一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法技术

一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，属于锂离子电池技术领域。本发明专利技术的目的是为了解决目前的锂离子电池化成方法中，高生产效率和较好的循环性能不能兼得的问题，提供一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述的方法为：在高温、高压条件下，对电池进行交替充电、放电，调整每次充电、放电的温度、压强与电流。本发明专利技术的优点是：本发明专利技术的锂离子电池化成方法，在高温、高压条件下，较小电流充电与较大电流放电交替进行，促进化成过程中SEI不稳定成分的消耗与稳定成分的生成，通过重复的浅充、浅放，在短时间内形成致密、稳定的SEI，实现电池性能优化。

【技术实现步骤摘要】
一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法。
技术介绍
锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层具有固体电解质的特征，是电子绝缘体，却是锂离子的优良导体。锂离子可以经过该钝化层在电极材料中嵌入或脱嵌，因此该钝化层被称为“固体电解质界面膜”，简称SEI。锂离子电池正极、负极表面均有钝化层形成。现阶段认为正极表面钝化层对电池的影响远小于负极表面钝化层，因此在没有特殊说明的情况下SEI特指负极表面钝化层。SEI对锂离子电池的初始容量损失、自放电、循环寿命、倍率性能、安全性均有重要影响。锂离子电池SEI主要在化成阶段由溶剂与一些添加剂还原形成，化成过程的温度、电流、压力等因素直接影响SEI成分与成膜质量。此外，电池内残留的水分也主要在化成阶段去除，同时水分又可以参与SEI形成的相关反应。优化SEI的结构与组成，进而优化电池相关性能，一直以来都是重要的研究方向。传统的锂离子电池化成方法是在常温采用小电流进行若干次完全充放电，虽然可形成致密、稳定的SEI，但效率非常低下。目前锂离子电池行业内广泛采用的化成方法是热压化成，即在高温、高压条件下采用较大电流一次充电化成。热压化成的优点在于可以大幅缩短化成时间至2小时左右，大幅提高产品生产效率。然而，由于热压化成温度较高、电流较大，在化成完成时形成的SEI并不足够致密，稳定性相对较差，对锂离子电池循环性能造成不利影响，特别是电池在高温的循环性能衰减较快。因此，有必要研究一种锂离子电池化成方法，能够在短时间内形成致密、稳定的SEI，提高生产效率的同时优化电池的循环性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前的锂离子电池化成方法中，高生产效率和较好的循环性能不能兼得的问题，提供一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，在短时间内形成致密、稳定的SEI，优化电池循环性能，尤其是优化高温循环性能。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述的方法为：在高温、高压条件下，对电池进行交替充电、放电，调整每次充电、放电的温度、压强与电流。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术的锂离子电池化成方法，在高温、高压条件下，较小电流充电与较大电流放电交替进行，促进化成过程中SEI不稳定成分的消耗与稳定成分的生成，通过重复的浅充、浅放，在短时间内形成致密、稳定的SEI，实现电池性能优化。本专利技术采用的浅充、浅放交替进行的方法具有明显优点：在初始的充电过程形成SEI后，在随后的放电过程促进SEI不稳定成分的溶解或分解，此时再进行充电，促进SEI再生与修补。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。下述说明中所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均为常规试剂、常规材料以及常规仪器，均可商购获得，所涉及的试剂也可通过常规合成方法合成获得。具体实施方式一：本实施方式记载的是一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述的方法为：在高温、高压条件下，对电池进行交替充电、放电，调整每次充电、放电的温度、压强与电流。由于温度、压强、电流都是影响SEI的关键因素，可根据需要对每次充电、放电的温度、压强、电流进行调整，干预SEI的形成。具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述充电为浅充，所述放电为浅放。所述的浅充和浅放指每次充电或放电的容量不高于电池设计容量的50%。具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述充电和放电的温度不高于85℃且不低于40℃、压强不高于2MPa且不低于0.2MPa。如果温度过高，会加剧电解液溶剂气化、锂盐分解；而温度过低，不利于隔膜与极片的粘接。如果压强过大，可能导致电池损坏，同时造成不必要的能源浪费与设备损耗；如果压强过小，不利于电极—隔膜界面的一致性。因此，化成过程的温度不应过高或过低，压强也不应过大或过小。具体实施方式四：具体实施方式一或三所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述充电与放电的温度相同或不同、压强相同或不同，电流相同或不同。具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述充电的电流为0.1~1C（包括0.1C和1C），所述放电的电流为1~3C（包括1C和3C）。由于电池温度较高，充电电流过大会造成SEI致密性、稳定性不良，因此充电电流不应过大。而放电的目的在于促进SEI不稳定成分的溶解或分解，可以通过适当增大放电电流消耗SEI的不稳定成分。具体实施方式六：具体实施方式一或五所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述充电的电流不大于所述放电的电流。采用较小电流充电，生成相对致密、稳定的SEI。采用较大电流放电，在短时间内消耗SEI的不稳定成分，提高效率。具体实施方式七：具体实施方式一所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，所述充电进行2~4次，所述放电进行1~3次，且以充电开始、以充电结束。化成的第一步即充电，随后放电，充电、放电交替进行。当最后一次放电完成后，再进行一次充电，化成完成。最后一次充电是化成过程中对SEI的最后一次修补。实施例1按照常规制造工艺制作锂离子电池正极、负极，正极活性材料为钴酸锂，负极活性材料为石墨，电池设计容量2000mAh。将正极、负极、涂覆有陶瓷和PVDF的隔膜卷绕成卷芯，置入铝塑膜壳，使用商品电解液，注液后将铝塑膜壳封口，常温静置36小时。静置后进行化成：第一步，在80℃、0.5MPa、0.5C充电1000mAh；第二步，在80℃、0.5MPa、1C放电400mAh；第三步：在80℃、0.5MPa、0.2C充电200mAh，化成完成。随后完成电池制造后工序。取三只电池置于45℃恒温环境，以0.7C充电、0.5C放电测试循环性能。实施例2本实施例的电池与实施例1相比，仅化成方法不同。本实施例的化成方法：第一步，在70℃、0.5MPa、0.7C充电1000mAh；第二步，在80℃、0.8MPa、1.5C放电500mAh；第三步，在70℃、0.8MPa、0.2C充电200mAh，化成完成。电池循环性能测试方法与实施例1相同。实施例3本实施例的电池与实施例1相比，仅化成方法不同。本实施例的化成方法：第一步，在60℃、0.5MPa、1C充电1000mAh；第二步，在70℃、0.5MPa、2C放电500mAh；第三步，在70℃、0.8MPa、0.5C充电500mAh；第四步，在70℃、0.8MPa、1C放电500mAh；第五步，在60℃、0.8MPa、0.1C充电100mAh，化成完成。电池循环性能测试方法与实施例1相同。实施例4本实施例的电池与实施例1相比，仅化成方法不同。本实施例的化成方法：第一步，在45℃、0.2MPa、0.7C充电600mAh；第二步，在45℃、0.5MPa、1.5C放电400mAh；第三步，在60℃、0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，其特征在于：所述的方法为：在高温、高压条件下，对电池进行交替充电、放电，调整每次充电、放电的温度、压强与电流。

【技术特征摘要】
1.一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，其特征在于：所述的方法为：在高温、高压条件下，对电池进行交替充电、放电，调整每次充电、放电的温度、压强与电流。2.根据权利要求1所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，其特征在于：所述充电为浅充，所述放电为浅放；所述的浅充和浅放指每次充电或放电的容量不高于电池设计容量的50%。3.根据权利要求1所述的一种提高负极SEI高温稳定性的快速化成方法，其特征在于：所述充电和放电的温度不高于85℃且不低于40℃、压强不高于2MPa且不低于0.2MPa。4.根据权利要求1或3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊鹏，李素丽，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海光宇电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44