專利名稱：電池動態(tài)陳化方法及其動態(tài)陳化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及二次電池領域，尤其涉及一種可制得具有優(yōu)異循環(huán)性能和儲存性能的二次電池的電池動態(tài)陳化方法，以及用于該電池動態(tài)陳化法的動態(tài)陳化裝置。
背景技術：
鋰離子二次電池因其高比能量、高工作電壓、長循環(huán)壽命、無污染等優(yōu)點，在現(xiàn)代移動電子設備和通訊設備中得到了廣泛應用。通常，在鋰離子電池首次充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發(fā)生反應，形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層(passivating film)。這種鈍化層是一種界面，具有固體電解質(zhì)的特征，是電子絕緣體卻是Li+的優(yōu)良導體，Li+可以經(jīng)過該鈍化層自由嵌入和脫出，因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”(SEI膜)。SEI膜具有有機溶劑不溶性，在有機電解質(zhì)溶液中能穩(wěn)定存在，并且溶劑分子不能通過該層鈍化膜，從而能有效防止溶劑分子的共嵌入，避免了因溶劑共嵌入造成電極材料的破壞。
現(xiàn)有鋰離子二次電池的陳化方式是立放或側放等靜態(tài)陳化。在這些靜態(tài)陳化條件下，電池內(nèi)部的有機電解液由于自身的重力作用，絕大部分聚集在電池的下端，導致電池內(nèi)的上部極芯在有機電解液中潤濕不充分。在充放電過程中，特別是首次充電過程，這些極片部位(特別是負極片)表面由于缺少有機電解液，其成分鋰鹽(如LiPF6)與有機溶劑氧化還原反應生成的SEI膜厚度過薄、疏松、且不均勻，從而引起極片尤其是負極片各區(qū)域物理特性和電化學性能的差異，并最終惡化電池循環(huán)性能和儲存性能。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述不足，本發(fā)明的目的即在于提供一種可制得具有優(yōu)異循環(huán)性能和儲存性能的二次電池的電池動態(tài)陳化方法，以及用于該電池動態(tài)陳化法的動態(tài)陳化裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的本發(fā)明電池動態(tài)陳化方法，主要包括以下步驟將涂布制得的正負極片與微孔隔膜卷繞或疊片而成的極芯組件套入電池殼內(nèi)，注入電解液并套好密封圈，然后對電池進行充電化成，之后對電池進行容量測試分選，尤其是在所述步驟中還包括有對將電池放置在動態(tài)陳化裝置中，進行動態(tài)陳化的過程。
在上述過程中，其中所述的動態(tài)陳化過程的步驟，是指電池在套密封圈的工序后，或者在充電化成工序后，或者在分選工序后，對電池進行動態(tài)陳化的步驟。
所述動態(tài)陳化過程是指將電池在轉動的過程中陳化。
所述動態(tài)陳化環(huán)境溫度為10～55℃，優(yōu)選20～45℃；陳化時間為2～120小時，優(yōu)選時間為5～48小時；電池自轉速度為0.005～0.5米/分鐘。
本發(fā)明如上述所提及的動態(tài)陳化裝置，主要設有運轉裝置，和安裝在該運轉裝置上的電池盒。
在上述基礎上，其中所述運轉裝置主要包括齒輪、通過連接桿與齒輪連接達成同軸轉動的電池盒、傳送鏈以及電機、減速器，其中電機通過減速器驅動傳送鏈，由傳送鏈帶動齒輪轉動，進而帶動電池盒轉動。
所述電機通過減速器控制電池盒的自轉速度的范圍在0.005～0.5米/分鐘內(nèi)。
所述電池盒是由盒蓋和至少一個固定槽組成，其中盒蓋是固定在固定槽上，每個固定槽內(nèi)至少可以固定一只電池。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、動態(tài)陳化后，電池內(nèi)部的正負極極片和離子交換膜在有機電解液中的浸潤更加充分、均勻，且利于負極片在充放電過程(特別是首次充電過程)中形成致密、均一的SEI膜；2、通過改善負極片表面SEI膜的成膜效果，從而改善電池的循環(huán)性能、自放電性能以及儲存性能等；
3、提高了有機電解液對電池內(nèi)部正負極片和離子交換膜的浸潤效果，可以優(yōu)化并縮短陳化時間，進一步提高生產(chǎn)效率。
4、本發(fā)明的動態(tài)陳化裝置結構簡單，控制電池的轉動速度方便。


為了易于說明，本發(fā)明由下述的較佳實施例及附圖作以詳細描述。
圖1是本發(fā)明電池動態(tài)陳化方法所采用的動態(tài)陳化裝置的示意圖。
圖2是沿圖1的A-A向所看到的結構示意圖。
圖3是本發(fā)明動態(tài)陳化裝置的電池盒的剖面結構示意圖。
圖4是通過本發(fā)明電池動態(tài)陳化方法所獲得鋰離子二次電池的循環(huán)曲線示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明電池動態(tài)陳化方法，主要包括以下步驟將涂布制得的正負極片與微孔隔膜卷繞或疊片而成的極芯組件套入電池殼內(nèi)，注入電解液并套好密封圈，然后對電池進行充電化成，之后對電池進行容量測試分選等步驟，其中在電池的套密封圈工序后，或者在充電化成工序后，或者在分選工序后，將電池放置在動態(tài)陳化裝置中，對電池進行動態(tài)陳化，該動態(tài)陳化環(huán)境溫度為10～55℃，優(yōu)選20～45℃；陳化時間為2～120小時，優(yōu)選時間為5～48小時；電池自轉速度為0.005～0.5米/分鐘。
請參考圖1和圖2，在上述過程中，其中所提及的動態(tài)陳化裝置，設有運轉裝置3，該運轉裝置3內(nèi)主要包括齒輪2、通過連接桿6與齒輪2連接達成同軸轉動的電池盒7、傳送鏈1以及電機4、減速器5，所述電機4通過減速器5驅動傳送鏈1，由傳送鏈1帶動齒輪2轉動，進而帶動電池盒7轉動，所述電機4通過減速器5控制電池盒7的自轉速度在0.005～0.5米/分鐘范圍內(nèi)。
其中電池盒7是由盒蓋8和至少一個固定槽11組成，其中盒蓋8是通過用鎖緊螺釘9固定在固定槽11上，每個固定槽11內(nèi)至少可以固定一只電池。
現(xiàn)以鋰離子二次電池為例，做出實施例與比較例進行比對，具體如下實施例將一定量的PVDF以一定比率溶解在NMP中，將人造石墨加入該溶液中，充分混合制成漿料，其組成為人造石墨∶PVDF＝95∶5。再將該漿料均勻地涂布在20μm的銅箔上，于120℃下干燥。壓延后得到厚度為120μm的負極片。
將一定量的PVDF以一定比率溶解在NMP中，將LiCoO2和乙炔黑加入該溶液中，充分混合制成漿料，其組成為LiCoO2∶乙炔黑∶PVDF＝92∶4∶4。將該漿料均勻地涂布在20μm的鋁箔上，于120℃下干燥。壓延后得到厚度為120μm的正極片。
將上述正、負極片卷繞成鋰離子電池的極芯，并套入外殼中，隨后將LiPF6按1mol/dm3的濃度溶解在EC/DMC＝1∶1的混合溶劑中所形成的電解液注入電池殼中制得鋰離子二次電池。
完成上述步驟后，將電池置于圖2所示的電池盒固定槽11內(nèi)，蓋上盒蓋8，用鎖緊螺釘9固定四角。該電池固定盒通過連接桿6與齒輪2相連。啟動電機4，在45℃下，以自轉線速度0.05m/min的動態(tài)方式儲存24小時。
動態(tài)儲存結束后，進行充電化成、分選制得鋰離子電池。
比較例使用與本實施方式類似的方法制備電池，但是沒有進行動態(tài)陳化工序。
以下為實施例及比較例電池循環(huán)性能和儲存性能測試及比較對實施例及比較例電池按如下步驟進行循環(huán)性能測試在20℃環(huán)境下，以1C恒流壓充電，要求上限電壓為4.2V，截止電流0.05C，擱置5分鐘；以1C恒流放電至3.0V，擱置5分鐘；重復以上步驟200次，測得實施例及比較例的容量維持率如圖1所示對實施例及比較例電池按如下步驟進行自放電性能測試準確測量實施例及比較例電池電壓值及容量，在20℃環(huán)境下，擱置28天，再次準確測量電池電壓值及容量，測試結果如表1所示。
表1

測試效果從圖3測試曲線可以看出，實施例電池200次循環(huán)后，容量維持率約93％；相對于比較例提高大于10％，電池循環(huán)性能明顯改善。此外，從表1數(shù)據(jù)可以看出，儲存28天后，實施例電池電壓降及容量恢復率明顯優(yōu)于比較例，即進行了本發(fā)明所述動態(tài)陳化后，電池儲存性能也得到了明顯改善。
權利要求
1.電池動態(tài)陳化方法，主要包括以下步驟將涂布制得的正負極片與微孔隔膜卷繞或疊片而成的極芯組件套入電池殼內(nèi)，注入電解液并套好密封圈，然后對電池進行充電化成，其特征在于在所述步驟中還包括有對將電池放置在動態(tài)陳化裝置中，進行動態(tài)陳化的過程。
2.如權利要求1所述的電池電極的制作方法，其特征在于所述動態(tài)陳化過程是指將電池在轉動的過程中陳化。
3.如權利要求1或2所述的電池電極的制作方法，其特征在于所述動態(tài)陳化環(huán)境溫度為10～55℃，陳化時間為2～120小時，電池自轉速度為0.005～0.5米/分鐘。
4.如權利要求3所述的電池電極的制作方法，其特征在于所述動態(tài)陳化環(huán)境溫度優(yōu)選20～45℃；陳化優(yōu)選時間為5～48小時。
5.如權利要求1所述的電池電極的制作方法，其特征在于所述的動態(tài)陳化過程的步驟，是指電池在套密封圈的工序后，或者在充電化成工序后，對電池進行動態(tài)陳化的步驟。
6.一種如權利要求1所述的動態(tài)陳化裝置，其特征在于所述動態(tài)陳化裝置主要設有運轉裝置，和安裝在該動轉裝置上的電池盒。
7.如權利要求6所述的動態(tài)陳化裝置，其特征在于所述運轉裝置主要包括齒輪、通過連接桿與齒輪連接達成同軸轉動的電池盒、傳送鏈以及電機、減速器，其中電機通過減速器驅動傳送鏈，由傳送鏈帶動齒輪轉動，進而帶動電池盒轉動。
8.如權利要求6所述的動態(tài)陳化裝置，其特征在于所述電機通過減速器控制電池盒的自轉速度的范圍在0.005～0.5米/分鐘內(nèi)。
9.如權利要求6所述的動態(tài)陳化裝置，其特征在于所述電池盒是由盒蓋和至少一個固定槽組成，其中盒蓋是固定在固定槽上，每個固定槽內(nèi)至少可以固定一只電池。
全文摘要
本發(fā)明是關于電池動態(tài)陳化方法及其陳化裝置，主要包括以下步驟將涂布制得的正負極片與微孔隔膜卷繞或疊片而成的極芯組件套入電池殼內(nèi)，注入電解液并套好密封圈，然后對電池進行充電化成，之后對電池進行容量測試分選，尤其是在所述步驟中還包括有對將電池放置在動態(tài)陳化裝置中，進行動態(tài)陳化的過程。本發(fā)明還揭露了前述動態(tài)陳化方法中的動態(tài)陳化裝置，其中所述動態(tài)陳化裝置主要設有運轉裝置，和安裝在該運轉裝置上的電池盒。這種動態(tài)陳化方法可制得具有優(yōu)異循環(huán)性能和儲存性能的二次電池，這種動態(tài)陳化裝置的結構簡單，控制電池的轉動速度方便。
文檔編號H01M10/04GK1988239SQ200510121088
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月22日 優(yōu)先權日2005年12月22日
發(fā)明者沈晞, 范葉平, 張志強 申請人:比亞迪股份有限公司