鋰離子電池的化成方法
【專利摘要】一種鋰離子電池的化成方法，包括如下步驟：恒流充電至鋰離子電池的可逆容量的20%～60%；靜置4小時～25小時；接著恒流恒壓充電至鋰離子電池的截止電壓為3.8伏～4.1伏，截止電流為0.01C。上述鋰離子電池的化成方法能夠有效地改善高能量密度鋰離子電池的循環(huán)性能。
【專利說明】鋰離子電池的化成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明鋰離子電池【技術領域】，尤其涉及一種鋰離子電池的化成方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池主要以碳素材料為負極材料，以含鋰的化合物為正極材料。當對電池 進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極；而作為負 極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離 子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時，嵌入在負極碳層中的鋰離子脫出，又運 動回正極，回正極的鋰離子越多，放電容量越高。隨著智能手機和平板電腦的出現(xiàn)，人們對 鋰離子電池的容量要求越來越高，特別要求電池的使用時間越來越長。然而，在有限的電池 殼體體積下，電池的容量越高，電池的循環(huán)就會越差。
[0003]一般地，開發(fā)高容量電池的方法是將鋰離子電池負極片壓實和使用高能量密度材 料，但是負極片壓實后，負極片表面的空隙就很少，電解液就很難浸潤到極片內部去，嚴重 影響鋰離子電池的保液量；且導致電解液的滲透的速度太慢，造成電池化成時濃差極化非 常大，嚴重影響鋰離子電池的循環(huán)、倍率和低溫性能。
[0004]化成是鋰離子電池制作的關鍵工序，是獲得良好電化學性能和安全性能的鋰離子 電池的重要保障，然而，由于高能量密度鋰離子電池的負極普遍壓實和面密度較高，造成電 解液滲透不足或固體電解質界面膜(SEI)沒有完全形成而造成電池循環(huán)性能變差，特別是 高能量密度的聚合物鋰離子電池，這在很大程度上制約了高能量密度電池的應用。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于此，有必要提供一種鋰離子電池的化成方法，能夠有效地改善高能量密度的 鋰離子電池的循環(huán)性能。
[0006]一種鋰離子電池的化成方法，包括如下步驟:
[0007]恒流充電至鋰離子電池的可逆容量的20%?60% ；
[0008]靜置4小時?25小時；及
[0009]接著恒流恒壓充電至所述鋰離子電池的截止電壓為3.8伏?4.1伏，截止電流為
0.0lC0
[0010]在其中一個實施例中，所述恒流充電的電流為0.0lC?1C。
[0011]在其中一個實施例中，所述恒流充電至鋰離子電池的可逆容量的30%?45%。
[0012]在其中一個實施例中，所述靜置的時間為6小時?25小時。
[0013]在其中一個實施例中，所述靜置的時間為10小時?20小時。
[0014]在其中一個實施例中，所述靜置的時間為15小時。
[0015]在其中一個實施例中，所述恒流恒壓充電的電流為0.1C?0.5C。
[0016]在其中一個實施例中，所述恒流恒壓充電的電流為0.1C。
[0017]在其中一個實施例中，所述恒流恒壓充電至所述鋰離子電池的截止電壓為3.95 ?4.05 伏。
[0018]在其中一個實施例中，所述恒流恒壓充電至所述鋰離子電池的截止電壓為3.95伏。
[0019]上述鋰離子電池的化成方法，通過先對鋰離子電池恒流充電至電池的可逆容量的 20%?60%，然后通過靜置4小時?25小時，能夠使高能量密度的鋰離子電池的電解液充分 浸潤陽極材料，并形成完整的SEI膜和增加保液量，并通過接下來再對鋰離子電池恒流恒 壓充電，穩(wěn)定電極材料表面的SEI膜，從而有效地改善了高能量密度的鋰離子電池因過度 壓實而導致電解液滲透不足，造成固體電解質界面膜(SEI)沒有完全形成而造成電池循環(huán) 性能變差，因此，上述鋰離子電池的化成方法能夠有效地改善高能量密度鋰離子電池的循 環(huán)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為一實施方式的鋰離子電池的化成方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面主要結合附圖及具體實施例對鋰離子電池的化成方法作進一步詳細的說明。
[0022]如圖1所示，一實施方式的鋰離子電池的化成方法，包括如下步驟:
[0023]步驟SllO:恒流充電至鋰離子電池的可逆容量的20%?60%。
[0024]其中，鋰離子電池可以為本領域常用的鋰離子電池，例如，高能量密度鋰離子電 池、方形電池等。優(yōu)選為高能量密度鋰離子電池，且該高能量密度鋰離子電池包括陰極、陽 極、電解液以及隔膜，其中，隔膜間隔于陰極和陽極之間。其中，陽極的活性物質可以為無定 型碳材料、石墨及硅碳復合材料中的至少一種；陰極的活性物質可以為鋰鎳鈷錳、磷酸亞鐵 鋰、錳酸鋰、磷酸釩鋰及鈷酸鋰中的至少一種。
[0025]通過先對鋰離子電池恒流充電，從而充分激活陰陽極活性材料，使電極材料與電 解液在固液相界面上發(fā)生反應，開始生成固體電解質界面膜(SEI)。
[0026]充電至鋰離子電池的可逆容量的20%?60%，可以使電池內部雜質，水分與電解液 開始反應，并生成SEI膜的主要成份。優(yōu)選地，恒流充電至鋰離子電池的可逆容量的30%? 45%，因為該電量下電池副反應較為激烈，電池的產氣量最大。其中，恒流充電的電流為
0.0lC?1C，以小電流充電是為了使SEI膜成份比較完整。
[0027]步驟S120:靜置4小時?25小時。通過靜置4小時?25小時，電解液充分的浸 潤電極的活性材料，在電極材料的表面初步形成固體電解質界面膜(SEI)，且在靜置的過程 中不斷滲透到電極的活性材料中，使電池的內部不斷的反應，從而使電池內部的化學反應
趨于穩(wěn)定。
[0028]優(yōu)選的，靜置的時間為6小時?25小時，時間太短，電解液滲透不足，時間太長，會 使制造周期變成，增加成本。更優(yōu)選的，靜置的時間為10小時?20小時；進一步優(yōu)選的，靜 置時間為15小時。
[0029]步驟S130:接著恒流恒壓充電至鋰離子電池的截止電壓為3.8伏?4.1伏，且截 止電流為0.0lCo
[0030]其中，恒流恒壓充電的電流為0.1C?0.5C。優(yōu)選的，恒流恒壓充電的電流為0.1C。其中，恒流恒壓充電的電壓為截止電壓。
[0031]優(yōu)選的，恒流恒壓充電至鋰離子電池的截止電壓為3.95?4.05伏。更優(yōu)選的，恒 流恒壓充電至鋰離子電池的截止電壓為3.95伏。
[0032]上述鋰離子電池的化成方法，通過先對鋰離子電池恒流充電至電池的可逆容量的 20%?60%，然后通過靜置4小時?25小時，能夠使高能量密度的鋰離子電池的電解液充分 浸潤陽極材料，并形成完整的SEI膜和增加保液量，并通過接下來再對鋰離子電池恒流恒 壓充電，穩(wěn)定電極材料表面的SEI膜，從而有效地改善了高能量密度的鋰離子電池因過度 壓實而導致電解液滲透不足，造成固體電解質界面膜(SEI)沒有完全形成而造成電池循環(huán) 性能變差，因此，上述鋰離子電池的化成方法能夠有效地改善高能量密度鋰離子電池的循 環(huán)性能。
[0033]且上述鋰離子電池的化成方法，工藝簡單，無需對化成設備等資源進行研發(fā)投資， 無需更換設備，能夠立刻實現(xiàn)工業(yè)化生產，且具有較高的效率，具有良好的應用前景。
[0034]以下為具體實施例部分:其中，實施例1?8和對比例I?2均為高能量密度型軟 包鋰離子電池，能量密度在520Wh/L左右，陽極活性物質采用天然石墨，陰極活性物質采用 鈷酸鋰(LiCoO2)t5測試條件為:電池的容量以IC循環(huán)2次后的結果為電池初始容量；電池 的循環(huán)測試以IC電流，在3.0伏?4.2伏間進行充放電循環(huán)。測試電池高溫儲存前后的厚 度及壓降，高溫儲存條件為:將鋰離子電池充電到限制電壓4.2V，限制電流0.01C，然后將 電池放入60°C的恒溫恒濕箱中儲存7天。
[0035]實施例1
[0036]本實施例的鋰離子電池的化成方法如下:
[0037]先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的30%，然后靜置10小時，接 著以0.1C的電流恒流恒壓充電至截止電壓為3.95伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0038]對本實施例的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0039]實施例2
[0040]本實施例的鋰離子電池的化成方法如下:
[0041 ] 先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的30%，然后靜置15小時，接 著以0.1C的電流恒流恒壓充電至截止電壓為3.95伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0042]對本實施例的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0043]實施例3
[0044]本實施例的鋰離子電池的化成方法如下:
[0045]先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的45%，然后靜置10小時，接 著以0.1C的電流，恒流恒壓充電至截止電壓為4.05伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0046]對本實施例的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0047]實施例4
[0048]本實施例的鋰離子電池的化成方法如下:
[0049]先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的45%，然后靜置15小時，接著以0.1C的電流，恒流恒壓充電至截止電壓為4.05伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0050]對本實施例的鋰離子電池進行性能測試測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0051]實施例5
[0052]本實施例的鋰離子電池的化成方法如下:
[0053]先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的45%，然后靜置20小時，接 著以0.1C的電流恒流恒壓充電至截止電壓為4.05伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0054]對本實施例的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0055]實施例6
[0056]本實施例的鋰離子電池的化成方法如下:
[0057]先以0.0lC的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的20%，然后靜置25小時，接 著以0.1C的電流，恒流恒壓充電至截止電壓為3.8伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0058]對本實施例的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0059]實施例7
[0060]本實施例的鋰離子電池的化成方法如下:
[0061]先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的60%，然后靜置4小時，接 著以0.5C的電流恒流恒壓充電至截止電壓為4.1伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0062]對本實施例的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0063]實施例8
[0064]本實施例的鋰離子電池的化成方法如下:
[0065]先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的60%，然后靜置10小時，接 著以0.5C的電流恒流恒壓充電至截止電壓為4.1伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0066]對本實施例的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0067]對比例I
[0068]對比例I的鋰離子電池的化成方法如下:
[0069]先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的30%，接著以0.1C的電流， 恒流恒壓充電至截止電壓為3.95伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0070]對對比例I的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。
[0071]對比例2
[0072]對比例2的鋰離子電池的化成方法如下:
[0073]先以0.05C的恒定電流充電至鋰離子電池的可逆容量的45%，接著以0.1C的電流， 恒流恒壓充電至截止電壓為4.05伏，截止電流0.01C，化成結束。
[0074]對對比例2的鋰離子電池進行性能測試，測試鋰離子電池的容量和100周循環(huán)后 容量的保持率，以及高溫儲存前后鋰離子的厚度和壓降，測試結果見表I。[0075]表1表示的是實施例1~實施例8和對比例I~對比例2的鋰離子電池的各性能的測試結果。
[0076]表1
[0077]
【權利要求】
1.一種鋰離子電池的化成方法，其特征在于，包括如下步驟:恒流充電至鋰離子電池的可逆容量的20%?60% ；靜置4小時?25小時；及接著恒流恒壓充電至所述鋰離子電池的截止電壓為3.8伏?4.1伏，截止電流為0.0lCo
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述恒流充電的電流 為 0.0lC ?1C。
3.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述恒流充電至鋰離 子電池的可逆容量的30%?45%。
4.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述靜置的時間為6小 時?25小時。
5.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述靜置的時間為10 小時?20小時。
6.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述靜置的時間為15 小時。
7.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述恒流恒壓充電的 電流為0.1C?0.5C。
8.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述恒流恒壓充電的 電流為0.1C。
9.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述恒流恒壓充電至 所述鋰離子電池的截止電壓為3.95?4.05伏。
10.根據權利要求1所述的鋰離子電池的化成方法，其特征在于，所述恒流恒壓充電至 所述鋰離子電池的截止電壓為3.95伏。
【文檔編號】H01M10/44GK103560280SQ201310474218
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權日:2013年10月11日
【發(fā)明者】孫懷兵, 胡清平, 馮洪亮, 馮岸柏, 楊禹超, 馮藝豐 申請人:深圳華粵寶電池有限公司