[發(fā)明專利]一種改善高鎳三元材料電芯界面的化成方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110679553.4
• 申請(qǐng)日: 2021-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN113540595A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉濤;宋明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萬(wàn)向一二三股份公司;萬(wàn)向集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): H01M10/44
• 分類號(hào): H01M10/44;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 何俊

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種改善高鎳三元材料電芯界面的化成方法。本發(fā)明除了在化成過程前后進(jìn)行抽空外，在化成進(jìn)行過程中加入一次抽空過程，及時(shí)將產(chǎn)生的氣體排出；避免高鎳三元材料電芯在化成中產(chǎn)氣對(duì)負(fù)極SEI膜形成、負(fù)極鋰嵌入的影響；只需要增加一次抽空步驟，不需要增加設(shè)備投入，可避免高鎳三元材料化成產(chǎn)氣帶來的不良影響，成本低，效果好；同時(shí)，本發(fā)明通過在高鎳三元材料中添加正極添加劑，補(bǔ)充新的活性鋰源，從而延長(zhǎng)電池的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改善高鎳三元材料電芯界面的化成方法。

背景技術(shù)

化成是鋰離子電池生產(chǎn)工藝中的重要工序，化成時(shí)在負(fù)極表面形成固態(tài)電解質(zhì)(Solid Electrolyte Interface，簡(jiǎn)稱SEI)膜，SEI膜的好壞，直接影響電池的安全性、穩(wěn)定性、倍率性、循環(huán)壽命等電化學(xué)性能。

中國(guó)專利公開號(hào)為CN107871891A，公開日為2018年04月03日的中國(guó)專利公開了一種優(yōu)化鋰電池電芯性能的方法，其依次包括如下步驟：(1)對(duì)烘烤后的電芯進(jìn)行真空注液；(2)預(yù)封；(3)高溫靜置；(4)一次常溫化成；(5)真空抽氣；(6)二次常溫化成；(7)高溫老化；(8)冷卻降溫；(9)終封。本發(fā)明可有效提高正、負(fù)極表面形成的固態(tài)電解質(zhì)膜的的致密性和穩(wěn)定性，從而提高鋰離子電池的安全性、穩(wěn)定性、倍率性、循環(huán)壽命等電化學(xué)性能。

現(xiàn)有化成過程一般將電芯充電至30％SOC以上，在化成完成后進(jìn)行抽空，以排出化成過程中副反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體；也有工藝流程為了解決高鎳電芯化成產(chǎn)氣的影響，使用加壓化成，即使用夾具、在一定壓力下使電芯完成化成流程。相比低鎳三元鋰離子電池，高鎳三元鋰離子電池在化成過程中產(chǎn)氣較多，影響負(fù)極片鋰離子的嵌入以及正常SEI膜的形成，導(dǎo)致在化成結(jié)束后，負(fù)極片不能形成均勻的SEI膜，并伴隨有黑斑、析鋰等缺陷，嚴(yán)重影響鋰電池的安全性能、循環(huán)性能，不能正常使用；而加壓化成的方案，需要增加設(shè)備投入，增加了電芯制造的成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種改善高鎳三元材料電芯界面的化成方法。本發(fā)明除了在化成過程前后進(jìn)行抽空外，在化成進(jìn)行過程中加入一次抽空過程，及時(shí)將產(chǎn)生的氣體排出；即在化成進(jìn)行到5～20％SOC時(shí)，將電芯取出進(jìn)行抽空后，再進(jìn)行后面剩余SOC的充電化成過程；避免高鎳三元電芯在化成中產(chǎn)氣對(duì)負(fù)極SEI膜形成、負(fù)極鋰嵌入的影響；只需要增加一次抽空步驟，不需要增加設(shè)備投入，可避免高鎳三元化成產(chǎn)氣帶來的不良影響，成本低，效果好；同時(shí)，本發(fā)明通過在高鎳三元材料中添加正極添加劑，補(bǔ)充新的活性鋰源，從而延長(zhǎng)電池的壽命。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種改善高鎳三元材料電芯界面的化成方法，包括以下步驟：

(1)依次對(duì)電芯進(jìn)行一次浸潤(rùn)、一次抽空和一次預(yù)充，，其中一次預(yù)充至5～20％SOC；

(2)一次預(yù)充結(jié)束后，對(duì)電芯進(jìn)行二次浸潤(rùn)、二次抽空和二次預(yù)充，其中二次預(yù)充至30～60％SOC；

(3)二次預(yù)充結(jié)束后，依次對(duì)電芯進(jìn)行三次浸潤(rùn)和三次抽空；

(4)對(duì)電芯進(jìn)行最終熱封并充電至100％SOC；

(5)老化、冷卻、終封。

電池化成的過程實(shí)際上是對(duì)鋰離子電池首次充電的過程，為了保證在負(fù)極表面形成均勻、致密的SEI膜，通常化成過程會(huì)采用非常小的電流對(duì)電池進(jìn)行充電，以降低界面膜的成膜速度，從而使得形成的界面膜更加致密。