本發(fā)明屬于鋰離子電池制造
技術(shù)領(lǐng)域:
,尤其涉及鋰離子電池的化成方法。
背景技術(shù):
:化成是鋰電池生產(chǎn)過程中必不可少的一道工序,其對(duì)鋰電池性能的優(yōu)劣起著至關(guān)重要的作用。特別是對(duì)于軟包鋰電池,化成不但有激活電極材料、改善鋰電池界面、自放電、循環(huán)等作用,還具有增強(qiáng)電芯硬度,整形等功能。為了節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間,提高勞動(dòng)效率,降低成本,軟包鋰電池開始采用高溫高壓大電流化成工藝,在高溫高壓下進(jìn)行化成不但能夠改善鋰電池性能,還可以有效的提高電芯硬度,增加電芯平整度。但隨著隔膜工藝的改進(jìn),涂膠隔膜的推廣,傳統(tǒng)的熱壓化成工藝存在發(fā)軟、析膠等問題,隨著研究的深入,新的高溫高壓大電流的化成工藝被不斷改進(jìn)優(yōu)化。公開號(hào)為CN105406129A的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開的一種在高溫及高壓條件下進(jìn)行大電流充電化成的工藝,該專利在高溫高壓大電流化成的基礎(chǔ)上,增加了高溫老化工藝,有效解決了電芯化成過程中析膠以及發(fā)軟問題。但在高溫高壓大電流化成中,產(chǎn)生的氣體如何排除,未有描述。由于高溫高壓下,鋰電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng),較多副反應(yīng)發(fā)生會(huì)產(chǎn)生較多氣體雜質(zhì),若不能及時(shí)排除,氣體遺留在電芯內(nèi)部,對(duì)鋰電池性能會(huì)產(chǎn)生不利影響,例如增加電芯內(nèi)阻、增加鋰電池內(nèi)部鋰離子傳導(dǎo)阻力、破壞電芯電極界面狀態(tài)、降低鋰電池循環(huán)性能以及儲(chǔ)存時(shí)間等。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于提供一種通過及時(shí)排除化成過程中產(chǎn)生的氣體、從而提高電池性能的鋰離子電池的化成方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:鋰離子電池的化成方法,包括以下步驟:步驟A、將陳化結(jié)束的電芯放入化成設(shè)備中進(jìn)行高溫加壓化成,充電截止電壓是3.5~3.8V;步驟B、在常溫及固定壓力下對(duì)電芯進(jìn)行冷卻,使電芯溫度降至常溫;步驟C、將冷卻后的電芯置于真空環(huán)境中,將電芯的氣囊袋刺破、并抽氣,然后封口;步驟D、將抽氣完畢的電芯放入化成設(shè)備中進(jìn)行高溫加壓化成,充電截止電壓是3.9~4.5V;步驟E、將溫度及壓力提高,對(duì)電池進(jìn)行保溫保壓;步驟F、在常溫及固定壓力下對(duì)電芯進(jìn)行冷卻,使電芯溫度降至常溫,化成結(jié)束。進(jìn)一步的,所述步驟A中化成時(shí)以0.05~0.5CmA的電流進(jìn)行充電。進(jìn)一步的,所述步驟A和步驟D中的化成溫度為30~100℃,壓力為0.01~10MPa。進(jìn)一步的,所述步驟B和步驟F中冷卻時(shí)的壓力為0.01~10MPa。進(jìn)一步的,所述步驟B中冷卻時(shí)的溫度為5~30℃。進(jìn)一步的,所述步驟C中真空環(huán)境的真空度-95~-30KPa。進(jìn)一步的,所述步驟D中化成時(shí)以0.2~3CmA的電流進(jìn)行充電。進(jìn)一步的,所述步驟E中保溫保壓的時(shí)間為5min~200min。進(jìn)一步的,所述步驟E中的溫度40~120℃,壓力0.1~12MPa。由以上技術(shù)方案可知,本發(fā)明在熱壓化成中增加刺破氣囊抽氣的步驟,在產(chǎn)氣較多的第一次充電結(jié)束后,對(duì)電芯進(jìn)行剪口抽氣,可以及時(shí)排除反應(yīng)氣體,提高二次封口的效率,減少電芯內(nèi)部氣體,從而有效減小電芯內(nèi)阻,提高電芯硬度;與常規(guī)化成方法相比,兩次高壓常溫冷卻步驟,可以提高鋰電池硬度,提高電芯平整度,改善鋰電池性能,尤其適用于大薄電芯及隔膜粘接性較差的電芯。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明方法的流程圖。具體實(shí)施方式為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯,下文特舉本發(fā)明實(shí)施例,并配合所附圖示,做詳細(xì)說明如下。如圖1所示,本發(fā)明化成方法的步驟如下:步驟A、將陳化結(jié)束的電芯放入化成設(shè)備中進(jìn)行高溫加壓化成,化成時(shí)以0.05~0.5CmA的電流進(jìn)行充電,充電截止電壓是3.5~3.8V,化成溫度為30~100℃,壓力為0.01~10MPa;步驟B、在常溫及一定壓力下對(duì)電芯進(jìn)行冷卻,使電芯溫度降至常溫,冷卻時(shí)的壓力為0.01~10MPa,溫度為5~30℃,冷卻時(shí)間為30s~100min;步驟C、將冷卻后的電芯置于真空環(huán)境中,將電芯的氣囊袋刺破、并抽氣,以排除電芯內(nèi)部氣體,然后封口;真空環(huán)境的真空度-95~-30KPa,采用加壓抽氣的方式,對(duì)氣囊刺破抽氣或?qū)饽壹艚浅闅?,抽氣設(shè)備的壓力為0.1~3MPa;步驟D、將抽氣完畢的電芯再次放入化成設(shè)備中以0.2~3CmA的電流進(jìn)行充電,充電截止電壓是3.9~4.5V,化成溫度為30~100℃,壓力為0.01~10MPa;步驟E、將溫度及壓力提高,對(duì)電池進(jìn)行保溫保壓,保持時(shí)間為5min~200min,溫度40~120℃,壓力0.1~12MPa;步驟F、在常溫及一定壓力下對(duì)電芯進(jìn)行冷卻,使電芯溫度降至常溫,化成結(jié)束,冷卻時(shí)的壓力為0.01~10MPa,溫度為5~30℃。下面以一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的鋰離子電池的化成方法進(jìn)行詳細(xì)說明:按照常規(guī)的制備工藝制得電芯的正、負(fù)極,將正、負(fù)極與隔膜卷繞成電芯,再將極耳與極片焊接后放入電池殼體內(nèi),密封后,將電解液注入電池殼體中,然后將電池進(jìn)行陳化;將陳化結(jié)束的電芯放入溫度為70℃、壓力為0.46Mpa的化成設(shè)備中進(jìn)行高溫加壓化成,以0.2CmA的電流進(jìn)行充電,充電至截止電壓3.7V;在0.38Mpa的壓力下對(duì)電芯進(jìn)行常溫冷卻,直至電芯溫度降為常溫;對(duì)冷卻后的電芯進(jìn)行刺破抽氣,真空度-90KPa,加壓剪口抽氣,壓力0.6MPa,封口;將電芯重新放入化成設(shè)備中,溫度、壓力不變(70℃、0.46Mpa),以0.5CmA的電流進(jìn)行充電,充電至截止電壓4.0V;提高化成設(shè)備的溫度及壓力,將溫度定為80℃,壓力為0.51Mpa,進(jìn)行保溫保壓30min;在0.38Mpa的壓力下對(duì)電芯進(jìn)行常溫冷卻,直至電芯溫度降為常溫;化成結(jié)束。采取上述同樣化成工藝,但在化成過程中不進(jìn)行刺破抽氣步驟,制備對(duì)比例,即將陳化好的電池放入溫度為70℃、壓力為0.46Mpa的化成設(shè)備中進(jìn)行高溫加壓化成,充電時(shí)先采用0.2CmA電流進(jìn)行充電,充電至截止電壓3.7V,到達(dá)截止電壓后,繼續(xù)以0.5CmA電流進(jìn)行充電,充電至截止電壓4.0V,提高溫度以及壓力,溫度為80℃,壓力為0.51Mpa,進(jìn)行保溫保壓30min,再在0.38Mpa的壓力下對(duì)電芯進(jìn)行常溫冷卻,直至電芯溫度降為常溫,化成結(jié)束。由于不用刺破氣囊進(jìn)行抽氣,對(duì)比例的制備工藝在兩次充電過程之間不具有冷卻步驟。將實(shí)施例制備得到的電芯和對(duì)比例制備得到的電芯進(jìn)行硬度、平整度及內(nèi)阻測試,硬度測試時(shí)通過對(duì)電芯表面施加力,觀察電芯是否會(huì)發(fā)軟變形;平整度測試是將電芯固定好后,測試電芯上若干個(gè)位置處的電芯厚度,查看各位置的厚度的變化,從而判別電芯平整度;內(nèi)阻測試采用電壓內(nèi)阻測試儀進(jìn)行測試,以上測試均采用常規(guī)的測試手段。測試結(jié)果如表1所示:表1組別硬度平整度內(nèi)阻容量保持率(1000次)實(shí)施例較硬較為平整10.1mΩ92.31%對(duì)比例較硬較為平整11.6mΩ87.33%由表1的結(jié)果可以看出,相對(duì)于現(xiàn)有的高溫高壓大電流化成工藝,在化成過程中對(duì)電芯進(jìn)行刺破抽氣,可以較好地去除內(nèi)部氣體,使得電芯的各項(xiàng)電性能均有提升。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3