[發明專利]一種提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學性能的化成方法

在審

• 申請號: 201510056779.3
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104681876A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 宗煜欽;張玉清;張強盛;徐恒祥;王運霞;肖波
• 申請（專利權）人: 張玉清;張強盛;宗煜欽
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/44
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司 32236
• 代理人: 王愛偉

技術領域

本發明涉及鋰離子電池生產技術領域，尤其涉及一種正極為磷酸鐵鋰，負極為人造石墨的鋰離子電池化成方法。

背景技術

鋰離子電池具有安全、穩定性高，比能量大，無記憶效應，可快速充電，循環壽命長，無污染等優點，廣泛應用于大型及輕型電動車輛，輕型電動工具，太陽能及風能發電的儲能設備，移動通信設備等方面，因此對鋰離子電池的性能及結構要求越來越高，是目前電池界研究發展的主要方向。

在鋰離子電池的生產過程中，化成是極其重要的工序，它是對電池內部活性物質進行首次激活。在這個過程中，負極表面形成一層固態電解質膜即SEI(solid?electrolyte?interface)膜。SEI膜對負極材料會產生保護作用，使材料結構不易坍塌，從而增加鋰離子電池的循環壽命，允許鋰離子電池進行適當倍率的放電行為。因此鋰離子電池性能很大程度上取決于化成效果的良好與否。

而在SEI膜形成的過程中，電解液、電解質與鋰離子發生一系列復雜的化學反應并產生乙烯、氫氣、一氧化碳等可燃性氣體。一方面如果不及時排出這些氣體，會造成電池極片與隔膜之間產生氣泡，導致不能形成良好的SEI膜，另一方面在電池內部熱失控時這些可燃性氣體會造成很大的安全隱患。

傳統的閉口化成工藝是在化成結束后進行抽氣，但是在SEI膜形成過程中隔膜與極片之間產生氣泡后，SEI膜就很難再繼續生長，化成完成后SEI膜的形成已經基本完成，所以這時候再去抽氣已經不能改善SEI膜的成膜效果，只是簡單的除去電池內部氣體。

而傳統的開口化成工藝雖然能夠讓化成過程中產生的氣體排出，但是由于是在開口的環境中，電池內部很容易接觸到空氣，混入雜質氣體參與電池內部電化學反應，同時還有水分進入電池內部，與電解質反應產生氫氟酸腐蝕電極表面。雖然可以將電池放置于干燥房內進行開口化成來解決水分對電池性能的影響，但是這樣增加了生產的成本，而對電池性能的提高也不明顯。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施方式。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述和/或現有提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學性能的化成方法中存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明的目的是提供一種提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學性能的化成方法，其既可以解決化成過程中氣體不能及時排出的問題，也能夠很好的控制化成過程不讓空氣，特別是水分參與電池內部化學反應，從而有效的提高SEI膜的形成質量，進而改善電池的綜合電化學性能，同時還能有效降低電池生產成本。

為解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，本發明提供了如下技術方案：一種提高磷酸鐵鋰電池綜合電化學性能的化成方法，其以磷酸鐵鋰為正極，人造石墨為負極的鋰離子電池，在化成過程中采用三個階段對電池抽真空，每個階段以化成電壓來確定，采用不同負壓對電池進行抽真空，每個階段內真空負壓值線性遞增，直至化成結束，具體為：第一階段：當化成電壓在0V～2.5V時，抽真空負壓值為-0.01MPa～-0.3MPa；第二階段：當化成電壓在2.5V～3.2V時，抽真空負壓值為-0.3MPa～-0.8MPa；第三階段：當化成電壓在3.2V～3.6V時，抽真空負壓值為-0.8MPa～-0.1MPa。

本發明的有益效果是：相比傳統的化成工藝，本發明提供的化成方法不但能避免空氣及水分進入電池內部，還能避免化成時產生的氣體及時排出，這樣可以大大提高化成過程形成SEI膜的質量，使正極片、隔膜、負極片緊密貼合，縮短鋰離子脫出和嵌入的距離，降低電池內阻，改善電池的倍率放電性能，延長電池使用壽命，提高電池低溫性能等。

附圖說明

附圖1為采用本發明實例生產的電池與對比例中采用傳統化成工藝生產的電池3C放電曲線比較圖。

附圖2為采用本發明實例生產的電池與對比例中采用傳統化成工藝生產的電池5C放電曲線比較圖。

附圖3為采用本發明實例生產的電池與對比例中采用傳統化成工藝生產的電池7C放電曲線比較圖。

附圖4為采用本發明實例生產的電池與對比例中采用傳統化成工藝生產的電池-20℃放電曲線比較圖。

附圖5為采用本發明實例生產的電池與對比例中采用傳統化成工藝生產的電池1C充放500次循環曲線比較圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面通過本發明的具體實施方式做詳細的說明。