[發明專利]一種鋰離子電池的化成方法及一種鋰離子電池

有效

• 申請號: 201110442631.5
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN103187590A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 牟曉文;賈強仟;魏巖巍;魯首明
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/44;H01M10/0525
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技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池的化成方法，更具體地說，涉及包含混合正極材料的鋰離子電池的化成方法。?

背景技術

鋰離子電池具有長循環壽命、工作溫度范圍寬、工作電壓范圍寬、低自放電率、高效率及高比能量、以及無記憶效應等優點，已在電子、汽車等眾多行業得到了廣泛的應用。?

鋰離子電池的化成步驟是制造電池的重要階段，化成關系到電池的容量高低、循環壽命長短、安全性能等多方面的品質。化成是指對電池進行首次充電的過程。現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，然后進行電池化成，在化成的過程中有乙烯、二乙烯、氟化磷、氟化氫等氣體產生，這些氣體在電池內部積聚會造成電池膨脹，外殼發鼓、變形，甚至會導致電池發生爆炸。為了克服這一問題，現有技術中通常采用開口化成的方式進行化成，即在電池注液孔未密封的情況下進行電池化成，待電池化成之后再密封。?

鋰離子電池的化成主要有兩方面作用：一是鋰離子電池中的活性物質借助第一次充電進行活化，轉化成具有正常電化學作用的物質；二是使電極表面，主要是負極表面生成致密的鈍化膜（SEI膜）。影響化成效果的重要條件包括化成時間/電流和化成溫度。具體來說，在電池的化成過程中，有機電解液會在碳負極表面發生還原、分解，形成一層電子絕緣、鋰離子可導的鈍化層SEI?膜（Surface?Electrolyte?Interface）。由于鋰離子的嵌入過程必然經由覆蓋在碳負極上的?SEI?膜，因此?SEI?膜的特性對整個鋰離子電池的電化學性能，如電池容量、電池的法拉第效率、循環壽命、自放電性能（存儲壽命）、低溫性能、穩定性以及安全性等均有很大的影響，均勻和穩定的SEI膜能很好地適應鋰離子的嵌入和脫出引起的體積改變，形成均勻和穩定的SEI膜對電池的各種電化學性能都是有利的，?SEI?膜的特性則直接取決于鋰離子電池的化成方法的得當與否。?

CN1181591C公開了一種鋰離電池開口正壓化成方法，該方法包括：將已注入電解液并經陳化的電池，用膠紙將注液孔封住，放到充放電柜上，以0.01C-1C的電流進行小電流恒流充電，再以0.05C-10C的大電流恒流充電，然后在30-80℃陳化0.5-160小時。?

目前，應用于鋰離子電池的正極材料主要有層狀結構的鋰鈷氧化物（LiCoO₂）、鋰鎳氧化物（LiNiO₂）、尖晶石型鋰錳氧化物（LiMn₂O₄）、橄欖石型的磷酸鹽（LiFePO₄）等。其中，LiCoO₂電化學性能優良已經在小容量電池中得到了廣泛的應用；但是由于Co資源缺乏使之成本較高，其過充時的不安全性能也限制了它朝向高容量電池的進一步發展。LiMn₂O₄由于其價格及相對LiCoO₂的安全性能成為動力電池的研發熱點，但是其理論容量低、高溫循環差使其難以作為單一的鋰離子電池的正極材料得到廣泛的應用。LiFePO₄具有成本低、對環境友好的正極材料而收到廣泛關注，但是其實際容量偏低、循環性能相對較差，同時，由于其充放電平臺較低并且變化不明顯，實際應用時檢測也較困難。?

由于單一正極材料都會存在一定的性能缺陷，近年來，將兩種或兩種以上的正極材料混合制成混合正極材料成為一種發展趨勢，混合正極材料可以從一定程度上彌補單一正極材料的缺點，并盡量發揮各自的優點，用混合正極材料制作鋰離子電池，能夠使鋰離子電池的性能得以優化。然而，現有技術公開的化成方法均不適合應用于以混合正極活性物質制備得到的鋰離子電池，化成后，以混合正極活性物質的鋰離子電池的電化學性能并沒有得到明顯改善。?

發明內容

本發明為了解決現有的鋰離子電池的化成方法不適合應用于以混合正極活性材料制作的鋰離子二次電池，化成后鋰離子電池的電化學性能不理想的缺點。?

據此，本發明提供了一種鋰離子電池的化成方法，包括下述步驟：?

步驟1、提供鋰離子電池，所述鋰離子電池包含n種正極材料，n≥2，其中，設定第一正極材料的充電容量為C1…第n種正極材料的充電容量為Cn，并且，第n種正極材料的平臺電壓Vn大于第n-1種正極材料的平臺電壓Vn-1;?