[發(fā)明專利]磷酸鐵鋰電池快速化成工藝

有效

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• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104037456A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 張晶晶
• 申請（專利權）人: 張晶晶
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 靳浩

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰電池快速化成工藝。?

背景技術

鋰離子電池的生產(chǎn)過程包括合漿、涂布、輥壓、切片、疊片(卷繞)、組裝、注液和化成等工序，其中化成是決定鋰電池性能的很重要的一個環(huán)節(jié)。?

化成工序對鋰電池的影響主要有：1，影響負極片SEI膜的形成，及其穩(wěn)定性、致密性，進而影響到鋰電池的循環(huán)性能；2，影響鋰電池容量；3，不正確的化成工藝，會直接導致鋰電池負極析鋰，形成“鋰枝晶”，這樣就會嚴重威脅到鋰電池的安全性能，會造成鋰電池內(nèi)部短路甚至爆炸。因此，化成工藝對鋰電池的性能起到至關重要的作用。?

傳統(tǒng)的化成工藝一般為：電池注液完成后，室溫擱置2～3天，然后以極小電流(0.01C～0.1C)充電活化。傳統(tǒng)化成工序一般至少耗時70h，這樣就導致設備投入大、生產(chǎn)周期長、設備使用效率低、耗電量大等問題，嚴重影響到鋰電池的生產(chǎn)效率。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對傳統(tǒng)化成工藝耗時長、效率低的問題，公開了一種磷酸鐵鋰電池快速化成工藝，包括如下步驟：?

(1)電池組裝完成后，抽真空分次注入電解液，封口；?

(2)將電池在恒溫箱45～50℃下擱置8～12h，擱置過程中要翻動或轉動電池，使電池的每個面均朝下放置一定時間；?

(3)擱置完成后，超聲處理電池10～20min；?

(4)電池上柜，對其進行小電流階梯式充電活化，外加間歇脈沖放電；?

(5)充電完成，在手套箱中對電池再進行放氣、抽真空一次，然后封口，陳化，分容。?

步驟(4)中所述的小電流與脈沖充電方式為：?

①電池以0.1C～0.15C恒流充電至3.0V～3.2V，時間限制3～4h；?

②擱置5min；?

③電池以0.2C～0.3C恒流充電10min；?

④擱置3s；?

⑤脈沖放電2～3s；?

⑥擱置3s；?

⑦重復步驟③～⑥，至電池電壓達到3.9V；?

⑧3.9V恒壓充電，至電流降至第二階段充電電流的10％。?

在所述步驟(3)與步驟(4)之間還要進行電池電壓和內(nèi)阻的測量，電壓或內(nèi)阻異常的電池不予上柜化成。?

優(yōu)選的，步驟(3)所述超聲處理中，超聲處理設備的功率為80～100W，超聲波的頻率為10～20KHz。?

所述步驟(4)對電池充電過程中，在電池的兩個最大面要施加0.5～1MPa壓力。?

優(yōu)選的，所述工步⑤中脈沖電流幅值為0.5C～1C。?

本化成工藝也適用于錳酸鋰、鈷酸鋰或三元正極材料鋰電池，只需相應改變步驟(4)中的充電終止電壓。?

本發(fā)明具有如下有益效果：?

(1)本發(fā)明將注液后的電池在高溫環(huán)境中擱置，且在擱置過程中對其進行翻動或轉動，擱置完成后進行超聲處理，可使電解液快速且充分浸潤電池隔膜、正負極材料，避免電池在化成時出現(xiàn)未化成死區(qū)，影響電池容量；?

(2)本發(fā)明在電解液充分浸潤基礎上，使用相對較大電流充電方式，在充電過程中設置短時擱置與脈沖大電流放電，可及時消除大電流充電中出現(xiàn)的濃差極化與電化學極化，在保證電池性能的同時，大幅提高了化成效率；?

(3)本發(fā)明在電池化成過程中，對其兩側施加0.5～1MPa壓力，可減弱極化現(xiàn)象，避免隔膜褶皺，減小未化成死區(qū)面積，一舉多得；?

(4)本發(fā)明化成工藝用時不超過30h，與傳統(tǒng)工藝的70h相比，節(jié)約了至少一半時間，用時短、耗能少、效率高，且鋰電池性能保持良好。?

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1與對比例1單體電池的循環(huán)性能對比圖。?

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。?

實施例1?

本實施例以方形鋼殼40Ah磷酸鐵鋰動力電池為例，具體化成步驟如下：?

(1)電池組裝完成后，抽真空分3次注液，每次注液量110g，封口；?

(2)將電池在恒溫箱45℃下擱置12h，擱置過程中每2h翻動一次電池，使電池的6個面均朝下放置2h；?

(3)擱置完成后，超聲處理電池15min，超聲處理設備的功率為100W，超聲波的頻率為15KHz；?

(4)測量電池電壓和內(nèi)阻，并記錄，不符合要求的電池不予上柜化成；?

(5)電池上柜，按以下充電方式對其進行充電：?

①電池以5A電流恒流充電至3.2V，時間限制3h；?