本發(fā)明涉及氫氧化鎳堿性電池的加工領(lǐng)域，特別是涉及一種電池的化成方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著新能源研究的持續(xù)發(fā)展，電池成為了被廣泛認(rèn)可的未來具有廣闊前景的新能源。但目前電池的工業(yè)化生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)鼓殼、電池容量離散性偏大、電池外觀差等質(zhì)量問題。產(chǎn)生上述問題的一個(gè)重要原因在于，首次化成生成的充電過程產(chǎn)生負(fù)極極化現(xiàn)象，進(jìn)而引起溶劑發(fā)生電化學(xué)還原而產(chǎn)生氣體。氣體的存在必然會(huì)導(dǎo)致電池的鼓脹、電解液的外溢、電池外觀被腐蝕、容量偏低。
現(xiàn)有的化成工藝一般是在常溫下恒流或恒流恒壓對(duì)電池進(jìn)行連續(xù)充電。如采用0.02-0.05CmA的小電流對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充處理，然后再對(duì)電池進(jìn)行后處理。雖然該方法得到的電池的正、負(fù)極界面相對(duì)較好，然而其生產(chǎn)過程比較繁雜，主要流程為：第一次老化--化成--第二次老化--冷卻，加上所有的操作過程，整個(gè)制程的時(shí)間大概在45h左右，且生產(chǎn)過程所需人員較多，耗時(shí)耗力；加上在生產(chǎn)過程中，由于人為接觸電池次數(shù)較多，容易造成對(duì)電池的損壞和報(bào)廢，不但生產(chǎn)效率低，而且額外增加了生產(chǎn)成本，尤其對(duì)面積較大的電池來說，化成后的電池負(fù)極極片表面狀態(tài)不均衡，很多區(qū)域因接觸不緊密導(dǎo)致化成程度不夠，雜質(zhì)分解反應(yīng)不徹底，造成極片局部黑斑，嚴(yán)重影響電池的安全性能。
因此，化成是電池制作的關(guān)鍵工序，是獲得良好電化學(xué)性能和安全性能的電池的重要保障。故開發(fā)一種優(yōu)化工藝的電池化成工藝，以保障化成效果，達(dá)到改善電池的性能是研發(fā)的重要環(huán)節(jié)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是要提供一種電池的化成方法，該方法能夠以保障化成效果，該方法具有投資小，化成工序時(shí)間短、化成效率高的優(yōu)點(diǎn)，該化成方法還有助于提高電池的電化學(xué)性能，提高電池的安全性能和電池的充放電性能和循環(huán)性能、容量性能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下方案實(shí)現(xiàn)的：
一種電池的化成方法，具體為：在電池內(nèi)注入電解液并在常溫下擱置一段時(shí)間后，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后開始充電，采用0.05C-0.3C電流對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電,充電后SOC保持在5%-15%之間；再以0.2C-O.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電，至SOC保持在30%-60%之間，再將電池置于40-70℃高溫環(huán)境下擱置24-64小時(shí)，最后對(duì)電池進(jìn)行化成；所述化成由多次的充放電步驟組成，第一次充電：先以0.4C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電2h，然后以0.6C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電5h；第一次放電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電0.5h；第二次充電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電1.5h；第二次放電：以0.7C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電0.5h；第三次充電：以0.7C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電2.5h；第三次放電：以0.8C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電1h；第四次充電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電3.5h；第四次放電：將電池使用0.05C-0.2C電流深度放電至截止電壓為1.0V；最后以0.05C的恒定電流充電至電池的可逆容量的30-35%，然后靜置12-18小時(shí)，接著以O(shè).1C的電流恒流充電至截止電壓為1.4-1.45伏，化成結(jié)束；
其中，所述電池為堿性電池，具體組成為在外包裝罐內(nèi)具備堿性電解液和電極組，所述電極組由以儲(chǔ)氫合金為負(fù)極活性物質(zhì)的儲(chǔ)氫合金負(fù)極、以氫氧化鎳為主要正極活性物質(zhì)的鎳正極、和隔膜構(gòu)成，其中，所述儲(chǔ)氫合金以通式Ce1-xZrxMgNiy-a-bAlaMb,其中，M為Co、Mn、Zn中的一種，0.1≤x≤0.3，3.0≤y≤3.8，0.1≤a≤0.3，0.1≤x≤0.5；所述氫氧化鎳正極活性物質(zhì)中固溶有選自鈷(Co)、鋅(Zn)、錳(Mn )、銀(Ag)、鎂(Mg)以及鋁(Al)元素中的至少一種元素；所述堿性電解液以氫氧化鉀(KOH)為主材料，且包含氫氧化鈉(NaOH)，且堿性電解液中添加有鎢化合物、鉬化合物、鈮化合物中的一種和多種，所述堿性電解液的比重約為1.3；所述隔膜為織布無紡布、合成樹脂微多孔膜的一種，其單位面積重量為55g/m2以下。
其中，所述深度放電進(jìn)行4-5次，且放電至相同的截止電壓。
所述在電池內(nèi)注入電解液并在常溫下擱置的時(shí)間為28-40小時(shí)。
所述堿性電解液的比重為1.3；所述隔膜為織布無紡布、合成樹脂微多孔膜的一種，其單位面積重量為50g/m2以下。
另外，本發(fā)明還要求保護(hù)一種堿性電池的制備方法，包括上述所述電池的化成方法。
本發(fā)明的有益效果是：（1）本發(fā)明電池的化成工藝，一方面使得電池電化學(xué)性能穩(wěn)定，電池封日后鼓殼率明顯降低；（2）本發(fā)明電池的化成工藝與傳統(tǒng)工藝相比，增加了充放電的次數(shù)，縮短了充放電的時(shí)間，其化成時(shí)間維持在40h以內(nèi)，從而縮短了生產(chǎn)周期，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；（3）以本發(fā)明電池的化成工藝得到的電池能放出較高的初容量，并且有較好的充電接受能力，提高了電池使用壽命及電池的循環(huán)性能。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
一種電池的化成方法，具體為：在電池內(nèi)注入電解液并在常溫下擱置28小時(shí)后，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后開始充電，采用0.15C電流對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電,充電后SOC保持在10%之間；再以0.3C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電，至SOC保持在50%之間，再將電池置于50℃高溫環(huán)境下擱置38小時(shí)，最后對(duì)電池進(jìn)行化成；所述化成由多次的充放電步驟組成，第一次充電：先以0.4C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電2h，然后以0.6C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電5h；第一次放電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電0.5h；第二次充電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電1.5h；第二次放電：以0.7C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電0.5h；第三次充電：以0.7C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電2.5h；第三次放電：以0.8C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電1h；第四次充電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電3.5h；第四次放電：將電池使用0.1C電流深度放電至截止電壓為1.0V；最后以0.05C的恒定電流充電至電池的可逆容量的30%，然后靜置16小時(shí)，接著以O(shè).1C的電流恒流充電至截止電壓為1.45伏，化成結(jié)束。
實(shí)施例2
一種電池的化成方法，具體：在電池內(nèi)注入電解液并在常溫下擱置33小時(shí)后，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后開始充電，采用0.2C電流對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電,充電后SOC保持在12%之間；再以0.4C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電，至SOC保持在55%之間，再將電池置于60℃高溫環(huán)境下擱置24小時(shí)，最后對(duì)電池進(jìn)行化成；所述化成由多次的充放電步驟組成，第一次充電：先以0.4C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電2h，然后以0.6C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電5h；第一次放電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電0.5h；第二次充電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電1.5h；第二次放電：以0.7C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電0.5h；第三次充電：以0.7C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電2.5h；第三次放電：以0.8C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電1h；第四次充電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電3.5h；第四次放電：將電池使用0.05C電流深度放電至截止電壓為1.0V；最后以0.05C的恒定電流充電至電池的可逆容量的32%，然后靜置15小時(shí)，接著以O(shè).1C的電流恒流充電至截止電壓為1.42伏，化成結(jié)束。
實(shí)施例3
一種電池的化成方法，具體為：在電池內(nèi)注入電解液并在常溫下擱置40小時(shí)后，待極片和隔膜充分浸潤(rùn)后開始充電，采用0.3C電流對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電,充電后SOC保持在15%之間；再以O(shè).5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電，至SOC保持在60%之間，再將電池置于50℃高溫環(huán)境下擱置64小時(shí)，最后對(duì)電池進(jìn)行化成；所述化成由多次的充放電步驟組成，第一次充電：先以0.4C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電2h，然后以0.6C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電5h；第一次放電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電0.5h；第二次充電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電1.5h；第二次放電：以0.7C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電0.5h；第三次充電：以0.7C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電2.5h；第三次放電：以0.8C的電流對(duì)電池進(jìn)行放電1h；第四次充電：以0.5C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電3.5h；第四次放電：將電池使用0.2C電流深度放電至截止電壓為1.0V；最后以0.05C的恒定電流充電至電池的可逆容量的35%，然后靜置18小時(shí)，接著以O(shè).1C的電流恒流充電至截止電壓為1.45伏，化成結(jié)束。
性能測(cè)試：
（1）電池的制備：對(duì)通過聚合物隔膜分隔的正極和負(fù)極進(jìn)行層疊、卷繞，從而構(gòu)成電極組。在電極組的上部，將正極集電板焊接在正極的鎳燒結(jié)基板的露出部分。另外，在電極組的下部，將負(fù)極集電板焊接在負(fù)極的沖孔金屬基板的露出部分。然后，將電極組收納在相應(yīng)尺寸的電池外殼內(nèi)，把負(fù)極集電板的中心點(diǎn)焊在電池外殼的底部。接著在電池外殼內(nèi)注入堿性電解液。然后，在電極組的上部放置上部絕緣板，用邊緣部具備密封墊圈的封口板封口電池外殼的開口部，其中封口板上裝有安全閥和正極端子。值得注意的是:在封口前，應(yīng)將正極集電板和正極帽進(jìn)行電連接。這樣，便制成了密閉電池。
其中，上述電池的正極是以氫氧化鎳為主要正極活性物質(zhì)的鎳正極，氫氧化鎳正極活性物質(zhì)中固溶有鈷(Co)、鋅(Zn)、錳(Mn )三種元素；負(fù)極為儲(chǔ)氫合金負(fù)極，儲(chǔ)氫合金以通式Ce0.7Zr0.3MgNi3Al0.2M0.3,其中，M為Zn；堿性電解液以氫氧化鉀(KOH)為主材料，且包含氫氧化鈉(NaOH)，且堿性電解液中添加有鈮化合物鈮酸鈉。
其中，上述電池的正極是以氫氧化鎳為主要正極活性物質(zhì)的鎳正極，氫氧化鎳正極活性物質(zhì)中固溶有鈷(Co)、鋅(Zn)、錳(Mn )三種元素；負(fù)極為儲(chǔ)氫合金負(fù)極，儲(chǔ)氫合金以通式Ce0.7Zr0.3MgNi3Al0.2M0.3,其中，M為Zn；堿性電解液以氫氧化鉀(KOH)為主材料，且包含氫氧化鈉(NaOH)，且堿性電解液中添加有鈮化合物鈮酸鈉。其中，電極的具體制備過程參見現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)CN103457001A。
上述電池采用實(shí)施例1-3的化成工藝進(jìn)行化成。
對(duì)采用實(shí)施例1-3的化成工藝進(jìn)行化成的電池進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果見表1：
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。