一种提高电池高、低温性能的锂离子二次电池的化成方法技术

本发明专利技术公开了一种提高锂离子电池高、低温性能的方法，包括将含有低温成膜剂的电解液A注入组装好的锂离子电池中，依次进行一次陈化和一次化成，一次化成至电池标称容量的0.2-3%后，去除全部电解液；再将含有高温成膜剂的电解液B注入所述锂离子电池中，依次进行二次陈化和二次化成，二次化成至所述电池标称容量的10-16%后，密封即可。所制备的锂离子电池同时具有很高的低温性能和高温性能，能够适应各种不同的工作环境。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电池高、低温性能的锂离子二次电池的化成方法
本专利技术涉及一种同时提高锂离子二次电池的高温性能和低温性能的化成方法，属于锂离子电池

技术介绍
锂离子电池在化成过程中会在两电极与电解液的界面处形成SEI膜，由于负电极上的SEI膜能够显著减少电极材料在高低温环境下的崩塌、延长电极的使用寿命，因而业内一直有关注通过在负电极上形成SEI膜来改善锂离子电池高、低温性能的研究。在负电极形成SEI膜的传统方法是向锂离子电池内注入含有高、低温成膜剂的电解液进行一次化成，所形成的SEI膜能够显著提高电池的低温性能，但是，电池在高温循环或高温储存过程中SEI膜很容易被损坏，导致电池高温性能的衰减。对于上述技术问题，有研究发现一次化成电解液内的低温成膜剂较高温成膜剂更易在电极上成膜，因而只有少量高温成膜剂参与形成高温SEI膜，该膜较薄，容易在高温环境中损坏。基于上述发现，有研究者提出采用二次化成的方法形成SEI膜，以同时提高电池的高低温性能，如中国专利文献CN102569900A公开了一种同时改善锂离子二次电池高温和低温性能的方法，首先将含低温成膜剂的电解液A注入电池中，对电池依次进行陈化和化成，化成至电池标称容量的5-60%后进行真空陈化；然后将含高温成膜剂的电解液B注入电池中，电解液B占总电解液的5-60wt%，之后依次进行陈化和二次化成，化成至电池标称容量的5-60%后进行真空陈化，最后密封得到锂离子电池。上述技术，低温成膜剂先成膜，在此基础上高温成膜剂再进一步成膜，减少了一次化成中高、低温成膜剂同时加入时，低温成膜剂更易成膜所造成的高温SEI膜过薄的问题；但是上述技术得到的SEI膜在高温循环和高温储存过程中仍然容易脱落，并伴有膜的溶解沉积现象，导致锂离子电池的高温性能很低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中二次化成的SEI膜在高温循环或高温存储过程中仍然容易脱落、并溶解沉积，使得锂离子电池的高温性能很低；进而提出一种形成的SEI膜在长时间高低温环境下不易脱落，仍然对电极起到保护作用的提高电池高低温性能的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提高电池高、低温性能的锂离子二次电池的化成方法，包括如下步骤，（1）将含有低温成膜剂的电解液A注入组装好的锂离子电池中，依次进行一次陈化和一次化成，一次化成至电池标称容量的0.2-3%后，去除全部电解液；（2）再将含有高温成膜剂的电解液B注入所述锂离子电池中，依次进行二次陈化和二次化成，二次化成至所述电池标称容量的10-16%。所述一次化成进行至电池标称容量的0.5-2%。所述一次化成在0.005-0.03C下进行。所述二次化成进行至电池标称容量的10-14%。所述二次化成在0.005-0.03C下进行。所述二次化成的温度为25-60℃。去除全部电解液的方法为离心分离或真空分离。所述电解液A中低温成膜剂的含量为0.5-10wt%。所述电解液A中低温成膜剂的含量为1-8wt%。所述电解液B中高温成膜剂的含量为0.5-10wt%。所述电解液B中高温成膜剂的含量为2-8wt%。所述一次陈化温度为25-50℃、时间为24-48h；所述二次陈化温度为25-50℃、时间为12-24h。所述低温成膜剂为卤代有机酯、磺酸酯、亚硫酸酯和碳酸酯中的一种或多种的混合。所述低温成膜剂为碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯和丙烯磺酸酯中的一种或多种的混合。所述高温成膜剂为碳酸亚乙烯酯、三烯丙基异三聚氰酸酯和乙酸乙烯酯中的一种或多种的混合。所述电解液A、B中含有锂盐和溶剂。所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiAsF6和LiClO4中的一种或多种的混合；所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸丙烯酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯和乙酸乙酯中的一种或多种的混合。将所述电解液A、B注入锂离子电池的操作在水分含量小于或等于10.63ppm环境下进行。还包括二次化成后，将所述锂离子电池充电至电池标称容量的50-80%。本专利技术与现有技术方案相比具有以下有益效果：（1）本专利技术所述提高锂离子电池高、低温性能的方法，先将含低温成膜剂的电解液A注入锂离子电池中一次陈化，之后一次化成至电池标称容量的0.2-3%，去除全部电解液；再注入含有高温成膜剂的电解液B进行二次陈化，继而二次化成至电池标称容量的10-16%即可。本申请申请人发现造成现有技术二次化成的SEI膜高温性能低的原因是一次化成中低温SEI膜已基本完全形成，在此基础上的二次化成仅仅起到修补低温SEI膜的作用，并不能形成完整的高温SEI膜；同时，申请人还发现实际使用中只需要薄且致密的低温SEI膜即可达到提高锂离子电池低温性能的目的，而提高电池的高温性能则需要在负电极上形成成分稳定、比较厚的网络结构高温SEI膜。基于此，本专利技术所述方法先在负极表面形成薄而致密的低温SEI膜打底，而后将电解液A全部抽出以避免高、低温成膜剂之间的干扰，再在低温SEI膜上形成较厚、成分稳定的网络结构高温SEI膜，所形成的完整SEI膜无论在高温或低温环境下均能够起到保护电极的作用、不易脱落或分解，所制备的锂离子电池的常低温放电容量保持率达85%以上，锂离子电池高温存储28天后的容量残存率达90%以上、容量恢复率达92%以上，高温循环400次的容量保持率仍在90%以上，电池的高低温性能显著提高，避免了现有技术二次化成的SEI膜在高温使用时仍然容易脱落并分解，导致锂离子电池高温性能低的问题。（2）本专利技术所述提高锂离子电池高、低温性能的方法，所述一次化成进行至电池标称容量的0.5-2%，可进一步保证打底的低温SEI膜薄而致密。所述二次化成进行至电池标称容量的10-14%，可进一步在低温SEI膜上形成较厚、成分稳定的三维网络结构的高温SEI膜，以提高电池的高温性能。所述一次化成在0.005-0.03C下进行，所述二次化成在0.005-0.03C下进行，可进一步提高低温SEI膜和高温SEI膜成膜的均匀性和成分稳定性。具体实施方式实施例1本专利技术提高锂离子电池高、低温性能的方法，包括：（1）在手套箱中水分含量小于或等于10.63ppm条件下，将含有10wt%碳酸乙烯酯的电解液A注入组装好的锂离子电池中（电解液A中LiPF6的浓度为1M，其余为溶剂碳酸二乙酯和甲酸乙酯）,装液后的锂离子电池先在25℃下一次陈化48h，再在0.005C下化成至电池标定容量的0.2%后，离心分离除去电池内的全部电解液；（2）在手套箱中水分含量小于或等于10.63ppm条件下，将含有0.5wt%碳酸亚乙烯酯的电解液B注入所述锂离子电池中（电解液B中LiPF6的浓度为1M，其余为溶剂碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯），然后将电池在25℃下二次陈化24h，之后在25℃下以0.005C二次化成至所述电池标称容量的10%后，切换至0.2C充电至50%标称容量，排气密封、老化、分容后得到锂离子电池1。组装锂离子电池的方法为：将正极片、电芯（隔膜）和负极片放入电池壳体内，并用电芯隔离开正极片与负极片，电池的标定容量为600mAh。其中，正极片的制作方法为:将将LiNi0.5Mn1.5O4、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素钠、乙炔黑和NMP以1.5：1.8：3：8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高电池高、低温性能的锂离子二次电池的化成方法，包括如下步骤，（1）将含有低温成膜剂的电解液A注入组装好的锂离子电池中，依次进行一次陈化和一次化成，一次化成至电池标称容量的0.2‑3%后，去除全部电解液；（2）再将含有高温成膜剂的电解液B注入所述锂离子电池中，依次进行二次陈化和二次化成，二次化成至所述电池标称容量的10‑16%。

【技术特征摘要】
1.一种提高电池高、低温性能的锂离子二次电池的化成方法，包括如下步骤，(1)将含有低温成膜剂的电解液A注入组装好的锂离子电池中，依次进行一次陈化和一次化成，一次化成至电池标称容量的0.2-3％后，去除全部电解液，所述去除全部电解液的方法为离心分离或真空分离；(2)再将含有高温成膜剂的电解液B注入所述锂离子电池中，依次进行二次陈化和二次化成，二次化成至所述电池标称容量的10-16％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一次化成进行至电池标称容量的0.5-2％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述一次化成在0.005-0.03C下进行。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述二次化成进行至电池标称容量的10-14％。5.根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，所述二次化成在0.005-0.03C下进行。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二次化成的温度为25-60℃。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电解液A中低温成膜剂的含量为0.5-10wt％。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电解液A中低温成膜剂的含量为1-8wt％；所述低温成膜剂为卤代有机酯、磺酸酯、亚硫酸酯和碳酸酯中的一种或多种的混合。9.根据权利要求8所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：江文锋，颜海鹏，张学全，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44