[發(fā)明專利]鋰離子電池的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810067516.2
• 申請(qǐng)日: 2008-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN101593850A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王馳偉;周冬;唐紅輝;羅朝暉;王弗剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市比克電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/40
• 分類號(hào): H01M10/40;H01M10/38
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 曾旻輝

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池的制造方法。

【背景技術(shù)】

鋰離子電池是最近十多年來(lái)迅猛發(fā)展起來(lái)的一種高能電池，與其它電池相比，其具有容量大、能量密度高、電壓高、循環(huán)周期長(zhǎng)、工作溫度范圍廣、環(huán)境污染小等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

鋰離子電池以鋰鈷氧化物(LiCoO₂)、鋰鎳氧化物(LiNiO₂)或鋰錳氧化物(LiMn₂O₄)等為正極活性材料，以鋰金屬、鋰合金或碳材料為負(fù)極活性材料，其電解液可使用液態(tài)有機(jī)電解液或固態(tài)凝膠電解液，目前常用液態(tài)電解液，如碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混和物為溶劑，鋰鹽為溶質(zhì)。

鋰離子電池的生產(chǎn)工藝一般包括：正負(fù)極配料→正負(fù)極涂布→正負(fù)極制片→電芯組裝→注液→預(yù)充→封口。但是，鋰電池在預(yù)充過程中，電解液在碳負(fù)極表面發(fā)生還原分解反應(yīng)并形成SEI(固體-電解質(zhì)中間相)膜時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較多氣體。這些氣體對(duì)電芯的工藝過程控制、品質(zhì)控制、性能等方面都會(huì)產(chǎn)生較大負(fù)面影響。為了消除這些氣體對(duì)電池性能的負(fù)面影響，直接的方法就是使這些氣體盡量不殘留在電池內(nèi)。目前應(yīng)用最簡(jiǎn)單最廣泛的方法就是采用開口預(yù)充，但由于方形電池的結(jié)構(gòu)原因，極片間存在較大空隙，僅采用開口預(yù)充，難以將極片間氣體產(chǎn)物完全排出。電池在預(yù)充過程中產(chǎn)生的氣體，如果不能完全排除，形成的氣泡將影響電池的容量發(fā)揮，同時(shí)殘留的氣體，對(duì)電池的尺寸和循環(huán)性能也造成很大的影響，導(dǎo)致鋰離子電池電化學(xué)性能的惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰離子電池的制造方法，能有效排除鋰離子電池極片間的氣泡，顯著提高電池的電化學(xué)性能和循環(huán)性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明鋰離子電池的制造方法，包括預(yù)充封口步驟，所述預(yù)充封口步驟包括：

(1)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行預(yù)充；

(2)對(duì)鋰離子電池抽真空；

(3)往鋰離子電池內(nèi)充入惰性氣體至內(nèi)外氣壓平衡；

(4)將鋰離子電池封口。

所述步驟(1)預(yù)充的時(shí)間為120～500分鐘，優(yōu)選為150～450分鐘，且步驟(4)之后還包括：將封口的鋰離子電池上柜充電至控制電壓，以滿足小電流預(yù)充所達(dá)到的電壓要求，同時(shí)促進(jìn)SEI膜的形成和穩(wěn)定。

所述步驟(2)抽真空的真空度為-0.09～-0.1MPa，抽真空的時(shí)間為1秒～10分鐘，優(yōu)選所述抽真空的時(shí)間為1～3分鐘。

所述步驟(3)的惰性氣體包括氮?dú)狻鍤饣蚰蕷猓瑑?yōu)選的，所述惰性氣體為氮?dú)狻?/p>

本發(fā)明鋰離子電池的制造方法，由于在電池預(yù)充過程中采用抽真空的方式去除氣體，使鋰離子電池的電化學(xué)性能和循環(huán)性能得到明顯改善，電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明方法制備的鋰離子電池的首次放電容量為622.8mAh/g，循環(huán)100次后的可逆容量保持率達(dá)到98.6％，而采用傳統(tǒng)開口預(yù)充方法獲得的鋰電池的首次放電容量為590mAh/g，循環(huán)100次后的可逆容量保持率僅為93.2％。

【具體實(shí)施方式】

本發(fā)明鋰離子電池的制造方法，包括預(yù)充封口步驟，所述預(yù)充封口步驟包括：

(1)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行預(yù)充；

(2)對(duì)鋰離子電池抽真空；

(3)往鋰離子電池內(nèi)充入惰性氣體至內(nèi)外氣壓平衡；

(4)將鋰離子電池封口。

本發(fā)明方法的原理是：鋰離子電池在預(yù)充過程中，由于在負(fù)極形成SEI(固體-電解質(zhì)中間相)膜等原因，會(huì)產(chǎn)生較多的氣體。氣體在液體中以微小氣泡存在時(shí)，在表面張力的作用下，氣泡不會(huì)由于密度差異而上浮(相當(dāng)于毛細(xì)管)，而粘附在極片、殼體等界面張力較大的地方，采用開口化成的方式仍不能將氣體完全排除。因此，本發(fā)明方法采用抽真空后補(bǔ)惰性氣體的工藝。

通過抽真空可以使體系的壓力降低，使氣泡體積增大，進(jìn)而加快氣泡在液體中的上升速度，最后使氣體完全從液體中溢出，徹底消除電池極片間含有的O₂、CO₂、H₂O、烷烴、烯烴類等成分的氣泡，有效避免殘余氣體引發(fā)的副反應(yīng)，從而達(dá)到減少極片析鋰和提高電化學(xué)性能的目的。

所述步驟(1)預(yù)充的時(shí)間為120～500分鐘，優(yōu)選為150～450分鐘，且步驟(4)之后還包括：將封口的鋰離子電池上柜充電至控制電壓，以滿足小電流預(yù)充所達(dá)到的電壓要求，同時(shí)促進(jìn)SEI膜的形成和穩(wěn)定。例如，傳統(tǒng)工藝采用0.1C電流預(yù)充390分鐘，本發(fā)明方法采用0.1C電流預(yù)充150分鐘后抽真空，在鋰電池封口之后，還需用0.1C電流補(bǔ)充電240分鐘。