[發(fā)明專利]一種鋰離子電池的預(yù)充電方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110269128.4
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102368571A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張小細(xì);張麗;勞紹江;梁如福;趙豐剛;李明
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞新能源科技有限公司;寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池的快速預(yù)充電方法。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池作為一種綠色環(huán)保電池，具有工作電壓高、比能量高和循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了迅速發(fā)展，在手機(jī)、UPS電源、筆記本電腦、電動工具、電動自行車和電動汽車等移動設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛。鋰電池需求量的不斷增加，促使電池生產(chǎn)商必須簡化工藝流程，縮減工序時間來提高生產(chǎn)效率滿足市場要求。

鋰離子電池的化成步驟是電池制造的重要工序，關(guān)系到電池的容量高低、循環(huán)壽命長短、高溫存貯等方面的性能。對鋰電池進(jìn)行預(yù)充電即首次充電，在負(fù)極表面形成一種固體電解質(zhì)界面或稱SEI(Solid?Electrolyte?Interface)膜的過程，也稱為化成工序。在負(fù)極形成SEI膜的同時，伴隨副反應(yīng)氣體產(chǎn)生，產(chǎn)生的氣體需及時排出，否則這些氣體在電芯內(nèi)部積聚造成電芯鼓脹、外殼變形、甚至產(chǎn)生爆炸。另外若化成工序氣體產(chǎn)生不完全，在后續(xù)充放電過程中會繼續(xù)產(chǎn)氣，嚴(yán)重影響電芯的電性能及安全性能。為了獲得較好的SEI膜，傳統(tǒng)化成是采用小電流進(jìn)行長達(dá)數(shù)十小時的充電，生產(chǎn)效率極其低下。

現(xiàn)有技術(shù)中也公開了一些技術(shù)方案來縮短化成時間，如2010年7月22號公告的世界專利WO2010/081422A1通過引入兩步預(yù)充電來加速產(chǎn)生副反應(yīng)氣體。但此工藝未克服大電流充電導(dǎo)致的極化問題，充電效果并不理想，電芯低溫性能相對較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種操作方便、工藝過程簡單的預(yù)充電方法。能夠達(dá)到與小電流長時間化成的同樣效果，同時極大的縮短化成時間，大幅度提高產(chǎn)能，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種鋰離子電池的預(yù)充電方法，在10～60℃環(huán)境下進(jìn)行以下步驟：(1)將注液靜置后電芯放入兩平板中并施加壓力；(2)對電芯進(jìn)行大電流預(yù)充電；(3)真空抽氣及封裝。

所述步驟(1)中施在電芯表面的壓力大小為0.01Mpa～1.2Mpa，是保證電芯內(nèi)部極片界面良好，降低大電流預(yù)充電時的極化，防止負(fù)極局部過充。

所述步驟(1)中可以采用夾具施壓，夾具具有界面平整，使用方便；同時還可以采用氣缸配合施壓，以便于控制壓力的大小。

所述步驟(2)中大電流預(yù)充電為單步恒流充電，預(yù)充電量為電芯總電量的8％～70％。

所述步驟(2)中大電流預(yù)充電為多步充電，總預(yù)充電量為電芯總電量的8％～70％。

所述步驟(2)中充電電流為0.05C～2C，充電時間為5～120Min。

所述步驟(2)中預(yù)充電是在10～60℃境下進(jìn)行。

所述步驟(3)真空抽氣封裝是為了將預(yù)充電產(chǎn)生的氣體盡可能完全排出，防止電芯高溫鼓脹。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)的小電流長時間化成或直接用大電流化成的時候，隨著充電過程的進(jìn)行，電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體積聚越來越多，并在充電量為電池總?cè)萘康?0％左右達(dá)到最大。產(chǎn)生的部分氣體會存留在正負(fù)極片之間，阻礙了正負(fù)極之間的離子導(dǎo)電，導(dǎo)致在后續(xù)的充電過程中負(fù)極充電不均勻，充電效率低，并在大電流充電時發(fā)現(xiàn)負(fù)極表面有鋰枝晶，同時電池出現(xiàn)鼓脹變形情況，電池性能下降。所以克服電芯化成時正負(fù)極片之間的氣體阻礙是實現(xiàn)大電流充電的關(guān)鍵，化成時在電芯表面用夾具施加壓力可以實現(xiàn)大電流化成。

利用本發(fā)明的預(yù)充電方法，通過在電芯兩面施加一定的壓力，在保證電芯內(nèi)部極片界面良好的情況下，進(jìn)行大電流預(yù)充電。此方法消除了用大電流預(yù)充電時產(chǎn)生的極化而導(dǎo)致的充電不均勻問題，并在負(fù)極表面形成均勻的SEI膜。通過此方法獲得的電芯達(dá)到與傳統(tǒng)小電流長時間充電的電芯相似甚至更好的電性能，同時極大的縮短預(yù)充時間，提高工序效率，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明預(yù)充電方法在0.5C預(yù)充電時電壓-時間曲線圖

具體實施方式

下面實施例均選用軟包裝053450型號電池對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實施例1：