[發(fā)明專利]一種打碎鋰枝晶修復(fù)充電電池的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210681269.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN115036598A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 酈東兵;李珩;江洋;高廣金;趙風(fēng)雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州智戌新能源電力科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/44
• 分類號(hào): H01M10/44;H01M10/54;H01M10/42;H02J7/00
• 代理公司: 北京智丞瀚方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11810
• 代理人: 陳銳

本發(fā)明公開了一種打碎鋰枝晶修復(fù)充電電池的方法，采用對(duì)三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池的電池電芯施加電流的方式進(jìn)行修復(fù)；所述方法依次包括三個(gè)修復(fù)階段：S1、第一階段，對(duì)電池電芯施加方波脈沖電流進(jìn)行修復(fù)；S2、第二階段，對(duì)電池電芯施加正弦電流進(jìn)行修復(fù)；S3、第三階段，對(duì)電池電芯施加|sinT|周期函數(shù)的電流進(jìn)行修復(fù)。通過(guò)第一階段后，能夠有效激活電池活性，有效剝離鋰枝晶，抑制鋰枝晶的形成，對(duì)恢復(fù)電芯電壓，降低電芯內(nèi)阻；通過(guò)第二階段的修復(fù)后，能夠?qū)﹄娦練堄嗟匿囍нM(jìn)行進(jìn)一步打碎；通過(guò)第三階段修復(fù)后，能夠進(jìn)一步鞏固修復(fù)效果，穩(wěn)定正負(fù)極材料結(jié)構(gòu)，激活電解液活性，保證修復(fù)結(jié)果的長(zhǎng)效性，穩(wěn)定電芯的內(nèi)阻，提升電池間的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種打碎鋰枝晶修復(fù)充電電池的方法。

背景技術(shù)

高端通信終端、電動(dòng)汽車行業(yè)、航空航天領(lǐng)域、大型儲(chǔ)能站等新興行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段，因此鋰電池也被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。從市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)來(lái)看，鋰電池在電子產(chǎn)品方面主要是手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式數(shù)碼產(chǎn)品；在交通工具上則是電動(dòng)自行車和電動(dòng)汽車等電動(dòng)交通工具；同樣也在國(guó)防軍事上、在航天航空方面以及儲(chǔ)能方面的應(yīng)用。

鋰電池體系的核心之一是電池負(fù)極，鋰電池負(fù)極通常采用鋰金屬材料。盡管鋰金屬做電池負(fù)極有極大的優(yōu)勢(shì)，但是仍然有一些短板亟需解決。鋰金屬負(fù)極目前還存在兩個(gè)方面的應(yīng)用難點(diǎn)。一方面，鋰金屬表面在不斷的電沉積過(guò)程中，由于局部鋰離子的液相傳質(zhì)流量不同，容易導(dǎo)致不均勻的鋰沉積，進(jìn)而產(chǎn)生樹枝狀的鋰枝晶。鋰枝晶生長(zhǎng)是影響鋰離子電池安全性和穩(wěn)定性的根本問(wèn)題之一。鋰枝晶的生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池在循環(huán)過(guò)程中電極和電解液界面的不穩(wěn)定，破壞生成的固體電解質(zhì)界面(SEI)膜，鋰枝晶在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)不斷消耗電解液并導(dǎo)致金屬鋰的不可逆沉積，形成死鋰造成低庫(kù)倫效率。鋰枝晶的形成甚至還會(huì)刺穿隔膜導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部短接，造成電池的熱失控引發(fā)燃燒爆炸。

因此，解決鋰枝晶所帶來(lái)的問(wèn)題是鋰電池領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。在現(xiàn)有解決鋰枝晶的技術(shù)中，業(yè)內(nèi)多采用抑制鋰枝晶生長(zhǎng)的辦法，例如通過(guò)增加涂層隔膜的方式來(lái)被動(dòng)抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，具體為在組裝電池時(shí)，將本涂層隔膜的壓電聚合物涂層與電池負(fù)極接觸，當(dāng)電池在循環(huán)過(guò)程中有微量鋰枝晶形成時(shí)，涂層隔膜在產(chǎn)生微量鋰枝晶的點(diǎn)受到擠壓而產(chǎn)生壓電電勢(shì)，通過(guò)產(chǎn)生的電勢(shì)抑制鋰元素繼續(xù)在該點(diǎn)沉積，達(dá)到抑制鋰枝晶生長(zhǎng)的目的。

此外業(yè)內(nèi)也有采用清除鋰枝晶的辦法來(lái)解決上述問(wèn)題。具體為定位正負(fù)極表面的固態(tài)電解質(zhì)界面膜，然后使用電磁沖擊波對(duì)其進(jìn)行沖擊，從而清除了正負(fù)極表面在化成過(guò)程中產(chǎn)生的微量鋰枝晶。

然而不管是采用涂層隔膜還是采用電磁沖擊波清除鋰枝晶的方法，均不能快速高效地清除鋰電池的鋰枝晶。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這一問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種打碎鋰枝晶修復(fù)充電電池的方法，采用對(duì)電池電芯施加電流的方式進(jìn)行修復(fù)；其特征在于，所述方法依次包括三個(gè)修復(fù)階段：

S1、第一階段，對(duì)電池電芯施加方波脈沖電流進(jìn)行修復(fù)；

S2、第二階段，對(duì)電池電芯施加正弦電流進(jìn)行修復(fù)；

S3、第三階段，對(duì)電池電芯施加|sinT|周期函數(shù)的電流進(jìn)行修復(fù)。

其中，所述充電電池為三元鋰電池或磷酸鐵鋰電池。

進(jìn)一步地，所述第一階段，修復(fù)三元鋰電池施加的方波脈沖電流的電壓幅值為5.8V；或者修復(fù)磷酸鐵鋰電池施加的方波脈沖電流的電壓幅值為5V。所述方波脈沖的脈沖頻率、脈沖占空比以及脈沖修復(fù)時(shí)間滿足以下表達(dá)式：

脈沖頻率:1000+145X(Hz) (1)

占空比:(55+X)％ (2)

修復(fù)時(shí)間:30+10X (3)