本发明专利技术提供了一种长寿命锂离子储能电池的化成工艺。本发明专利技术提供的化成工艺,采用真空装置经过两次排出气体,可以有效的把化成时形成SEI膜时产生的在量气体排出,保证负极碳材料表面成膜的一致性,极片之间的紧密度。本发明专利技术提供的二次抽真空工艺在无负压化成柜条件下能显著提高电池循环寿命,以同时满足低成本和长寿命电池的需求。
A Formation Process of Long Life Lithium Ion Energy Storage Batteries
【技术实现步骤摘要】
一种长寿命锂离子储能电池的化成工艺
本专利技术属于锂离子电池
,具体涉及一种长寿命锂离子储能电池的化成工艺。
技术介绍
锂电池具有能量密度高、重量轻、安全性好、无记忆效应、设计灵活等多种优点,被广泛用于新能源汽车、移动电源、储能电站等等产品中。其中部分规格的锂电池,如方壳锂电池、部分圆柱锂电池,软包电池等大容量型号电池,在化成过程中需要加入负压工艺,避免鼓胀,尺寸变型,排出多余电解液。在化成过程中,电池在形成SEI膜中会产生大量气体,气体不及时排出会影响成膜的均匀性,而SEI膜会影响电池成品的内阻、容量、循环寿命、自放电水平、最大放电电流等多项参数,并且SEI膜的形成是一种不可逆的状态,因此负压化成工艺的优劣不仅仅是为了保证吸出电池化成过程中产生的气体,以避免电芯鼓胀变形、极片之间紧密性变差等因素;还决定了SEI膜形成的致密性、均匀性和一致性。现有的技术方案多采用负压化成柜以及时排出化成过程中产生的气体,如专利号CN201010226552.6,CN201520109286.7等等。但负压化成设备成本高,不适用于储能等对成本要求较高的行业。
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长寿命锂离子储能电池的化成工艺,本专利技术提供的二次抽真空工艺在无负压化成柜条件下能显著提高电池循环寿命,以同时满足低成本和长寿命电池的需求。本专利技术提供了一种长寿命锂离子储能电池的化成工艺,包括以下步骤:A)将经过注液搁置后的电池进行首次充电,完成后暂停,得到暂停后的电池,所述首次充电的电压为额定容量的10~20%;B)将步骤A)得到的暂停后的电池置于真空装置中进行第一次抽真空,完成后进行第二次充电,充电完成后暂停,得到暂停后的电池;第一次抽真空的时间为1~2小时,真空值为-50~-60KPa;第二次充电的电压为额定容量的65~85%;C)将步骤B)得到的暂停后的电池进行第二次抽真空,完成后进行第三次充电,得到化成后的电池;第二次抽真空的时间为1~2小时,真空值为-50~-60KPa。优选的,所述首次充电电流、第二次充电电流以及第三次充电电流独立的选自0.01C~0.3C。优选的,所述电池选自磷酸铁锂电池或三元锂电池。优选的,所述电池为磷酸铁锂电池,步骤A)中,进行首次充电的方法为:0.01C~0.1C恒流充电,时间为1~3小时,电压为3.2~3.3V,搁置5~10分钟后,再在0.05~0.15C恒流充电,电压限制3.2~3.3V,完成后暂停。优选的,所述电池为磷酸铁锂电池,步骤B)中,第一次抽真空为:暂停后的电池放入真空干燥箱,关闭真空箱门开始抽真空,真空抽至-30kpa时停止,保持5~10分钟再进行抽真空,至-50Kpa~-60Kpa时停止,保持1~2小时,完成后放入干燥氮气,取出电池;第二次充电为:电流0.05~0.15C恒流充电,时间限制30~60分钟,电压限制3.4~3.45V,搁置5~10分钟,转0.15~0.2C恒流充电,电压为3.4~3.5V,完成后暂停。优选的,所述电池为磷酸铁锂电池,步骤C)中,第二次抽真空的方法为:暂停后的电池放入真空干燥箱,关闭真空箱门开始抽真空,真空抽至-30~40kpa时停止,保持5~10分钟再进行抽真空,-50~-60Kpa时停止,保持1~2小时,完成后放入干燥氮气,取出电池;第三次充电为:将完成第二次抽真空后的电池在电流0.2~0.3C恒流恒压充电,时间200~300分钟,电压3.65V,搁置5~10分钟,完成化成。优选的,所述电池为三元锂电池,步骤A)中,进行首次充电的方法为:0.01C~0.1C恒流充电,时间限制1~3小时,电压为3.6~3.8V,搁置5分钟,转0.05~0.1C恒流充电,电压限制3.6~38V,完成后暂停。优选的,所述电池为三元锂电池,步骤B)中,第一次抽真空的方法为:暂停后的电池放入真空干燥箱,关闭真空箱门开始抽真空,真空抽至-30kpa时停止,保持5~10分钟再进行抽真空,-50Kpa~-60Kpa时停止,保持1~2小时,完成后放入干燥氮气,取出电池;第二次充电的方法为:电流0.1C~0.15C恒流充电,时间为30~60分钟,电压为3.8~4.0V,搁置5~10分钟,转0.15C~0.2C恒流充电,电压限制3.8~4.0V,完成后暂停。优选的,所述电池为三元锂电池,步骤C)中,第二次抽真空的方法为:暂停后的电池放入真空干燥箱,关闭真空箱门开始抽真空,真空抽至-30~35kpa时停止,保持5~10分钟再进行抽真空,-50~-60Kpa时停止,保持1~2小时,完成后放入干燥氮气,取出电池;第三次充电的方法为:将完成第二次抽真空后的电池在0.2~0.3C恒流恒压充电,时间为200~300分钟,电压为4.2V,搁置5~10分钟。优选的,所述第三次充电的充电电压为100%额定容量。与现有技术相比,本专利技术提供了一种长寿命锂离子储能电池的化成工艺,包括以下步骤:A)将经过注液搁置后的电池进行首次充电,完成后暂停,得到暂停后的电池,所述首次充电的电压为额定容量的10~20%;B)将所述暂停后的电池置于真空装置中进行第一次抽真空,完成后进行第二次充电,充电完成后暂停,得到暂停后的电池;第一次抽真空的时间为1~2小时,真空值为-50~-60KPa;第二次充电的电压为额定容量的65~85%;C)将步骤B)得到的暂停后的电池进行第二次抽真空,完成后进行第三次充电,得到化成后的电池;第二次抽真空的时间为1~2小时,真空值为-50~-60KPa。本专利技术提供的化成工艺,采用真空装置经过两次排出气体,可以有效的把化成时形成SEI膜时产生的在量气体排出,保证负极碳材料表面成膜的一致性,极片之间的紧密度。本专利技术提供的二次抽真空工艺在无负压化成柜条件下能显著提高电池循环寿命,以同时满足低成本和长寿命电池的需求。附图说明图1为实施例1和对比例1电池容量对比图;图2为实施例1(左图)和对比例1(右图)负极表面状态对比;图3为实施例1和对比例2电池容量对比图;图4为实施例2和对比例3电池容量对比图;图5为实施例3和对比例4电池容量对比图;图6为实施例3和对比例4电池循环寿命对比图;图7为实施例5和对比例5电池容量对比图;图8为实施例5(右)和对比例5(左)负极表面状态对比;图9为实施例4和对比例6电池容量对比图;图10为实施例4(左)和对比例6(右)负极表面状态对比;图11为实施例3和对比例7电池容量对比图。具体实施方式本专利技术提供了一种长寿命锂离子储能电池的化成工艺,包括以下步骤:A)将经过注液搁置后的电池进行首次充电,完成后暂停,得到暂停后的电池,所述首次充电的电压为额定容量的10-20%;B)将所述暂停后的电池置于真空装置中进行第一次抽真空,完成后进行第二次充电,充电完成后暂停,得到暂停后的电池;第一次抽真空的时间为1~2小时,真空值为-50~-60KPa;第二次充电的电压为额定容量的65-85%;C)将步骤B)得到的暂停后的电池进行第二次抽真空,完成后进行第三次充电,得到化成后的电池;第二次抽真空的时间为1~2小时,真空值为-50~-60KPa。本专利技术将经过注液搁置后的电池进行化成,其中,所述电池选自选自磷酸铁锂电池或三元锂电池。本专利技术对所述注液搁置的方法并没有特本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种长寿命锂离子储能电池的化成工艺,其特征在于,包括以下步骤:A)将经过注液搁置后的电池进行首次充电,完成后暂停,得到暂停后的电池,所述首次充电的电压为额定容量的10~20%;B)将步骤A)得到的暂停后的电池置于真空装置中进行第一次抽真空,完成后进行第二次充电,充电完成后暂停,得到暂停后的电池;第一次抽真空的时间为1~2小时,真空值为‑50~‑60KPa;第二次充电的电压为额定容量的65~85%;C)将步骤B)得到的暂停后的电池进行第二次抽真空,完成后进行第三次充电,得到化成后的电池;第二次抽真空的时间为1~2小时,真空值为‑50~‑60KPa。
【技术特征摘要】
1.一种长寿命锂离子储能电池的化成工艺,其特征在于,包括以下步骤:A)将经过注液搁置后的电池进行首次充电,完成后暂停,得到暂停后的电池,所述首次充电的电压为额定容量的10~20%;B)将步骤A)得到的暂停后的电池置于真空装置中进行第一次抽真空,完成后进行第二次充电,充电完成后暂停,得到暂停后的电池;第一次抽真空的时间为1~2小时,真空值为-50~-60KPa;第二次充电的电压为额定容量的65~85%;C)将步骤B)得到的暂停后的电池进行第二次抽真空,完成后进行第三次充电,得到化成后的电池;第二次抽真空的时间为1~2小时,真空值为-50~-60KPa。2.根据权利要求1所述的化成工艺,其特征在于,所述首次充电电流、第二次充电电流以及第三次充电电流独立的选自0.01C~0.3C。3.根据权利要求1所述的化成工艺,其特征在于,所述电池选自磷酸铁锂电池或三元锂电池。4.根据权利要求3所述的化成工艺,其特征在于,所述电池为磷酸铁锂电池,步骤A)中,进行首次充电的方法为:0.01C~0.1C恒流充电,时间为1~3小时,电压为3.2~3.3V,搁置5~10分钟后,再在0.05~0.15C恒流充电,电压限制3.2~3.3V,完成后暂停。5.根据权利要求3所述的化成工艺,其特征在于,所述电池为磷酸铁锂电池,步骤B)中,第一次抽真空为:暂停后的电池放入真空干燥箱,关闭真空箱门开始抽真空,真空抽至-30kpa时停止,保持5~10分钟再进行抽真空,至-50Kpa~-60Kpa时停止,保持1~2小时,完成后放入干燥氮气,取出电池;第二次充电为:电流0.05~0.15C恒流充电,时间限制30~60分钟,电压限制3.4~3.45V,搁置5~10分钟,转0.15~0.2C恒流充电,电压为3.4~3.5V,完成后暂停。6.根据权利要求3所述的化成工艺,其特征在于,所述电池为磷酸铁锂电池,步骤C)中,第二次抽真...
【专利技术属性】
技术研发人员:罗容,黄国素,邹才华,蒲彦宁,
申请(专利权)人:成都特隆美储能技术有限公司,
类型:发明
国别省市:四川,51
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