水系动力电池的化成方法技术

本发明专利技术属于动力电池制造技术领域，涉及一种水系动力电池的化成方法。将水系动力电池注入电解液后封口，在35～50℃的高温下搁置一定时间后，采用小电流进行充放电两次；在5～30℃下低温搁置一定时间，然后分选分级；再按照每10Ah补充1～2g电解液来补充增加电解液，然后再次进行小电流充放电三次；按照容量一致、内阻－致、电压－致、恒流比一致、放电平台一致和初始带电量－致的六个一致统一进行组合出厂。本发明专利技术能够缩短电池分选周期和电池分选档次，引进二次加液，实现二次化成和分选，实现有效化成，化成完成的电池可直接用于电池包生产，每个电池包的电池性能接近，使得电池组寿命更长，性能更稳定操作方便，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
水系动力电池的化成方法
本专利技术属于动力电池制造
，涉及一种水系动力电池的化成方法。
技术介绍
水系动力电池具有安全性高、寿命长、环境温度范围宽(-55℃～60℃)等优点，一直广泛被应用。随新能源车推广数量的急剧增加和新能源5G基站市场的爆发，车和基站用水系电池也呈现爆发式增长，而水系动力电池需要成组后才能应用，成组一致性的首要环节就是化成，化成关系到产品品质的可靠性和企业产品品牌。如何实现水系动力电池有效化成成为一个现实的研究课题和亟待解决的工业问题。当前对水系动力电池的化成方法有如下三种：(1)高温陈化，小电流充放电后进行分选；(2)成组化成；(3)脉冲化成。水系动力电池采用水基电解液，通常在空气气氛下加入电解液，现有化成工艺均存在电池一致性差、分选困难的问题，根本原因在于水系电池采用大量吸水隔膜材料叠加或卷绕，正负极片交替呈电芯，入电池壳后具有一定的松紧度，加入的电解液很难均匀分布，局部地方干枯，甚至电解液还旋留在电池顶部，在此情况下进行高温或化成，电池一致性就已存在差异，后续靠充放电几次，统一放电到一定电压值来缩小差异，但不能从根本上改善；如中国专利CN110492191A公开了一种可排气补液的聚合物锂离子电池化成工艺，但存在真空负压吸液，存在电解液缺乏余量，造成电池后期寿命短的问题。如何实现有效化成，使电池达到高效一致性是一个具有重大工业价值的技术和研究的难点，但目前的报到都仅限于上述三种方案，尚未解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种水系动力电池的化成方法，能够缩短电池分选周期和电池分选档次，化成后电池达到高效一致性，每个电池包的电池性能接近，可直接用于电池包生产，使得电池组寿命更长，性能更稳定，方法简单易实现，生产操作方便，提高生产效率。本专利技术所述的水系动力电池的化成方法，包括以下步骤：(1)将水系动力电池注入电解液后封口，在35～50℃的高温下搁置一定时间后，采用小电流进行充放电两次；(2)在5～30℃下低温搁置一定时间，然后分选分级；(3)再按照每10Ah补充1～2g电解液来补充增加电解液，然后再次进行小电流充放电三次；(4)进行组合出厂。其中：步骤(1)中水系动力电池注入电解液为每1Ah注入2～4g电解液。步骤(1)中的注入电解液量可以采用真空、离心或常压方式，若是大型的方壳电池，优选常压注液。步骤(1)采用在35～50℃的高温下搁置一定时间，时间为6～24h，且每一批次的电池温度波动范围在±5℃内。温度为35～50℃，如果温度太低，电解液流动性差，不能给水系隔膜充分吸收，化成过程中就会有不少电池漏液，后续也只能报废品处理，如果温度太高，电池腐蚀加快，化成时容易膨胀和漏液，最终产品不符合要求，也只能报废品处理；搁置时间在此时间范围内，电解液可以充分吸收，有利于后续化成电化学反应均匀；如果搁置时间太短，吸收不充分，不利于化成。根据注液方式不同，高温搁置的时间不同，时间最长的为常压注液，最短的为真空和离心注液，同时还考虑电池容量大小，容量越高，电解液量基数越大，搁置时间需要延长，以满足电解液充分吸收和分布尽可能均匀，时间也不适合太长，生产周转需要控制，提高效率。优选地，当电池容量为3Ah、采用离心注液方式时，搁置时间为6～12h；当电池容量大于3Ah、采用真空注液方式时，搁置时间为15～48h。步骤(1)中小电流是0.05C～0.2C，如果电流过大，充不进去电，因为电池是刚制备的，材料没有激活，如果电流过小，充电时间太长，没有实际意义。本专利技术步骤(1)中充放电两次为：采用依次递增的充放电时间进行，即第二次充放电时间比第一次充放电时间长，首次充放电时间为0.5～4h(荷电量相当于10～20％)，第二次充放电时间为2～8h(荷电量相当于40～80％)，两次充放电均没有充满，最多充入电量80％。因为材料活化需要一个过程，电池一次不能充满，采用此种充放电的方式，能够使电池充分化成。步骤(2)中在5～30℃下低温搁置一定时间，搁置时间为1～360天，且每一批次的电池温度波动范围在±5℃内。本专利技术选择步骤(2)在温度为35～50℃下低温搁置，如果温度太低，电解液流动性差，不能给水系隔膜充分吸收，化成过程中就会有不少电池漏液，后续也只能报废品处理，如果温度太高，电池腐蚀加快，化成时容易膨胀和漏液，最终产品不符合要求，也只能报废品处理。电池制造过程和产品需求存在一定的时间差，搁置时间长短取决于产品需求时间，最长可以提前360天生产完毕并进行初步化成，对于小批量产品、新产品的生产极为方便，可以充分应对市场需求变化，而不影响产品库存。步骤(2)中分选分级为：通过万用表检测电压，区分短路电池和非短路电池，将短路电池剔除。也就是分选分级按照短路与正常两种进行筛选。初步化成出来的电池，容量、电压等一致性差异表现很小，无法分辨，但短路电池和非短路电池可以很方便地通过万用表检测电压区分，从而将短路电池剔除，避免进入后续化成和成组环节。通常这一环节分选后的电池，出现电池内部自然短路的概率为0，降低后续成组成本。步骤(3)中进行小电流充放电三次为：采用0.05C～0.3C小电流，采用依次递增的充放电时间进行，即三次充放电时间依次递增，首次充放电时间为0.5～4h(荷电量相当于10～20％)，第二次充放电时间为2～8h(荷电量相当于40～60％)，第三次充放电时间为5～15h(荷电量相当于60～100％)，均没有过充，最多充入电量100％。动力电池成组使用，在整体应用中，充入电量很少达到单体的95％，其次就是动力电池单体容量比较大，相对于小电池来说，容量变化率不小，侧重点从小电池的容量转化为动力电池突出一致性。步骤(3)中按照每10Ah补充1～2g电解液来补充增加电解液。步骤(1)中首次加入的电解液，经过高温搁置和充放电后，被电芯充分吸收，但电芯局部可能存在小点干枯，有的没有一点流动的电解液；步骤(3)再按照每10Ah补充1～2g电解液来补充增加电解液，使得每一节电池内部底部都有一点流动的电解液，所有电芯都是少量的流动电解液，局点干枯的地方可以从流动电解液哪里获得补充。步骤(1)进行第一次化成，步骤(3)再按照每10Ah补充1～2g电解液来补充增加电解液后进行第二次化成，步骤(3)选择每10Ah补充1～2g电解液，如果补加过少，电池化成不充分，产生过充安全问题，电池基本受损，如果补加过多，化成过程中部分电池漏液，后续只能报废品处理。步骤(3)中补充增加电解液在氮气保护气氛下操作。步骤(4)中进行组合出厂为：实现六个一致进行组合出厂，六个一致是指容量差异≤1％、内阻差异≤0.05mΩ、电压差异≤5mV、恒流比差异≤1％、放电平台差异≤5mV、初始带电量≤1％。采用本专利技术方法化成完毕后，能够实现上述六个一致直接进行组合出厂。电池容量单位为Ah，动力电池单体容量通常大于5Ah，容量一致性代表电池制作过程中电芯正负极配比的一致性，间接验证制造过程的严谨；内阻单位为mΩ，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水系动力电池的化成方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)将水系动力电池注入电解液后封口，在35～50℃的高温下搁置一定时间后，采用小电流进行充放电两次；/n(2)在5～30℃下低温搁置一定时间，然后分选分级；/n(3)再按照每10Ah补充1～2g电解液来补充增加电解液，然后再次进行小电流充放电三次；/n(4)进行组合出厂。/n

【技术特征摘要】
1.一种水系动力电池的化成方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将水系动力电池注入电解液后封口，在35～50℃的高温下搁置一定时间后，采用小电流进行充放电两次；
(2)在5～30℃下低温搁置一定时间，然后分选分级；
(3)再按照每10Ah补充1～2g电解液来补充增加电解液，然后再次进行小电流充放电三次；
(4)进行组合出厂。


2.根据权利要求1所述的水系动力电池的化成方法，其特征在于：步骤(1)中水系动力电池注入电解液为每1Ah注入2～4g电解液。


3.根据权利要求1所述的水系动力电池的化成方法，其特征在于：步骤(1)中搁置时间为6～24h，且每一批次的电池温度波动范围在±5℃内。


4.根据权利要求1所述的水系动力电池的化成方法，其特征在于：步骤(1)中小电流是0.05C～0.2C。


5.根据权利要求4所述的水系动力电池的化成方法，其特征在于：步骤(1)中充放电两次为：首次充放电时间为0.5～4h，第二次充放电时间为2～8h，且第二次充放电时间比第一次充...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志军，李建刚，尹路军，熊玮，李志锦，颜鲁敏，石志明，李伟，陈红艳，
申请(专利权)人：包头昊明稀土新电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15