[發(fā)明專利]一種鋰離子二次電池的化成方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610081356.8
• 申請(qǐng)日: 2006-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN101079509A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡剛;董俊卿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/44
• 分類號(hào): H01M10/44;H01M10/38
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;常虹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種電池的化成方法，具體地說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于一種鋰離子二次電池的化成方法。

背景技術(shù)

鋰離子二次充電電池的化成步驟是制造電池的重要階段，化成關(guān)系到電池的容量高低、循環(huán)壽命長(zhǎng)短、安全性能等多方面的品質(zhì)。化成是指對(duì)電池進(jìn)行首次充電的過(guò)程。現(xiàn)有的鋰離子二次電池的化成主要有兩種方式，密封化成和開口化成。密封化成是在注完電解液后將注液孔密封，然后進(jìn)行電池化成，在進(jìn)行化成的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氟化氫、一氧化碳、二氧化碳等氣體，這些氣體在電池內(nèi)部積聚會(huì)造成電池膨脹，外殼發(fā)鼓、變形，甚至?xí)?dǎo)致電池發(fā)生爆炸。為了克服這一問(wèn)題，通常采用另一種方式進(jìn)行化成，即在電池注液孔未密封的情況下進(jìn)行電池化成，待電池化成之后再密封，即開口化成。但是開口化成也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，如，化成時(shí)產(chǎn)生的氣體會(huì)在排放過(guò)程中夾帶電解液外溢，既損失電解液，又影響電池外殼的美觀。

在電池的化成過(guò)程中，電解液和電解質(zhì)在電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，在負(fù)極表面生成SEI膜(Surface?Electrolyte?Interface)，柔性的SEI膜能很好地適應(yīng)鋰離子的嵌入和脫出引起的體積改變，因此形成柔性的SEI膜對(duì)電池的各種電化學(xué)性能都是有利的。采用現(xiàn)有的方法對(duì)電池進(jìn)行開口化成的時(shí)候，通常采用小電流進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)幾十個(gè)小時(shí)的充電，以期望獲得理想的SEI膜，保證電池性能的穩(wěn)定性。但是，由于化成時(shí)間漫長(zhǎng)，且在化成過(guò)程中，電解液和電解質(zhì)的反應(yīng)非常復(fù)雜，因此是否能夠在負(fù)極形成柔性的SEI膜是很難控制的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有對(duì)鋰離子電池進(jìn)行化成的時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)理想SEI膜的形成不容易控制而導(dǎo)致電池的循環(huán)性能不理想的缺陷，而提供一種快速、容易得到柔性SEI膜且使電池具有良好循環(huán)性能的鋰離子二次電池的化成方法。

在鋰離子電池的化成階段，電解液和電解質(zhì)在負(fù)極會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

電解液的反應(yīng)：

EC(碳酸乙烯酯)：2(CH₂O)₂CO+2e-+2Li⁺→Li₂CO₃+CH₂＝CH₂↑

PC(碳酸丙稀酯)：CH₃CHOCO₂CH₂+2e-+2Li⁺→Li₂CO₃+CH₃CHCH₂↑

電解液中的鹽如，LiPF₆具有較高的反應(yīng)性。

如，鹽的分解反應(yīng)：

LiPF₆→LiF+PF₅↑

鹽的電化學(xué)反應(yīng)：

LiPF₆+ne-+nLi⁺→LiF+Li_xPF_y

PF₅+2xLi⁺+2xe^-→LiPF_5-x+xLiF

鹽與不純物的反應(yīng)：

H₂O+LiPF₆→LiF+POF₃+2HF↑

POF₃+2xLi+2xe-→LixPF_3-xO+xLiF

上述反應(yīng)為在鋰離子電池化成過(guò)程中電解液和電解質(zhì)在負(fù)極發(fā)生的還原反應(yīng)，從上述反應(yīng)可以看出，在反應(yīng)過(guò)程中有乙烯、二乙烯、氟化磷、氟化氫等氣體產(chǎn)生，如果不加抑制就會(huì)導(dǎo)致氣體夾帶電解液的溢出，損失電解液，而影響電池性能，還會(huì)對(duì)電池外殼的美觀造成破壞。再者，鋰鹽發(fā)生分解反應(yīng)后，或者在與水或其它雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，也會(huì)產(chǎn)生氣體如氟化氫，此外，產(chǎn)物中還包括多種無(wú)機(jī)鋰鹽。這些生成的無(wú)機(jī)鋰鹽質(zhì)脆，易破裂，因此，如果在負(fù)極生成的SEI膜的表面存在過(guò)多無(wú)機(jī)鋰鹽，就會(huì)形成較厚的SEI膜，這樣的SEI膜不能很好的適應(yīng)鋰離子的嵌入與脫出引起的體積改變，必然會(huì)引起膜的裂開，因此，副反應(yīng)加劇，使SEI膜不斷增厚，導(dǎo)致電池的循環(huán)性能下降。為了獲得理想的SEI膜，采用小電流長(zhǎng)時(shí)間的緩慢充電，雖然能夠減慢氣體的生成速度，但是，在電池的化成過(guò)程中，除了上述主要反應(yīng)外，還會(huì)伴隨有其它的復(fù)雜反應(yīng)，因此，就不可避免的會(huì)加劇副反應(yīng)的發(fā)生，在很大程度上影響柔性SEI膜的形成，因此，對(duì)柔性SEI膜的形成不容易控制，不容易得到理想的SEI膜，從而導(dǎo)致電池的循環(huán)性能不理想。