本發(fā)明涉及鋰電池，具體地，涉及方型鋰電池的成化方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有工作電壓高、自放電少、高的能量密度、高的功率密度等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的化學(xué)反應(yīng)可逆性。隨著鋰離子電池在日常生活中各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)鋰離子電池的性能要求也越來(lái)越高，同時(shí)方型鋰離子電池由于其安全性、穩(wěn)定性、可靠性成為國(guó)家電網(wǎng)、通訊基站、電動(dòng)汽車等儲(chǔ)能、動(dòng)力系統(tǒng)的核心產(chǎn)品，其市場(chǎng)需求也飛速增加，促使電池生產(chǎn)商簡(jiǎn)化工藝流程，縮短工序時(shí)間來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求；與此同時(shí)，更要保證所生產(chǎn)的電池各項(xiàng)電化學(xué)性能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。很多電池生產(chǎn)廠家很難在縮短工藝制程的同時(shí)做到提高電池各項(xiàng)電化學(xué)性能。

化成工序是鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中極其重要的一道工序?；芍贫鹊目茖W(xué)與否，化成過(guò)程中環(huán)境條件是否達(dá)標(biāo)直接影響到鋰離子電池容量、內(nèi)阻、循環(huán)壽命等電池性能是否良好。在電池化成的過(guò)程中，電解液在負(fù)極表面發(fā)生一系列還原、氧化反應(yīng)從而形成SEI膜，均勻、穩(wěn)定、致密的SEI膜對(duì)鋰離子電池的各項(xiàng)電化學(xué)性能都是有利的。

通常在鋰離子電池化成前吸液時(shí)間長(zhǎng)，化成時(shí)采用小電流化成，耗時(shí)比較長(zhǎng)，產(chǎn)量極其低下；化成過(guò)程中產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)排除，造成鋰離子電池鼓脹等問(wèn)題，直接影響到鋰離子電池各項(xiàng)電化學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種方型鋰電池的成化方法，該成化方法能夠縮短成化工序的時(shí)間以提高電池產(chǎn)量，同時(shí)能改善電池化成效果，提高鋰離子各項(xiàng)電化學(xué)性能指標(biāo)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種方型鋰電池的成化方法，包括：

1)首先，將注液后的方型鋰電池半成品依次經(jīng)過(guò)常溫正立、高溫正立；

2)接著，將電池預(yù)抽真空，再依次經(jīng)過(guò)小電流預(yù)充；

3)然后，進(jìn)行大電流化成且將電池化成架內(nèi)抽真空直至電池化成結(jié)束；

4)最后，將系統(tǒng)內(nèi)充惰性氣體直至電池化成架內(nèi)的氣壓恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；

其中，高溫正立的溫度高于常溫正立的溫度，大電流化成的電流大于小電流預(yù)充的電流。

通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)鋰離子電池化成工序流程與制度，縮短了工藝流程，制備得到的鋰離子電池具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。常溫、高溫正立使得電池極片吸液更加充分，提高化成效果；化成時(shí)采取抽真空的辦法使得電池內(nèi)部產(chǎn)氣能快速排出并且有利于負(fù)極SEI膜的形成與生長(zhǎng)；小電流配合大電流的化成制度能縮短化成時(shí)間，提升鋰離子電池生產(chǎn)效率。最終通過(guò)上述方法化成制得的電池具有容量高、內(nèi)阻小、倍率性能好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、荷電恢復(fù)/保持率高的特點(diǎn)。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是檢測(cè)例1中實(shí)施例1中的電池與對(duì)比例1中的電池的容量分布對(duì)比圖；

圖2是檢測(cè)例1中實(shí)施例1中的電池與對(duì)比例1中的電池的內(nèi)阻分布對(duì)比圖；

圖3是檢測(cè)例1中實(shí)施例1中的電池的循環(huán)壽命性能結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種方型鋰電池的成化方法，包括：

1)首先，將注液后的方型鋰電池半成品依次經(jīng)過(guò)常溫正立、高溫正立；

2)接著，將電池預(yù)抽真空，再依次經(jīng)過(guò)小電流預(yù)充；

3)然后，進(jìn)行大電流化成且將電池化成架內(nèi)抽真空直至電池化成結(jié)束；

4)最后，將系統(tǒng)內(nèi)充惰性氣體直至電池化成架內(nèi)的氣壓恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；

其中，高溫正立的溫度高于常溫正立的溫度，大電流化成的電流大于小電流預(yù)充的電流。

在本發(fā)明的步驟1)中，常溫正立的條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使化成后制得的電池具有更優(yōu)異的容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)壽命、荷電恢復(fù)/保持率；優(yōu)選地，在步驟1)中，常溫正立滿足以下條件：正立溫度為20-30℃，正立時(shí)間為2-18h。

在本發(fā)明的步驟1)中，高溫正立的條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使化成后制得的電池具有更優(yōu)異的容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)壽命、荷電恢復(fù)/保持率；優(yōu)選地，在步驟1)中，高溫正立滿足以下條件：正立溫度為30-80℃，正立時(shí)間為2-16h。

在本發(fā)明的步驟2)中，預(yù)抽真空的條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使化成后制得的電池具有更優(yōu)異的容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)壽命、荷電恢復(fù)/保持率；優(yōu)選地，在步驟2)中，預(yù)抽真空滿足以下條件：抽真空速率為0.05-0.5m³/h，真空度為-0.2～-0.5Mpa。

在本發(fā)明的步驟2)中，小電流預(yù)充的條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使化成后制得的電池具有更優(yōu)異的容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)壽命、荷電恢復(fù)/保持率；優(yōu)選地，在步驟2)中，小電流預(yù)充滿足以下條件：預(yù)充電流為0.02C-0.5C，預(yù)充時(shí)間為60min-120min。

在本發(fā)明的步驟3)中，大電流化成的條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使化成后制得的電池具有更優(yōu)異的容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)壽命、荷電恢復(fù)/保持率；優(yōu)選地，在步驟3)中，大電流化成滿足以下條件：化成電流為0.2C-1C；化成時(shí)間為240min-480min；化成時(shí)抽真空速率為0.05m³-0.5m³/h，化成架內(nèi)部的真空度為-0.2～-1MPa。

在本發(fā)明的步驟4)中，充惰性氣體的速率可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使化成后制得的電池具有更優(yōu)異的容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)壽命、荷電恢復(fù)/保持率；優(yōu)選地，在步驟4)中，充惰性氣體的速率為0.05-0.5m³/h。

在本發(fā)明的步驟4)中，保護(hù)氣的種類以要求可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了使化成后制得的電池具有更優(yōu)異的容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)壽命、荷電恢復(fù)/保持率；優(yōu)選地，在步驟4)中，保護(hù)氣為氮?dú)?，并且氮?dú)鉂M足以下條件：純度≥99.99％，氮?dú)庵兴趾俊?5ppm。

最后，在本發(fā)明中，步驟1)-4)中的操作環(huán)境可以在寬的范圍內(nèi)選擇，，但是為了使化成后制得的電池具有更優(yōu)異的容量、內(nèi)阻、倍率性能、循環(huán)壽命、荷電恢復(fù)/保持率；優(yōu)選地，步驟1)-4)中的操作環(huán)境滿足以下條件：環(huán)境溫度25℃±5℃，露點(diǎn)溫度≤-10℃。

以下將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

1)將注液后的電池半成品在25℃下正立2h；

2)將25℃正立2h后的電池在50℃下正立2h；

3)將化成架預(yù)抽真空-0.2MPa；

4)以0.2C的電流對(duì)電池預(yù)充65min，接著以0.5C的電流對(duì)電池化成260min；并且，化成開(kāi)始時(shí)以0.2m³/h的速率對(duì)化成架繼續(xù)抽真空直至化成架內(nèi)部真空度達(dá)到-1MPa；

5)化成結(jié)束后以0.2m³/h的速率對(duì)化成架充氮?dú)庖员ＷC電池內(nèi)部恢復(fù)常壓；其中，化成時(shí)車間溫度25℃±5℃，露點(diǎn)溫度≤-10℃；氮?dú)庠醇兌取?9.99％，水分含量≤15ppm。

6)最后對(duì)本實(shí)施例制得電池進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)表1，表1中還陳列了化成條件。

表1

實(shí)施例2

1)將注液后的電池半成品在25℃下正立2h；

2)將25℃正立2h后的電池在60℃下正立4h；

3)將化成架預(yù)抽真空-0.3MPa；

4)以0.33C的電流對(duì)電池預(yù)充70min，接著以0.5C的電流對(duì)電池化成300min；并且，化成開(kāi)始時(shí)以0.25m³/h的速率對(duì)化成架繼續(xù)抽真空直至化成架內(nèi)部真空度達(dá)到-0.9MPa；

5)化成結(jié)束后以0.2m³/h的速率對(duì)化成架充氮?dú)庖员ＷC電池內(nèi)部恢復(fù)常壓；其中，化成時(shí)車間溫度25℃±5℃，露點(diǎn)溫度≤-10℃；氮?dú)庠醇兌取?9.99％，水分含量≤15ppm。

6)最后對(duì)本實(shí)施例制得電池進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)表2，表2中還陳列了化成條件。

表2

實(shí)施例3

1)將注液后的電池半成品在25℃下正立4h；

2)將25℃正立4h后的電池在55℃下正立6h；

3)將化成架預(yù)抽真空-0.3MPa；

4)以0.5C的電流對(duì)電池預(yù)充60min，接著以1C的電流對(duì)電池化成240min；并且，化成開(kāi)始時(shí)以0.25m³/h的速率對(duì)化成架繼續(xù)抽真空直至化成架內(nèi)部真空度達(dá)到-0.8MPa；

5)化成結(jié)束后以0.3m³/h的速率對(duì)化成架充氮?dú)庖员ＷC電池內(nèi)部恢復(fù)常壓；其中，化成時(shí)車間溫度25℃±5℃，露點(diǎn)溫度≤-10℃；氮?dú)庠醇兌取?9.99％，水分含量≤15ppm。

6)最后對(duì)本實(shí)施例制得電池進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)表3，表3中還陳列了化成條件。

表3

實(shí)施例4

1)將注液后的電池半成品在25℃下正立4h；

2)將25℃正立4h后的電池在80℃下正立6h；

3)將化成架預(yù)抽真空-0.3MPa；

4)以0.2C的電流對(duì)電池預(yù)充70min，接著以0.5C的電流對(duì)電池化成240min；并且，化成開(kāi)始時(shí)以0.5m³/h的速率對(duì)化成架繼續(xù)抽真空直至化成架內(nèi)部真空度達(dá)到-1MPa；

5)化成結(jié)束后以0.5m³/h的速率對(duì)化成架充氮?dú)庖员ＷC電池內(nèi)部恢復(fù)常壓；其中，化成時(shí)車間溫度25℃±5℃，露點(diǎn)溫度≤-10℃；氮?dú)庠醇兌取?9.99％，水分含量≤15ppm。

6)最后對(duì)本實(shí)施例制得電池進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)表4，表4中還陳列了化成條件。

表4

實(shí)施例5

1)將注液后的電池半成品在25℃下正立6h；

2)將25℃正立6h后的電池在60℃下正立6h；

3)將化成架預(yù)抽真空-0.3MPa；

4)以0.1C的電流對(duì)電池預(yù)充60min，接著以1C的電流對(duì)電池化成260min；并且，化成開(kāi)始時(shí)以0.25m³/h的速率對(duì)化成架繼續(xù)抽真空直至化成架內(nèi)部真空度達(dá)到-0.8MPa；

5)化成結(jié)束后以0.25m³/h的速率對(duì)化成架充氮?dú)庖员ＷC電池內(nèi)部恢復(fù)常壓；其中，化成時(shí)車間溫度25℃±5℃，露點(diǎn)溫度≤-10℃；氮?dú)庠醇兌取?9.99％，水分含量≤15ppm。

6)最后對(duì)本實(shí)施例制得電池進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)表5，表5中還陳列了化成條件。

表5

對(duì)比例1

通過(guò)老化成方法成化制得電池：

1)將注液后的電池25℃正立24h；

2)對(duì)正立后電池進(jìn)行化成，具體步驟為：

3)以0.05C的電流對(duì)電池預(yù)充300min；以0.5C的電流對(duì)電池化成510min；

4)化成時(shí)車間溫度25℃±5℃。

5)最后對(duì)本實(shí)施例制得電池進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果見(jiàn)表6，表6中還陳列了化成條件。

表6

檢測(cè)例1

1)檢測(cè)實(shí)施例1中的電池與對(duì)比例1中的電池的的容量，并統(tǒng)計(jì)結(jié)果，具體結(jié)果見(jiàn)圖1；

2)檢測(cè)實(shí)施例1中的電池與對(duì)比例1中的電池的內(nèi)阻分布，并統(tǒng)計(jì)結(jié)果，具體結(jié)果見(jiàn)圖2；

3)檢測(cè)實(shí)施例1中的電池的循環(huán)壽命性能，結(jié)果見(jiàn)圖3。

按照相同的方法檢測(cè)實(shí)施例2-5中的電池，結(jié)果顯示與實(shí)施例1的電池的結(jié)果基本保持一致。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。