技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池的化成方法。

背景技术

锂离子电池的能量密度高，无记忆效应，环保等优点使其成为动力汽车首选的能源。同时，锂离子电池化成工艺是锂离子电池生产中很重要的工序，在化成时，电解液中溶剂和锂盐会在电极表面生成SEI界面膜，该界面膜可以阻止溶剂与活性材料的副反应，提高电池的寿命。锂离子电池化成质量的好坏直接影响到电池的容量高低、内阻大小、寿命长短等多方面特性。现有技术中针对锂离子电池化成的工艺有多种，但是由于生产工艺难以避免的差异，即使同批次的电池内部状态也会有所不同，若采用同样的化成工艺，则会导致少部分电池不适合该工艺导致成品率降低，因此，需要开发一种能够提高化成成品率的化成工艺。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种锂离子电池的化成方法，本发明的方法在化成初期检测电池的参数，根据电池参数的不同，选择不同的化成方式，提高电池的成品率，避免由于电池个体差异导致化成效果不理想的因素，经过本发明的化成方法，能够极大的提高化成的成品率，并且化成后的电池具有良好的充放电性能以及循环寿命。

具体的方案如下：

一种锂离子电池的化成方法，所述方法为开口化成，具体包括：

1)、将电池温度调整至第一预定值，以第一预定电流进行恒流充电至第一预定电压；

2)、测量电池温度，若电池温度超过第二预定值，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

3)、将电池电压调整至放电截止电压，然后在放电截止电压和激活电压之间进行小电流恒流充放电循环，所述激活电压低于所述放电截止电压；

4)、将电池温度调整至第一预定值，以所述第一预定电流进行恒流充电至所述第一预定电压；

5)、测量电池温度，若电池温度超过第二预定值，且所述电池进行步骤3的次数低于预设值，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

6)、以第二预定电流进行恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电流高于所述第一预定电流；

7)、以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于充电截止电流；

8)、抽真空静置；

9)、在低于大气压的条件下，在第二预定电压和第一预定电压之间进行大电流脉冲充放电循环；以充电截止电压恒压充电，直至充电电流低于充电截止电流；

10)、在低于大气压的条件下，在所述充电截止电压和放电截止电压之间进行恒流充放电循环，静置；

11)、将电池取出，封口。

进一步的，所述步骤3中的放电截止电压为2.7-2.8V，所述激活电压低于放电截止电压0.02-0.03V，所述小电流为0.001-0.01C。

进一步的，所述步骤9中，所述大电流脉冲充放电循环的脉冲电流为2-10C，脉冲时间为10-60s，脉冲间隔5-10s，所述真空度随着循环次数的增加阶梯式降低；进一步优选所述真空度随着在所述在第二预定电压和第一预定电压之间每循环一次便降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止脉冲充放电循环。

进一步的，所述步骤10中的电流为0.5-1C，所述真空度随着循环次数的增加阶梯式降低；进一步优选所述真空度随着在所述在第二预定电压和第一预定电压之间每循环一次便降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止脉冲充放电循环。

进一步的，所述第一预定值为0-25℃，所述第二预定值为5-40℃。

进一步的，所述第一预定电流为0.1-0.5C，所述第二预定电流为0.2-1C，所述第一预定电压为3.3-3.5V；所述第二预定电压为3.9-4.1V。

进一步的，所述充电截止电压为4.2-4.3V。

进一步的，所述充电截止电流为0.01-0.02C。

本发明具有如下有益效果：

1)、根据电池参数的不同，选择不同的化成方式，提高电池的成品率，避免由于电池个体差异导致化成效果不理想的因素，极大的提高化成的成品率；

2)、化成初期，通过测量电池温度，简单有效的获得电池的内阻信息，对于内阻偏大的电池，进行激活化成；对于电池温度的阈值，可以根据电池的状况进行设定，优选5-40℃；

3)、在激活电压下化成，能够使负极内部和表面沉积的锂离子充分脱嵌，降低电池内阻；从而避免在其后的化成工艺中由于单体电池温度过高导致电池成品率下降；

4)、在第一预定电压和第二预定电压下的大电流脉冲化成，能够形成稳定的SEI膜，同时，第二预定电压低于充电截止电压，避免电解液在大电流化成的过程中由于极化产生的高电压分解；

5)、阶梯式调整化成的真空度，使真空度随着化成的进行缓慢降低，从而保证化成中气体的匀速排出，防止气体排出过快导致成品率降低；

6)、经过本发明的化成方式，电池的成品率极大的提高，同时，电池具有良好的充放电性能和循环寿命。

具体实施方式

本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

本发明的采用的电池正极为LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂，负极为1:1的天然石墨+人造石墨；电解质盐为1M的LiPF₆，非水有机溶剂为体积比1:2的EMC和EC的混合溶剂，添加剂为3质量％的VC。本发明所采用的充电设备为武汉火炬电源有限公司提供的真空化成设备。

实施例1

1)、将电池温度调整至0℃，以0.1C进行恒流充电至3.3V；

2)、测量电池温度，若电池温度超过5℃，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

3)、将电池电压调整至2.7V，然后在2.68-2.7V之间进行0.001C恒流充放电循环5次；

4)、重复步骤1；

5)、测量电池温度，若电池温度超过5℃，且所述电池进行步骤3的次数低于3次，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

6)、以0.2C进行恒流充电至3.9V；

7)、以3.9V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

8)、打开抽真空装置，抽真空至0.1倍大气压，静置2h；

9)、将压力调整为0.5倍大气压，进行大电流脉冲充放电循环，所述脉冲电流为2C，脉冲时间为60s，脉冲间隔10s，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压停止脉冲充放电循环；以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

10)、将压力调整为0.5倍大气压，在2.7V和4.2V之间进行以0.5C恒流充放电循环，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压停止充放电循环，保持0.1倍大气压静置2h；

11)、将电池取出，封口。

实施例2

1)、将电池温度调整至25℃，以0.5C进行恒流充电至3.5V；

2)、测量电池温度，若电池温度超过40℃，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

3)、将电池电压调整至2.8V，然后在2.78-2.8V之间进行0.01C恒流充放电循环5次；

4)、重复步骤1；

5)、测量电池温度，若电池温度超过40℃，且所述电池进行步骤3的次数低于3次，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

6)、以1C进行恒流充电至4.1V；

7)、以4.1V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

8)、打开抽真空装置，抽真空至0.1倍大气压，静置2h；

9)、将压力调整为0.5倍大气压，进行大电流脉冲充放电循环，所述脉冲电流为10C，脉冲时间为10s，脉冲间隔5s，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止脉冲充放电循环；以4.3V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

10)、将压力调整为0.5倍大气压，在2.8V和4.3V之间进行以1C恒流充放电循环，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止充放电循环，保持0.1倍大气压静置2h；

11)、将电池取出，封口。

实施例3

1)、将电池温度调整至10℃，以0.2C进行恒流充电至3.4V；

2)、测量电池温度，若电池温度超过15℃，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

3)、将电池电压调整至2.7V，然后在2.68-2.7V之间进行0.005C恒流充放电循环5次；

4)、重复步骤1；

5)、测量电池温度，若电池温度超过15℃，且所述电池进行步骤3的次数低于3次，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

6)、以0.5C进行恒流充电至4.0V；

7)、以4.0V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

8)、打开抽真空装置，抽真空至0.1倍大气压，静置2h；

9)、将压力调整为0.5倍大气压，进行大电流脉冲充放电循环，所述脉冲电流为5C，脉冲时间为20s，脉冲间隔10s，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止脉冲充放电循环；以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

10)、将压力调整为0.5倍大气压，在2.7V和4.2V之间进行以1C恒流充放电循环，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止充放电循环，保持0.1倍大气压静置2h；

11)、将电池取出，封口。

对比例1

1)、以0.2C进行恒流充电至3.4V；

2)、以0.5C进行恒流充电至4.0V；

3)、以4.0V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)、打开抽真空装置，抽真空至0.1倍大气压，静置2h；

5)、将压力调整为0.5倍大气压，进行大电流脉冲充放电循环，所述脉冲电流为5C，脉冲时间为20s，脉冲间隔10s，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止脉冲充放电循环；以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

6)、将压力调整为0.5倍大气压，在2.7V和4.2V之间进行以1C恒流充放电循环，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止充放电循环，保持0.1倍大气压静置2h；

7)、将电池取出，封口。

对比例2

1)、将电池温度调整至10℃，以0.2C进行恒流充电至3.4V；

2)、测量电池温度，若电池温度超过15℃，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

3)、将电池电压调整至2.7V，然后在2.68-2.7V之间进行0.005C恒流充放电循环5次；

4)、重复步骤1；

5)、测量电池温度，若电池温度超过15℃，且所述电池进行步骤3的次数低于3次，则进行步骤3；若否，则进行步骤6；

6)、以0.5C进行恒流充电至4.0V；

7)、以4.0V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

8)、打开抽真空装置，抽真空至0.1倍大气压，静置2h；

9)、将压力调整为0.2倍大气压，在2.7V和4.2V之间进行以1C恒流充放电循环，且每循环一次便调整真空装置内压力降低0.1倍大气压，直至降至0.1倍大气压以下停止充放电循环，保持0.1倍大气压静置2h；

10)、将电池取出，封口。

对比例3

1)、以0.2C进行恒流充电至4.2V；

2)、以4.2V恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

3)、将压力调整为0.2倍大气压，在2.7V和4.2V之间进行以0.5C恒流充放电循环5次，然后以1C恒流充放电循环5次，静置2h；

4)、将电池取出，封口。

实验与数据

按照实施例1-3和对比例1-3的方法分别对1000个电池进行充放电循环，计算成品率，然后对得到的成品在1C下进行充放电循环200次，测量容量保持率，计算得到的平均值见下表。由下表可见，经过本发明的温度筛选方式得到的电池(实施例1-3，对比例2)，成品率明显提高，相对于未经过温度筛选方式，成品率提高了2.5个百分点。而经过本发明的大电流排气的过程，电池的容量保持率也有显著提高，而阶梯真空度排气的方式也能够提高电池的容量保持率。

表1

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。