生的氣體排出，但是由于是在開(kāi) 口的環(huán)境中，電池內(nèi)部很容易接觸到空氣，混入雜質(zhì)氣體參與電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)還 有水分進(jìn)入電池內(nèi)部，與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氫氟酸腐蝕電極表面。雖然可以將電池放置于干 燥房?jī)?nèi)進(jìn)行開(kāi)口化成來(lái)解決水分對(duì)電池性能的影響，但是這樣增加了生產(chǎn)的成本，而對(duì)電 池性能的提尚也不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施 方式。在本部分以及本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)摘要和發(fā)明名稱(chēng)中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本 部分、說(shuō)明書(shū)摘要和發(fā)明名稱(chēng)的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
[0008] 鑒于上述和/或現(xiàn)有提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學(xué)性能的化成方法中存在的問(wèn) 題，提出了本發(fā)明。
[0009] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學(xué)性能的化成方法， 其既可以解決化成過(guò)程中氣體不能及時(shí)排出的問(wèn)題，也能夠很好的控制化成過(guò)程不讓空 氣，特別是水分參與電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，從而有效的提高SEI膜的形成質(zhì)量，進(jìn)而改善電池 的綜合電化學(xué)性能，同時(shí)還能有效降低電池生產(chǎn)成本。
[0010] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種 提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學(xué)性能的化成方法，其以磷酸鐵鋰為正極，人造石墨為負(fù)極的 鋰離子電池，在化成過(guò)程中采用三個(gè)階段對(duì)電池抽真空，每個(gè)階段以化成電壓來(lái)確定，采用 不同負(fù)壓對(duì)電池進(jìn)行抽真空，每個(gè)階段內(nèi)真空負(fù)壓值線性遞增，直至化成結(jié)束，具體為：第 一階段：當(dāng)化成電壓在0V~2. 5V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0.0 IMPa~-0. 3MPa ;第二階段：當(dāng) 化成電壓在2. 5V~3. 2V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0. 3MPa~-0. 8MPa ;第三階段：當(dāng)化成電壓 在3. 2V~3. 6V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0. 8MPa~-0.1 MPa。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：相比傳統(tǒng)的化成工藝，本發(fā)明提供的化成方法不但能避免 空氣及水分進(jìn)入電池內(nèi)部，還能避免化成時(shí)產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，這樣可以大大提高化成 過(guò)程形成SEI膜的質(zhì)量，使正極片、隔膜、負(fù)極片緊密貼合，縮短鋰離子脫出和嵌入的距離， 降低電池內(nèi)阻，改善電池的倍率放電性能，延長(zhǎng)電池使用壽命，提高電池低溫性能等。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 附圖1為采用本發(fā)明實(shí)例生產(chǎn)的電池與對(duì)比例中采用傳統(tǒng)化成工藝生產(chǎn)的電池 3C放電曲線比較圖。
[0013] 附圖2為采用本發(fā)明實(shí)例生產(chǎn)的電池與對(duì)比例中采用傳統(tǒng)化成工藝生產(chǎn)的電池 5C放電曲線比較圖。
[0014] 附圖3為采用本發(fā)明實(shí)例生產(chǎn)的電池與對(duì)比例中采用傳統(tǒng)化成工藝生產(chǎn)的電池 7C放電曲線比較圖。
[0015] 附圖4為采用本發(fā)明實(shí)例生產(chǎn)的電池與對(duì)比例中采用傳統(tǒng)化成工藝生產(chǎn)的電 池-20°C放電曲線比較圖。
[0016] 附圖5為采用本發(fā)明實(shí)例生產(chǎn)的電池與對(duì)比例中采用傳統(tǒng)化成工藝生產(chǎn)的電池 1C充放500次循環(huán)曲線比較圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面通過(guò)本發(fā)明的具體 實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類(lèi)似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0019] 試驗(yàn)準(zhǔn)備：
[0020] 以磷酸鐵鋰為正極，人造石墨為負(fù)極，按照設(shè)計(jì)容量為80Ah，生產(chǎn)200只電芯，分 為兩組，每組100只。
[0021] 實(shí)施例
[0022] 對(duì)第一組100只電池，采用本發(fā)明方法進(jìn)行化成：
[0023] 以磷酸鐵鋰為正極，人造石墨為負(fù)極的鋰離子電池，在化成過(guò)程中采用三個(gè)階段 對(duì)電池抽真空，每個(gè)階段以化成電壓來(lái)確定，采用不同負(fù)壓對(duì)電池進(jìn)行抽真空，每個(gè)階段內(nèi) 真空負(fù)壓值線性遞增，直至化成結(jié)束，其中，
[0024] 第一階段：當(dāng)化成電壓在0V~2. 5V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0.0 IMPa~-0. 3MPa ;
[0025] 第二階段：當(dāng)化成電壓在2. 5V~3. 2V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0.3MPa~-0.8MPa ;
[0026] 第三階段：當(dāng)化成電壓在3. 2V~3. 6V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0.8MPa~-0.IMPa。
[0027] 對(duì)比例
[0028] 對(duì)第二組100只電池采用傳統(tǒng)的化成工藝進(jìn)行化成，不抽真空。
[0029] 以上200只電池采用相同的分容工藝進(jìn)行分容。并用以下條件進(jìn)行篩選：
[0030] 1、容量在±lAh以內(nèi)；
[0031] 2、靜態(tài)壓差在lmV以內(nèi)；
[0032] 3、充放電曲線嚙合程度在90%以上。
[0033] 滿足以上條件之后，每組隨機(jī)抽出10只電池進(jìn)行內(nèi)阻及電化學(xué)性能數(shù)據(jù)對(duì)比。
[0034] 表1為兩組電池分容后內(nèi)阻數(shù)據(jù)的對(duì)比。實(shí)施例中10只電池的平均內(nèi)阻要低于 對(duì)比例中10只電池內(nèi)阻的平均值，且實(shí)施例中每只電池的內(nèi)阻都比對(duì)比例中每只電池的 內(nèi)阻都小。說(shuō)明采用本發(fā)明方法化成，能有效降低電池的內(nèi)阻。
[0035] 表1兩組電池分容后內(nèi)阻值比較單位：mD
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高磯酸鐵裡電池綜合電化學(xué)性能的化成方法，其特征在于；w磯酸鐵裡為正 極，人造石墨為負(fù)極的裡離子電池，在化成過(guò)程中采用=個(gè)階段對(duì)電池抽真空，每個(gè)階段W 化成電壓來(lái)確定，采用不同負(fù)壓對(duì)電池進(jìn)行抽真空，每個(gè)階段內(nèi)真空負(fù)壓值線性遞增，直至 化成結(jié)束，具體為： 第一階段；當(dāng)化成電壓在0V~2. 5V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0.0 lMPa~-0. 3MPa ; 第二階段；當(dāng)化成電壓在2. 5V~3. 2V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0. 3MPa~-0. 8MPa ; 第S階段；當(dāng)化成電壓在3. 2V~3. 6V時(shí)，抽真空負(fù)壓值為-0. 8MPa~-0.1 MPa。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學(xué)性能的化成方法，其特征在于：以磷酸鐵鋰為正極，人造石墨為負(fù)極的鋰離子電池，在化成過(guò)程中采用三個(gè)階段對(duì)電池抽真空，每個(gè)階段以化成電壓來(lái)確定，采用不同負(fù)壓對(duì)電池進(jìn)行抽真空，每個(gè)階段內(nèi)真空負(fù)壓值線性遞增，直至化成結(jié)束。本發(fā)明能夠有效的提高SEI膜的形成質(zhì)量，進(jìn)而改善電池的綜合電化學(xué)性能，同時(shí)還能有效降低電池生產(chǎn)成本。
【IPC分類(lèi)】H01M10-058, H01M10-44
【公開(kāi)號(hào)】CN104681876
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510056779
【發(fā)明人】宗煜欽, 張玉清, 張強(qiáng)盛, 徐恒祥, 王運(yùn)霞, 肖波
【申請(qǐng)人】張玉清, 張強(qiáng)盛, 宗煜欽
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日