鈦酸鋰電池的化成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦酸鋰電池的化成方法，包括以下步驟：S1、在第一預設溫度T1下，將電池擱置第一預設時間t1后，對電池以第一預設電流I1恒流充電至第一截止電壓U1，并以U1恒壓充電第二預設時間t2；S2、在第一預設溫度T1下，將電池擱置第三預設時間t3后，對電池以第二預設電流I2恒流放電至第二截止電壓U2，并以U2恒壓放電第四預設時間t4；S3、在第二預設溫度T2下，將電池老化第六預設時間t6，減壓抽氣；以及S4、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟S1-S3，然后對電池的注液口做密封處理。本發(fā)明的鈦酸鋰電池的化成方法，使得電池內(nèi)的水分充分消耗，生成氣體排出電池外部，可保證電池容量，改善鈦酸鋰電池的循環(huán)性能。
【專利說明】鈦酸鋰電池的化成方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池制造領域，特別是涉及一種鈦酸鋰電池的化成方法。

【背景技術】
[0002]目前，鋰離子電池負極材料多為嵌鋰碳材料，但嵌鋰后碳電極電位與金屬鋰電位接近，在電池充電時碳電極表面容易析出金屬鋰，從而與電解液發(fā)生反應產(chǎn)生可燃性氣體，產(chǎn)生很大的安全隱患，因此采用安全可靠的新型負極材料成為鋰離子電池發(fā)展的關鍵。以鈦酸鋰為負極材料制備的鋰離子電池因其循環(huán)壽命長，倍率性能好、快充性能好及安全性好等優(yōu)點引起了研究者們的廣泛的關注，已成為目前關注的熱點。
[0003]在鈦酸鋰電池實際研究中，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，不會在化成時產(chǎn)生電解質(zhì)膜。在實際使用中，由于鈦酸鋰易吸水，在一定條件下鈦酸鋰、電解質(zhì)等與水發(fā)生反應產(chǎn)生氣體，出現(xiàn)脹氣問題，進而影電池的容量及循環(huán)性能。
[0004]目前研究者們大多采用在電解質(zhì)溶液中添加某些添加劑或添加吸氣材料以改善鈦酸鋰脹氣問題，雖有一定作用，但因其添加劑等對純度有很高的要求，同時可能會帶來能量密度降低及分散不均勻等問題，不利于在產(chǎn)業(yè)化中的實際應用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術現(xiàn)狀，本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種鈦酸鋰電池的化成方法，減少電池內(nèi)的水分，減少脹氣，能夠保證容量，有效地改善鈦酸鋰電池的循環(huán)性能。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的一種鈦酸鋰電池的化成方法，包括以下步驟:
[0007]31、在第一預設溫度II下，將電池擱置第一預設時間后，對電池以第一預設電流II恒流充電至第一截止電壓仍，并以所述第一截止電壓VI恒壓充電第二預設時間七2 ；
[0008]32、在第一預設溫度II下，將電池擱置第三預設時間丨3后，對所述電池以第二預設電流12恒流放電至第二截止電壓口2，并以所述第二截止電壓口2恒壓放電第四預設時間1:4 ；
[0009]33、在第二預設溫度12下，將所述電池老化第六預設時間比，然后減壓抽氣；以及
[0010]34、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟31-33，然后對所述電池的注液口做密封處理。
[0011]在其中一個實施例中，所述II為60?1201。
[0012]在其中一個實施例中，所述1:1為5111111?211，所述1:3為5111111?111。
[0013]在其中一個實施例中，所述II為0.2?20，所述口 1 ^2.6^3.(^
[0014]在其中一個實施例中，所述七2為211?411。
[0015]在其中一個實施例中，所述12為0.2?30，所述口 1為1.4?1.8乂。
[0016]在其中一個實施例中，步驟32中，所述0為211?處。
[0017]在其中一個實施例中，所述12為30?1001，所述比為4?48匕。
[0018]在其中一個實施例中，所述的循環(huán)次數(shù)為2-6次。
[0019]在其中一個實施例中，所述的鈦酸鋰電池的化成方法包括以下步驟:
[0020]Sla、在第一預設溫度T1下,將電池擱置第一預設時間tl后，對電池以第一預設電流Ila恒流充電至第一截止電壓Ula，并以所述第一截止電壓Ula恒壓充電第二預設時間t2a ；
[0021]S2a、在第一預設溫度T1下，將電池擱置第三預設時間t3后，對所述電池以第二預設電流I2a恒流放電至第二截止電壓U2a，并以所述第二截止電壓U2a恒壓放電第四預設時間 t4a ；
[0022]S3a、在第二預設溫度T2下，將所述電池老化第六預設時間t6a，然后減壓抽氣；
[0023]S4a、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟Sla_S3a ；
[0024]Sib、在第一預設溫度T1下，將電池擱置第一預設時間tl后，對所述電池以第一預設電流I lb恒流充電至第一截止電壓Ulb，并以所述第一截止電壓Ulb恒壓充電第二預設時間t2b，其中，所述lib >所述Ila ；
[0025]S2b、在第一預設溫度Tl下，將電池擱置第三預設時間t3后，對所述電池以第二預設電流I2b恒流放電至第二截止電壓U2b，并以所述第二截止電壓U2b恒壓放電第四預設時間t4b，其中，所述I2b >所述I2a ；
[0026]S3b、在第二預設溫度T2下，將所述電池老化第六預設時間t6b，然后減壓抽氣；
[0027]S4b、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟Slb-S3b，然后對所述電池的注液口做密封處理。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的鈦酸鋰電池的化成方法，在化成階段將對電池恒流恒壓充電，恒流恒壓放電，高溫老化，減壓抽氣，多次循環(huán)，使得電池內(nèi)的水分充分消耗，生成氣體排出電池外部，可保證電池容量，改善鈦酸鋰電池的循環(huán)性能。
[0029]本發(fā)明附加技術特征所具有的有益效果將在本說明書【具體實施方式】部分進行說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明鈦酸鋰電池的化成方法的流程圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實施例一與對比實施例的常溫循環(huán)曲線圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實施例二與對比實施例的常溫循環(huán)曲線圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實施例三與對比實施例的常溫循環(huán)曲線圖。

【具體實施方式】
[0034]下面參考附圖并結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，以下各實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明其中一個實施例中的鈦酸鋰電池的化成方法包括以下步驟:
[0036]步驟S 1、在第一預設溫度T1下，將電池擱置第一預設時間tl后，對電池以第一預設電流II恒流充電至第一截止電壓U1，并以所述第一截止電壓U1恒壓充電第二預設時間t2。所述Tl優(yōu)選為60?120°C，進一步優(yōu)選為60°C、80°C、12(TC ;所述tl優(yōu)選為5min?2h，進一步優(yōu)選為5min、lh、2h。所述II優(yōu)選為0.2?2C，進一步優(yōu)選為0.2C、1C、2C ;所述U1優(yōu)選為2.6?3.0V，進一步優(yōu)選為2.6V、2.9V、3.0V ;所述t2優(yōu)選為2h?4h，進一步優(yōu)選為 211、311、411。
[0037]步驟32、在第一預設溫度II下，將電池擱置第三預設時間丨3后，對所述電池以第二預設電流12恒流放電至第二截止電壓口2，并以所述第二截止電壓口2恒壓放電第四預設時間七4。所述1:3優(yōu)選為5111111?111，進一步優(yōu)選為5111111、10111111? 111 ；所述12優(yōu)選為0.2?30,進一步優(yōu)選為0.20,10,30 ；所述VI優(yōu)選為1.4?1.8乂，進一步優(yōu)選為1.4乂、1.7乂、1.8乂 ；所述丨4優(yōu)選為2卜?處，進一步優(yōu)選為2卜、3141！。
[0038]步驟33、在第二預設溫度12下，將所述電池老化第六預設時間〖6，然后減壓抽氣。所述12優(yōu)選為30?1001，進一步優(yōu)選為301、601、1001 ；所述丨6優(yōu)選為4?48卜，進一步優(yōu)選為處、10卜、48匕。
[0039]步驟34、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟31-33，然后對所述電池的注液口做密封處理。所述的循環(huán)次數(shù)優(yōu)選為2-6次。
[0040]本發(fā)明另一個實施例的鈦酸鋰電池的化成方法包括以下步驟:
[0041]步驟、在第一預設溫度II下，將電池擱置第一預設時間后，對電池以第一預設電流I匕恒流充電至第一截止電壓口匕，并以所述第一截止電壓口匕恒壓充電第二預設時間七23。其中，1匕與上述實施例中II的取值范圍相同，仍￡1與上述實施例中VI的取值范圍相同，12^與上述實施例中〖2的取值范圍相同。
[0042]步驟32^在第一預設溫度II下，將電池擱置第三預設時間〖3后，對所述電池以第二預設電流123恒流放電至第二截止電壓口2^并以所述第二截止電壓口23恒壓放電第四預設時間〖如。其中，123與上述實施例中12的取值范圍相同，”261與上述實施例中的取值范圍相同，14^與上述實施例中0的取值范圍相同。
[0043]步驟333、在第二預設溫度12下，將所述電池老化第六預設時間〖6^1，然后減壓抽氣。其中，比￡1與上述實施例中比的取值范圍相同。
[0044]步驟3?、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟所述的循環(huán)次數(shù)優(yōu)選為2-6次。
[0045]步驟3113、在第一預設溫度II下，將電池擱置第一預設時間丨1后，對所述電池以第一預設電流I化恒流充電至第一截止電壓[113，并以所述第一截止電壓[化恒壓充電第二預設時間口比其中，所述1化與上述實施例中II的取值范圍相同，并大于所述1匕，所述口與上述實施例中VI的取值范圍相同，所述〖26與上述實施例中〖2的取值范圍相同。
[0046]步驟3213、在第一預設溫度II下，將電池擱置第三預設時間丨3后，對所述電池以第二預設電流126恒流放電至第二截止電壓1213，并以所述第二截止電壓1213恒壓放電第四預設時間丨仙，其中，所述126與上述實施例中12的取值范圍相同，并大于所述12^所述似6與上述實施例中口2的取值范圍相同，所述七仙與上述實施例中0的取值范圍相同。
[0047]步驟336、在第二預設溫度12下，將所述電池老化第六預設時間比比然后減壓抽氣，其中，所述166與上述實施例中比的取值范圍相同。
[0048]步驟346、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟5113-3313，然后對所述電池的注液口做密封處理。所述的循環(huán)次數(shù)優(yōu)選為2-6次。
[0049]下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0050]實施例一
[0051]以鎳鈷錳酸鋰為正極材料，鈦酸鋰為負極材料。
[0052]把電池放置在化成柜內(nèi)進行化成，調(diào)整溫度到601，恒溫靜置5-1然后以0.20的電流恒流充電至2.6V，再恒壓充電4h，靜置lOmin，以0.2C的電流恒流放電至1.4V，再恒壓放電4h，靜置lOmin，再高溫30°C老化20h，減壓排氣，循環(huán)2次；恒溫靜置5min，然后以1C的電流恒流充電至2.9V，再恒壓充電2h，靜置5min，以1C的電流恒流放電至1.7V，再恒壓放電2h，高溫30°C老化10h，減壓排氣，循環(huán)3次，密封，活化完畢。
[0053]實施例二
[0054]以鎳鈷錳酸鋰為正極材料，鈦酸鋰為負極材料。
[0055]把電池放置在化成柜內(nèi)進行化成，調(diào)整溫度到80°C，恒溫靜置lh，然后以1C的電流恒流充電至2.9V，再恒壓充電2h，靜置lOmin，以1C的電流恒流放電至1.7V，再恒壓放電2h，高溫40°C老化10h，減壓排氣，循環(huán)4次，密封，活化完畢。
[0056]實施例3
[0057]以鎳鈷錳酸鋰為正極材料，鈦酸鋰為負極材料。
[0058]把電池放置在化成柜內(nèi)進行化成，調(diào)整溫度到120°C，恒溫靜置2h，然后以1C的電流恒流充電至2.9V，再恒壓充電2h，靜置lh，以2C的電流恒流放電至1.7V，再恒壓放電4h，高溫60°C老化4h，減壓排氣，循環(huán)3次，密封，活化完畢。
[0059]對比實施例
[0060]以鎳鈷錳酸鋰為正極材料，鈦酸鋰為負極材料。
[0061]把電池放置在化成柜上進行化成，靜置lOmin，然后以1C的電流恒流充電至截止電壓，再以1C的電流恒流放電至截止電壓，活化完畢。
[0062]將上述實施例一、二、三和對比實施例化成后的電池進行循環(huán)測試，實施例一、二、三均無脹氣現(xiàn)象發(fā)生，且循環(huán)1500次后電池容量保持率均在97%以上。對比實施例在循環(huán)1000次后開始容量明顯衰減，循環(huán)1500次，容量保持率低于80% (見圖2、圖3和圖4)。這表明采用該化成工藝可以減少脹氣，保證容量，改善電池的循環(huán)性能。
[0063]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、在第一預設溫度Tl下，將電池擱置第一預設時間tl后，對電池以第一預設電流Il恒流充電至第一截止電壓Ul，并以所述第一截止電壓Ul恒壓充電第二預設時間t2 ； 52、在第一預設溫度Tl下，將電池擱置第三預設時間t3后，對所述電池以第二預設電流12恒流放電至第二截止電壓U2，并以所述第二截止電壓U2恒壓放電第四預設時間t4 ； 53、在第二預設溫度T2下，將所述電池老化第六預設時間t6，然后減壓抽氣；以及 54、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟S1-S3，然后對所述電池的注液口做密封處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，所述Tl為60?120°C。
3.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，所述tl為5min?2h，所述t3為5min?Ih0
4.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，所述Il為0.2?2C，所述Ul為2.6?3.0V0
5.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，所述t2為2h?4h。
6.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，所述12為0.2?3C，所述Ul為1.4?1.8V。
7.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，步驟S2中，所述t4為2h ?4h。
8.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，所述T2為30?100°C，所述t6為4?48h。
9.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，所述的循環(huán)次數(shù)為2-6次。
10.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池的化成方法，其特征在于，包括以下步驟: Sla、在第一預設溫度Tl下，將電池擱置第一預設時間tl后，對電池以第一預設電流Ila恒流充電至第一截止電壓Ula，并以所述第一截止電壓Ula恒壓充電第二預設時間t2a ； S2a、在第一預設溫度Tl下，將電池擱置第三預設時間t3后，對所述電池以第二預設電流I2a恒流放電至第二截止電壓U2a，并以所述第二截止電壓U2a恒壓放電第四預設時間t4a ； S3a、在第二預設溫度T2下，將所述電池老化第六預設時間t6a，然后減壓抽氣； S4a、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟Sla_S3a ； Sib、在第一預設溫度Tl下，將電池擱置第一預設時間tl后，對所述電池以第一預設電流Ilb恒流充電至第一截止電壓Ulb，并以所述第一截止電壓Ulb恒壓充電第二預設時間t2b,其中，所述Ilb >所述Ila ； S2b、在第一預設溫度Tl下，將電池擱置第三預設時間t3后，對所述電池以第二預設電流I2b恒流放電至第二截止電壓U2b，并以所述第二截止電壓U2b恒壓放電第四預設時間14b，其中，所述12b >所述I2a ； S3b、在第二預設溫度T2下，將所述電池老化第六預設時間t6b，然后減壓抽氣； S4b、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟Slb-S3b，然后對所述電池的注液口做密封處理。
【文檔編號】H01M10/058GK104409780SQ201410765009
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權日:2014年12月12日
【發(fā)明者】劉金良, 高峰, 張汝彬, 石琳琳, 張要楓, 陳蓓 申請人:河北銀隆新能源有限公司