[發明專利]一種高電壓鋰離子電池的化成方法、制備方法及電池

有效

• 申請號: 201310488211.X
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN104577202A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 劉三兵;盧磊;朱廣燕
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/44
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高電壓鋰離子電池的化成方法、制備方法及電池。

背景技術

近年來，隨著各種便攜式電子設備、無線移動通訊設備和電動汽車的快速發展和廣泛應用，人們對于高比能量、長壽命低成本的鋰離子電池需求顯得更加迫切，高電壓正極材料也越來越受到研究者的關注。國家《節能與新能源汽車產業發展規劃2012-2020年》指出，到2015年，動力電池模塊比能量將達到150Wh/Kg以上。雖然應用高電壓正極材料可以大大提高電池的比能量，但是電池的循環性能和安全性能比較差。為了提高高電壓電池的性能，大多數研究者研究正極材料的改性、電解液添加劑等方面，通過對材料性能進行物理、化學方面的改進獲得較好的循環性能，如清華大學的專利（申請號：CN201110258108.7）是采用在正極活性材料表面包覆磷酸鋁層提高循環性能，但是包覆非活性材料磷酸鋁，影響電池容量的發揮；而通過對電解液添加劑的使用可以減少充電過程中電解液與高電壓正極材料表面的分解，在正負極表面形成穩定的SEI膜，從而提高電池的容量和循環穩定性，如南開大學的專利（申請號：CN201010561063.6）在電解液中添加二氟草酸鋰，但是卻增加了電解液成本。

鋰離子電池化成是生產過程中的重要工序，化成時在負極表面形成一層鈍化層，即固體電解質界面膜(SEI膜)，SEI膜的好壞直接影響到電池的循環壽命、穩定性、自放電性、安全性等電化學性能。高電壓鋰離子電池（充電截止電壓≥4.5V）由于其電壓高，在充放電過程中存在著副反應較多、產氣嚴重、容量衰減快、電池循環性能差等問題，遏制了高電壓鋰離子電池的應用?；晒ば驅τ谔岣吒唠妷轰囯x子電池循環穩定性、儲存性能等更為重要。目前，傳統的化成工藝采用小電流、限制充電時間的化成方法有助于SEI膜的形成，從而改善鋰離子電池的性能。但是這對于高電壓鋰離子電池并不適用，長時間小電流會導致過量的鋰離子參與形成SEI膜的化學反應，導致SEI膜生長厚度增加，電池內阻增大，且長時間小電流高電壓下電解液分解嚴重，電池生產周期長。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種高電壓鋰離子電池的化成方法、制備方法及電池，該化成方法使電池材料活化完全，電池產氣完全。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是提供一種高電壓鋰離子電池的化成方法，包括以下化成過程步驟：

（1）以第一電流I₁恒流對所述電池進行充電并以第一上限電壓U₁限壓，再擱置10min～3h，

其中，I₁為0.015C～0.05C，U₁比所述電池的中值電壓低0.15V～0.5V，且U₁不低于所述電池的最低放電截止電壓；

（2）以第二電流I₂恒流對所述電池進行充電并以第二上限電壓U₂限壓，再以第二上限電壓U₂恒壓對所述電池進行充電并以第一上限電流I₃限流，再擱置10min～3h，

其中，I₂為0.05C～0.15C，U₂比所述電池的中值電壓高0.1V～0.4V，且U₂不高于所述電池的最高充電截止電壓，I₃=0.1I₂；

（3）以第三電流I₄恒流對所述電池進行放電0.5h～3h并以所述第一上限電壓U₁限壓，再擱置10min～3h，

其中，I₄為0.05C～0.2C；

（4）以第四電流I₅恒流對所述電池進行充電并以第三上限電壓U₃限壓，再以第三上限電壓U₃恒壓對所述電池進行充電并以第二上限電流I₆限流，再擱置5min～30min，再以第四電流I₅恒流對所述電池進行放電并以第一下限電壓U₄限壓，再擱置20min～3h，

其中，I₅為0.2C～1C，U₃為所述電池的最高充電截止電壓，I₆=0.1I₅，U₄為所述電池的最低放電截止電壓。

優選的是，所述最高充電截止電壓為4.5V～5.5V。