[發明專利]一種化成方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011593621.7
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112701368B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 吳伊威;黃彬彬;劉建華;劉金成
• 申請（專利權）人: 惠州億緯創能電池有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種化成方法和鋰離子電池。所述方法包括以下步驟：(1)對待化成的電芯用第一溫度和第一壓力進行處理，得到預處理電芯；(2)降低至第二溫度，對步驟(1)所述預處理電芯在第二溫度和第二壓力下進行充電化成，得到第一半成品；(3)在第三溫度和第三壓力下，對步驟(2)所述第一半成品進行充電化成，得到第二半成品；(4)停止充電，降低至第四溫度，在第四壓力下對步驟(3)所述第二半成品進行處理，得到化成后的電芯。本發明提供的化成方法可以通過調控溫度、壓力、SOC、時間等因素，增強極片隔膜的粘附力，釋放卷芯卷繞的張力，解決鋰離子電池常溫及高溫循環變形問題，及降低循環膨脹率。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種化成方法和鋰離子電池。

背景技術

軟包鋰離子電池在手表、手環、TWS充電盒等穿戴產品中有著廣泛的應用。下游供應鏈對電芯的體積能量密度也越來越高，相應地提出更嚴苛的循環膨脹率要求，包括常溫、高溫循環膨脹率。

鋰離子電池材料的固性使然，存在循環膨脹是必然的。如鈷酸鋰-石墨體系鋰離子電池，基于循環滿電電芯在初始厚度，常溫500周循環后的膨脹率在10-15％，45℃300周循環在10-15％，高膨脹率容易導致電芯變形，進一步導致循環失效；另外，較高的循環膨脹率使終端電子產品在后期容易被撐裂，或者續航時間減短，甚至于存在安全風險。

解決循環電芯變形及膨脹率大的問題，不僅僅要優化材料體系，也需要從化成工藝著手，通過優化化成各方面因素降低后期循環膨脹率。

目前的鈷酸鋰-石墨-隔膜(PE/陶瓷/PVDF)體系，PVDF在低溫度/低壓力下并不能發揮出粘附極片的作用，而高的溫度會破壞鋰離子的性能、高的壓力也會導致電芯自放電加大；提高SOC(state of charge)可以盡量釋放卷繞張力有助于降低膨脹率，防止循環后期變形；雖然，時間久可以釋放張力，達到定型的效果，但也會阻礙生產產能的提高。

CN111180800A公開了一種鋰離子電池的化成工藝，包括以下步驟：S1、將含有烷基磺酸酯的電解液通過注液口注入，然后注入正極活性物質和負極活性物質；S2、對鋰離子電池進行擠壓；S3、將鋰離子電池放入密封的化成箱中，并將化成箱內壓力置于負壓環境中，隨后將鋰離子電池與化成電路連接對電池進行化成；S4、在0.05-0.1C充電電流范圍內，以階梯分段充電方式對鋰離子電池進行充電，完成對鋰離子電池的化成處理；S5、鋰離子電池化成完成后，將化成箱置于保護性氣體氛圍中，打開化成箱，用摻鉑鋁塑復合膜對鋰離子電池外殼進行封裝。

CN111313115A公開了一種鋰離子電池化成方法及鋰離子電池，包括以下步驟：第一次注液：對鋰離子電池進行注液，注液完成后封口；烘烤：將完成所述第一次注液步驟后的所述鋰離子電池進行烘烤，通過高溫熱解反應使所述鋰離子電池的正負極表面均形成LiF膜；第二次注液：所述烘烤步驟完成后，再次對所述鋰離子電池進行注液，注液完成后抽氣封口。

CN107910592A公開了一種鋰離子電池的化成方法及鋰離子電池，涉及電池技術領域。主要采用的技術方案為：一種鋰離子電池的化成方法包括如下步驟：預壓，對電芯進行預壓、階梯式充電，在不低于預壓壓力的壓力下，對電芯進行階梯式充電、老化，對電芯進行老化處理；冷壓，對電芯進行冷壓處理。

但是上述方案均存在循環變形問題有待解決以及循環膨脹率有待降低的問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種化成方法和鋰離子電池。本發明提供的化成方法為變溫變壓化成能夠增強極片隔膜的粘附力，釋放卷芯卷繞的張力，從而防止循環后期變形，及降低循環膨脹率，同時減少化成時間。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種化成方法，所述方法包括以下步驟：

(1)對待化成的電芯用第一溫度和第一壓力進行處理，得到預處理電芯；