[發明專利]一種提高高鎳三元鋰離子電池高倍率循環壽命的方法

有效

• 申請號: 202010732773.4
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112366349B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 李建波;霍宗林;田軍;陳彬;陳陽;韓笑;李凡群
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/44;H01M4/62;C08F220/06;C08F220/56;C08F220/48;G01R31/382;G01R31/385
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及鋰離子電池領域，公開了一種提高高鎳三元鋰離子電池高倍率循環壽命的方法，包括以下步驟：（1）確定充電電壓平臺：將高鎳三元鋰離子電池的正極材料制備成紐扣電池，對紐扣電池進行充電測試，以容量為橫坐標、電壓為縱坐標，繪制充電特性曲線，確定正極材料的充電電壓平臺；（2）將正極材料的充電平臺電壓作為高鎳三元鋰離子電池的充電上限電壓，即可提高高鎳三元鋰離子電池在高倍率下的循環壽命。本發明從正極材料的角度確定高鎳三元鋰離子電池的充電上限電壓，在電池使用的維度有效延長電池的循環壽命。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種提高高鎳三元鋰離子電池高倍率循環壽命的方法。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、功率密度高、安全性能好、快速充放電、長循環壽命、無污染和無記憶效應等優點，被廣泛應用在便攜式設備、航天航空、城市軌道交通等。循環壽命是衡量鋰離子電池的重要指標之一，它是指電池以一定的充放電制度進行循環至壽命終止時的循環次數，溫度、充放電深度、充放電倍率、內外部應力等均會對循環壽命產生影響。其中，充放電深度主要通過影響正負極材料結構和電解液組成來影響循環壽命。

高鎳三元材料具有較大的能量密度，但相較于其他正極材料，高鎳三元材料受充放電深度的影響很大，原因在于：高鎳三元材料在循環過程中體積變化很大，材料的膨脹和收縮足以在顆粒內部的晶界附近造成擴展性裂紋，暴露出新鮮的表面，繼續與電解液發生副反應，最終造成電極材料的粉化和電池失效，且電池的充放電深度越大，高鎳三元材料中微裂紋的擴展越快；并且，充放電深度過大還會加劇高鎳三元材料向尖晶石結構轉變、陽離子混排等問題。此外，充放電深度對負極結構和電解液組成的影響能通過一些方式得到較為有效的緩解，但目前尚未找到行之有效且方便易行、適用于量產的方法來解決充放電深度對高鎳三元材料的影響問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種提高高鎳三元鋰離子電池高倍率循環壽命的方法。該方法從正極材料的角度確定高鎳三元鋰離子電池的充電上限電壓，能有效延長電池的循環壽命。

本發明的具體技術方案為：

一種提高高鎳三元鋰離子電池高倍率循環壽命的方法，包括以下步驟：

（1）確定充電電壓平臺：將高鎳三元鋰離子電池的正極材料制備成紐扣電池，對紐扣電池進行充電測試，以容量為橫坐標、電壓為縱坐標，繪制充電特性曲線，確定正極材料的充電電壓平臺；

（2）將正極材料的充電平臺電壓作為高鎳三元鋰離子電池的充電上限電壓，即可提高高鎳三元鋰離子電池在高倍率下的循環壽命。

對于高鎳三元鋰離子電池而言，充放電深度過大會加劇其正極材料中微裂紋的擴展、陽離子混排以及正極材料向尖晶石結構轉變等問題，這是充放電深度影響其循環壽命的主要原因；并且，充放電深度對負極結構、電解液組分的影響較易通過對負極和電解液的設計來緩解，但目前尚未找到行之有效且方便易行、適用于量產的方法來解決充放電深度對高鎳三元材料的影響問題。因此，本發明將正極材料的充電電壓平臺作為高鎳三元鋰離子電池的充電上限電壓，超過該電壓，正極材料發生相變，會對循環性能造成很大影響。

作為優選，步驟（1）中，充電倍率為0.1-0.3C。

作為優選，所述正極材料包括以下質量百分數的物質：高鎳三元材料95-98%，正極粘結劑1-1.5%，正極導電劑0.5-4%。