[發(fā)明專利]一種疊片軟包裝鋰離子電池快速化成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610694610.5
• 申請(qǐng)日: 2016-08-19
• 公開（公告）號(hào): CN106099202B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂循峰;王萍;劉勇;廖崇靜;石月
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 駱駝集團(tuán)新能源電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/058
• 分類號(hào): H01M10/058;H01M10/44;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疊片軟包裝鋰離子電池快速化成方法。

背景技術(shù)

從上世紀(jì)九十年代開始，鋰離子電池技術(shù)得到飛速發(fā)展，各種新的電池結(jié)構(gòu)和材料體系被廣泛應(yīng)用。疊片軟包裝鋰離子電池具有成本低、體積比能量高、內(nèi)阻小、散熱面積大等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。早期的A123、Enerdel和Leaf均采用這種電池結(jié)構(gòu)。2010年以來，車用動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)得到爆發(fā)式增長(zhǎng)，對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的安全性、一致性和循環(huán)壽命提出了更高的要求，越來越多的電池制造廠家開始采用疊片軟包裝結(jié)構(gòu)來提高電池的性能。

在電池的制作過程中，化成作為關(guān)鍵工序直接影響到電池的電性能、循環(huán)性能和一致性。鋰電池化成的主要目的是在電極表面形成固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)，阻止溶劑分子共嵌入，保證在充放電過程中電極結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生較大變化。大量研究顯示，SEI膜的形成主要集中在化成充電初期(從空電充電至10％SOC階段)，產(chǎn)生少量H₂、CO₂和大量烯烴氣體。化成工序的改善，主要是通過優(yōu)化各種化成影響因素如電流大小、電解液成分、負(fù)極材料、溫度和壓力等，來達(dá)到提高化成效果和工序生產(chǎn)效率的目的。

現(xiàn)有的疊片軟包裝鋰離子電池化成工藝一般是在常溫下對(duì)電池連續(xù)恒流充電至50％～100％SOC，化成所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低。且由于化成電池受到的壓力較小，溫度未得到控制，化成中的產(chǎn)氣和溫度變化會(huì)導(dǎo)致電池一致性變得更差。有鑒于此，確有必要開發(fā)一種新的化成工藝，在保證化成效果的前提下，提高產(chǎn)品一致性和生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種既能形成優(yōu)異的固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)，又能提高生產(chǎn)效率的疊片軟包裝鋰離子電池快速化成方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種疊片軟包裝鋰離子電池快速化成方法，所述鋰離子電池采用疊片軟包裝結(jié)構(gòu)，所述快速化成方法包含固體電解質(zhì)界面膜形成階段和氣體排出階段，在快速化成過程中使用高溫加壓化成夾具，高溫高壓化成夾具夾具可調(diào)溫度范圍為0～90℃。

在固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)的形成期，即化成充電至8％～15％SOC階段采用高溫加壓化成方式，提升電池壓力，縮短離子遷移距離，使化成效率和極片表面反應(yīng)一致性得到改善；同時(shí)通過調(diào)節(jié)充電電流和化成溫度，控制SEI膜的結(jié)構(gòu)組分和厚度，在得到致密、穩(wěn)定的SEI膜同時(shí)縮短化成時(shí)間，據(jù)此本發(fā)明所提供的快速化成方法中固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)的形成階段，包含以下步驟：

步驟1，預(yù)壓：采用高溫加壓化成夾具，對(duì)疊片軟包裝鋰離子電池進(jìn)行預(yù)壓，同時(shí)預(yù)加熱，整個(gè)預(yù)壓過程保持10～30min；

步驟2，化成：預(yù)壓結(jié)束后保持預(yù)壓壓力和預(yù)加熱溫度，進(jìn)行恒流充電，直至總充電容量達(dá)到電池可逆容量的8％～15％。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)的形成階段，其中預(yù)加熱溫度范圍為30～45℃，預(yù)壓壓力范圍為0.05～0.3MPa，恒流充電電流范圍為0.01～0.1C。

此種軟包裝疊片鋰離子電池快速化成方法的氣體排出階段，包含以下步驟：

步驟1，高溫高壓：采用高溫加壓化成夾具，對(duì)疊片軟包裝鋰離子電池進(jìn)行高溫高壓處理，達(dá)到指定溫度和壓力后保持10～30min；

步驟2，化成排氣：高溫高壓結(jié)束后保持溫度和壓力，進(jìn)行恒流充電，直至總充電容量達(dá)到電池可逆容量的50％～100％。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述氣體排出階段，其中高溫溫度范圍為40～70℃，高壓壓力范圍為0.6～1MPa，恒流充電電流范圍為0.1～1C。

本發(fā)明的有益效果：

相對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的化成工藝，本發(fā)明所提出的快速化成方法，利用了固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)主要形成于化成充電至8％～15％SOC，便在此階段提出了高溫加壓化成的方法，從兩方面促使反應(yīng)的快速進(jìn)行，一方面：較高的溫度既可以增加反應(yīng)的活性又可以提高化成氣體排出的速率，另一方面：大幅度提升電池壓力，縮短離子遷移距離，可提升化成效率和極片表面反應(yīng)一致性；而在隨后的氣體排出階段，SEI膜已基本形成，采用比固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)形成時(shí)更高的溫度和壓力，同時(shí)以大電流充電方式來促使SEI膜結(jié)構(gòu)重整穩(wěn)定和氣體充分排出。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1、2與對(duì)比實(shí)施例1的1C充放電循環(huán)曲線。

具體實(shí)施方式