[發明專利]一種高倍率鋰離子電池、陳化及化成方法

有效

• 申請號: 201910206430.1
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109888290B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 張鎖江;劉艷俠;張若濤;趙沖沖;李蒙;任峴樂;張治博;馬安博
• 申請（專利權）人: 鄭州中科新興產業技術研究院
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/04;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/44
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 王紅培

本發明提供了一種高倍率鋰離子電池、陳化及化成方法，極片高孔隙率的有效性在于能提高極片電解液的保有量以及浸潤性，導電劑復配用于降低電池的直流內阻；陳化時先對電池高溫預熱軟化，再進行預壓及泄壓操作，對電池進行整形，高溫陳化促進極片涂覆層電解液的均勻浸潤；采用三階梯熱壓化成制度，在每步恒流充電結束后增加“高溫擱置老化?恒流放電?恒流充電”工步，可以進一步提高電解液的浸潤效果，并使SEI膜具有充足的成核、生長及重整時間，充放電循環可以使負極活性材料顆粒表面的SEI膜形成更加充分。本發明制備的鋰離子電池適用于無人機、電動工具、啟停電源等對電池功率性能要求較高的領域。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池制造技術領域，具體涉及一種高倍率鋰離子電池、陳化及化成方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種新型清潔能源，具有工作電壓高、能量密度大、質量輕等優點，在3C消費領域及新能源汽車、無人機等領域得到了廣泛的應用。隨著鋰電池應用場景的不斷拓展，市場對高倍率長壽命的鋰電池具有很大的需求。然而高倍率鋰離子電池因工作電流大，使用過程會造成電解液分解，特別是容量大，尺寸小而厚的電池，電解液對極片的浸潤效果差，極片電解液保液量少，高溫下SEI膜易分解，嚴重影響電池的使用壽命。

針對以上問題，中國專利（申請公布號CN 108574115 A、CN 106099202 A）均報道了一種化成方法，化成前對電池進行預壓整形，預壓整形均在陳化后進行，陳化過程中極片接觸不緊密，不利于電解液的浸潤。中國專利（申請公布號CN 107579281 A、申請公布號CN108306062 A）分別采用分次注液，多次靜置和真空梯度靜置的方法提高電解液的浸潤性，但此兩種方法均為外界物理輔助方法促進電解液的浸潤性，并未明顯提高電解液的保有量；采用熱壓夾具陳化，但卻對陳化壓力制度未做說明。電池經注液封口后，電池溫度低、硬度大，直接壓力整形不利于電池極片的自然平整，整形效果差，同時還會影響電池性能。

中國專利（授權號CN 105406130 B）報道了一種軟包電池熱壓夾具化成的方法，此方法可以使電池正極片/隔膜/負極片接觸更好，氣體更容易排出，有利于形成更致密的SEI膜，高溫可以減少化成時間。該專利第二次化成后采取先泄壓再升壓的辦法，泄壓能促使電池對剩余電解液的吸收；化成完成后電池靜置30-60min可以使SEI膜更穩定。中國專利（申請公布號CN 106684426 A）報道了一種軟包電池熱壓夾具化成方法，該方法在化成過程中保持恒溫恒壓，化成完畢后經高溫老化制備出循環性能良好的軟包電池。以上工藝的不足之處在于：熱壓夾具化成雖然可以使極片接觸更好，但是SEI膜形成過程停留的時間較短，不利于極片SEI膜結構的穩定，后續仍然需要老化來提高SEI膜的穩定性。

中國專利（授權號CN 106602161 A）提供了一種鋰電池的化成方法及鋰電池，該技術對陳化后的電池進行兩次預化成和一次主化成，兩次預化成后分別進行了高溫靜置、抽氣、高溫靜置，然后進行主化成，制備的電池循環性能好，極片無黑點，無析鋰。中國專利（申請公開號CN 108539305 A）提供了一種類似的專利，經過多步化成，每步化成結束后增加高/低溫靜置步驟，能夠促進電解液的進一步浸潤和SEI膜的重整與穩定。此化成方案的雖然可以制備出循環性能好的鋰電池，但其缺點在于：針對其他容量小而薄的電池有較好的效果，但對容量大、尺寸小而厚的電池效果有限。另外，只增加電池在特定電壓（各預充后截止電壓）下的停留時間，會造成浸潤與未完全浸潤的負極顆粒表面SEI膜處于不同階段，不利于形成均一穩定的SEI膜。

發明內容

本發明提出了一種高倍率鋰離子電池、陳化及化成方法，該電池設計合理，工藝先進，具有快充快放的能力，電池高倍率放電使用壽命長，電池各項性能優異。采用本發明制備的電池適用于無人機、電動工具、啟停電源等對電池功率性能要求較高的領域，尤其適用于植保無人機電池領域。