一种锂离子电池的化成方法技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池的化成方法，包括以下步骤，首先采用不同的低电流，将待化成的锂离子电池，分段恒流充电，得到预化成后的锂离子电池，并静置；然后采用第一电流，恒流充电至锂离子电池的充电截止电压，然后第一次恒压充电，并再次静置；再采用第二电流，恒流放电至锂离子电池的放电截止电压，并第三次静置；随后重复上述步骤；最后采用第三电流，恒流充电至第四电压，再次恒压充电。本发明专利技术在锂电池的化成过程，即首轮充电过程中，分为预化成和主化成步骤，在前段SEI膜形成阶段采用低压涓流分段化成，有效地防止溶剂化Li离子共嵌入，增加了膜致密成分“生长”的时间，稳定其组成结构，在负极材料表面形成更加致密的SEI膜。

Forming method of lithium ion battery

The present invention provides a method for forming a lithium ion battery, which comprises the following steps, first using low current lithium ion batteries will be different, to be formed, piecewise constant current charging, lithium ion batteries get pre after formation, and static; and then the first current, constant current charging to lithium ion battery charging the cut-off voltage, then the first constant voltage charging, and once again standing; then the second current, constant current discharge to lithium ion battery discharge cut-off voltage, and third static; then repeat the above steps; finally, using third to fourth current, constant current charging voltage, constant voltage charging again. The present invention in the formation process of lithium battery, which is the first round of the charging process, divided into pre formation and main formation stage step by low pressure trickle into the SEI film formed in the preceding subsection, effectively prevent the solvation of Li ions were embedded, increasing the time of dense membrane components of \growth\, the stability of structure formation SEI film is more dense in the surface of the negative electrode material.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池材料
，涉及一种锂离子电池的化成方法，尤其涉及一种能够形成致密SEI膜的锂离子电池的化成方法。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、重量轻、白放电少、无记忆效应与性能价格比高等优点，所以近年来，锂离子电池越来越多的在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业、人造卫星和航空航天等多方面多领域展示了广阔的应用前景，并成为可充式电源的主要选择对象。因此锂离子电池及其相关材料成为科研人员的研究热点，同时这也对锂电池的性能提出了更高的要求，如高电压，高容量，高安全性，循环性能好等等。在锂电池的制作工艺过程中，电极材料确定的情况下，化成方法是决定整个电池性能最关键的步骤。电池化成是指，对新生产的电池初次充电之过程，就是用小电流对封装完成的锂离子电池进行充电激活材料活性，它的目的在于在负极表面形成一层钝化层，以保护整个化学界面。锂电池的化成主要有两个方面的作用：一是使电池中活性物质借助于第一次充电转化成具有正常电化学作用的物质；二是使电极主要是负极碳材料表面形成均匀有效的钝化膜，即固体电解质界面膜(SEI膜)。电池化成通常分为恒流充电与恒压充电两阶段，通常化成时间控制在24h左右。在电池化成的工艺中，负极表面形成的SEI膜的致密程度直接影响电池的自放电，不可逆容量损失，循环性，倍率性和安全性等一系列性能。因此，如何找到一种更适宜的锂离子电池的化成方法，进一步提高锂离子电池的电化学性能，已成为领域内诸多一线研究人员广泛关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池的化成方法，特别是一种能够形成致密SEI膜的锂离子电池的化成方法，本专利技术提供的分段充放电的化成方法，能够形成致密的SEI膜，从而提高锂电池的综合性能。本专利技术提供了一种锂离子电池的化成方法，包括以下步骤：A)采用不同的低电流，将待化成的锂离子电池，分段恒流充电，得到预化成后的锂离子电池，并静置；B)采用第一电流，恒流充电至锂离子电池的充电截止电压，然后第一次恒压充电，并再次静置；C)采用第二电流，恒流放电至锂离子电池的放电截止电压，并第三次静置；D)重复步骤B)和C)；E)采用第三电流，恒流充电至第四电压，再次恒压充电，得到化成后的锂离子电池。优选的，所述不同的低电流的值选自0.01～0.15C；所述分段的段数为2～4段。优选的，所述步骤A)具体为：A1)采用低电流A，将待化成的锂离子电池，首次恒流充电至第一电压；A2)采用低电流B，继续恒流充电至第二电压；A3)采用低电流C，再次恒流充电至第三电压，得到预化成后的锂离子电池，并静置。优选的，所述低电流A为0.01～0.03C；所述首次恒流充电的时间为1～2h；所述第一电压为3.4～3.5V；所述低电流B为0.04～0.07C；所述继续恒流充电的时间为1～2h；所述第二电压为3.75～3.8V；所述低电流C为0.08～0.15C；所述再次恒流充电的时间为1～2h；所述第三电压为3.9～4.2V。优选的，所述待化成的锂离子电池为预静置后的待化成的锂离子电池；所述预静置的时间大于等于1min；所述静置的时间为20～60min。优选的，所述第一电流为0.2～0.5C；所述第二电流为0.2～0.5C；所述第三电流为0.2～0.5C；所述锂离子电池的充电截止电压为4.15～4.6V；所述第一次恒压充电至电流降至0.02～0.05C；所述再次静置的时间为5～15min。优选的，所述锂离子电池的放电截止电压为2.5～3.0V；所述第三次静置的时间为5～15min；所述重复包括多次重复；所述多次为2～4次；所述第四电压大于等于3.5V，且小于等于充电截止电压；所述再次恒压充电至电流降至0.02～0.05C。优选的，所述步骤A)中静置后还包括：放电和继续静置步骤。优选的，所述放电和继续静置步骤具体为：采用第四电流，恒流放电至锂离子电池的放电截止电压，并继续静置；所述第四电流为0.2～0.5C；所述继续静置的时间为5～15min。本专利技术还提供一种锂离子电池，由上述技术方案任意一项所制备的化成后的锂离子电池，经整理后得到。本专利技术提供了一种锂离子电池的化成方法，包括以下步骤，首先采用不同的低电流，将待化成的锂离子电池，分段恒流充电，得到预化成后的锂离子电池，并静置；然后采用第一电流，恒流充电至锂离子电池的充电截止电压，然后第一次恒压充电，并再次静置；再采用第二电流，恒流放电至锂离子电池的放电截止电压，并第三次静置；随后重复步骤B)和C)；最后采用第三电流，恒流充电至第四电压，再次恒压充电，得到化成后的锂离子电池。与现有技术相比，本专利技术针对现有的锂电池综合性能还有待提高的问题上，在电池材料选择以及制备的多个步骤中进行选择，从电池的化成工艺入手，在锂电池的化成过程，即首轮充电过程中，分为预化成和主化成步骤，在前段SEI膜形成阶段采用低压涓流分段化成，有效地防止溶剂化Li离子共嵌入，造成负极材料剥落；而且通过采用低压涓流分段化成方法，有效地增加了SEI膜致密成分“生长”的时间，化成效果更好；再次本专利技术还通过化成的后段充放电循环过程，有效地稳定了SEI膜的组成结构，使SEI膜的结构更加稳定，在负极材料表面形成更加致密的SEI膜，而且还初步形成了Li离子嵌入脱出的“轨道”，能更有效的发挥电池的容量，提高锂电池的综合性能。实验结果表明，采用此专利技术提供的低压涓流分段化成方法的电池，其SEI膜形成更致密，从而具有更好的循环性能。附图说明图1为锂离子电池负极材料表面SEI膜的形成的原理图；图2为本专利技术实施例1化成后的锂电池的容量分布图；图3为本专利技术实施例1化成后的锂电池和常规方法化成后的锂电池的循环性能对比曲线图。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯锂离子电池领域常用纯度。本专利技术提供了一种锂离子电池的化成方法，包括以下步骤：A)采用不同的低电流，将待化成的锂离子电池，分段恒流充电，得到预化成后的锂离子电池，并静置；B)采用第一电流，恒流充电至锂离子电池的充电截止电压，然后第一次恒压充电，并再次静置；C)采用第二电流，恒流放电至锂离子电池的放电截止电压，并第三次静置；D)重复步骤B)和C)；E)采用第三电流，恒流充电至第四电压，再次恒压充电，得到化成后的锂离子电池。本专利技术对所述锂离子电池没有特别限制，对其标准和组分类型没有特别限制，以本领域技术人员熟知的锂离子电池即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求以及产品性能进行选择和调整，本专利技术所述锂离子电池优选采用常规种类和标准的锂离子电池即可，其标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：A)采用不同的低电流，将待化成的锂离子电池，分段恒流充电，得到预化成后的锂离子电池，并静置；B)采用第一电流，恒流充电至锂离子电池的充电截止电压，然后第一次恒压充电，并再次静置；C)采用第二电流，恒流放电至锂离子电池的放电截止电压，并第三次静置；D)重复步骤B)和C)；E)采用第三电流，恒流充电至第四电压，再次恒压充电，得到化成后的锂离子电池。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：A)采用不同的低电流，将待化成的锂离子电池，分段恒流充电，得到预化成后的锂离子电池，并静置；B)采用第一电流，恒流充电至锂离子电池的充电截止电压，然后第一次恒压充电，并再次静置；C)采用第二电流，恒流放电至锂离子电池的放电截止电压，并第三次静置；D)重复步骤B)和C)；E)采用第三电流，恒流充电至第四电压，再次恒压充电，得到化成后的锂离子电池。2.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述不同的低电流的值选自0.01～0.15C；所述分段的段数为2～4段。3.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述步骤A)具体为：A1)采用低电流A，将待化成的锂离子电池，首次恒流充电至第一电压；A2)采用低电流B，继续恒流充电至第二电压；A3)采用低电流C，再次恒流充电至第三电压，得到预化成后的锂离子电池，并静置。4.根据权利要求3所述的化成方法，其特征在于，所述低电流A为0.01～0.03C；所述首次恒流充电的时间为1～2h；所述第一电压为3.4～3.5V；所述低电流B为0.04～0.07C；所述继续恒流充电的时间为1～2h；所述第二电压为3.75～3.8V；所述低电流C为0.08～0.15C；所述再次恒流充电的时间为1～2h；所述第三电压为3.9～4.2V。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晋，蒋世用，钟宽，陈阳，李乾乾，田静，李影，段科，曾庆苑，吉纯，王文华，钟署亮，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44