一种解决电池产气的化成方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种解决电池产气的化成方法。该化成方法包括(1)第一阶段：以第一电流对电池预充电；(2)第二阶段：以第二电流恒流充电第一电压；再恒压充电；其中，第一电压为3.8

【技术实现步骤摘要】
一种解决电池产气的化成方法


[0001]本专利技术属于电池制备
，具体涉及一种解决电池产气的化成方法。

技术介绍

[0002]在锂离子电池首次充电过程中，有机电解液会在石墨等负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，永久地消耗大量来自正极的锂，造成首次循环的库仑效率(ICE)偏低，降低了锂离子电池的容量和能量密度。在储能体系中，从长循环容量衰减失效分析可知，活性锂的损失是导致循环寿命短的重要因素。为了解决这些问题，人们研究了“预锂化”技术。在众多预锂技术中，在正极添加富锂铁酸锂作为补锂剂，弥补活性锂的损失，凭借其与现有产线适配度高，成本相对较低，经济效益好等优点，成为最有望实际应用的方法。但是添加补锂剂补锂的同时还会引发一系列产气问题。
[0003]富锂铁酸锂作为锂离子电池补锂剂在首圈释放活性锂包括两个阶段，第一个阶段为两相反应，反萤石Li5FeO4转变为赝立方结构Li3FeO
3.5
，第一个充电平台一般在3.5
‑
4.0V(Li5FeO4→
2Li
+
+2e
‑
+Li3FeO
3.5
+0.25O2)。第二个阶段为单相反应，赝立方Li3FeO
3.5
转变为另一个赝立方LiFeO2，同时从Fe
‑
O框架中释放出一个O2，第二个充电平台在4.0V左右(Li3FeO
3.5
→
2Li
+
+2e
‑
+LiFeO2+0.75O2)。通过同行业研究人员的共同研究努力，目前已经可以确定富锂铁酸锂作为锂离子电池补锂剂，在第二个阶段释放锂时会同时释氧，氧气会导致电解液成分中的碳酸乙烯酯(EC)氧化分解生成二氧化碳和水，从而引发一系列产气反应(LiPF6→
LiF+PF5；PF5+H2O
→
HF+PF3O；Li2CO3+2HF
→
2LiF+H2CO3；H2CO3→
H2O+CO2；H2O+e
‑
→
OH
‑
+1/2H2；OH
‑
+Li
+
→
LiOH；LiOH+Li
+
+e
‑
→
Li2O+1/2H2)，释放大量二氧化碳和氢气，导致电池鼓胀，阻碍了富锂铁酸锂作为锂离子电池补锂剂的应用。富锂铁酸锂作为锂离子电池补锂剂在第二个阶段释放的活性锂占总补锂量40
‑
50％左右，因此这阶段的补锂量对其补锂效率影响很大，不可忽略。而LFO在这个化成阶段释大量的氧，氧化电解液，导致后续高温静置、分容产气严重。
[0004]化成工序是影响锂离子电池后续性能的重要且复杂的生产工艺，锂离子电池在化成过程主要是在负极材料表面生成致密的固体电解质界面膜，其界面的质量和稳定性是电池性能的保障，同时在化成阶段，特别是在高电压小电流的恒压阶段，不可避免的会发生电解液的副反应，影响电池的性能。现有技术提供的化成工序仍存在产气等问题，此外还会导致电解液产生大量副反应。针对上述问题，一般采用添加除水除氧剂或者改进化成工序这两种方法克服化成工序带来的问题。添加除水除氧剂效果不明显，如何改进化成工序成为研究重点内容。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中电池添加补锂剂后存在产气严重等问题，现有技术的化成工序仍不能解决产气，还会导致电解液产生大量副反应等缺陷，从而提供一种解决电池产气的化成方法。
[0006]为此，本专利技术提供了以下技术方案。
[0007]本专利技术提供了一种解决电池产气的化成方法，包括以下步骤：
[0008](1)第一阶段：以第一电流对电池预充电；
[0009](2)第二阶段：以第二电流恒流充电第一电压；再恒压充电；其中，第一电压为3.8
‑
3.85V；
[0010](3)第三阶段：以第三电流充电至第二电压；再恒流放电至第一电压；再恒流充电至第二电压；其中，所述第三电流为1
‑
3C；
[0011](4)第四阶段：以第二电流放电。
[0012]所述步骤(2)，所述第二阶段中，恒压充电至电流为0.01
‑
0.05C。
[0013]所述第二电流为0.1
‑
0.33C；
[0014]优选地，所述第二电压为4.3
‑
4.5V。
[0015]所述第一电流为0.02
‑
0.1C。
[0016]所述化成方法是在30
‑
45℃下进行的。
[0017]所述电池为添加补锂剂的电池。
[0018]所述电池为锂离子电池。
[0019]所述电池为添加补锂剂的锂离子电池。
[0020]所述补锂剂为铁酸锂和/或镍酸锂。
[0021]所述第一阶段：以第一电流对电池预充电至50％
‑
70％SOC。
[0022]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0023]1.本专利技术提供的解决添加锂离子电池产气的化成方法，该化成方法包括(1)第一阶段：以第一电流对电池预充电；(2)第二阶段：以第二电流恒流充电第一电压；再恒压充电；其中，第一电压为3.8
‑
3.85V；(3)第三阶段：以第三电流充电至第二电压；再恒流放电至第一电压；再恒流充电至第二电压；其中，所述第三电流为1
‑
3C；(4)第四阶段：以第二电流放电。该化成方法一方面可以提升补锂剂发挥的效率，另一方面在保证补锂剂补锂效率的前提下，有效解决了添加补锂剂后的产气问题，减少了电解液出现的副反应。该化成方法在第二阶段充电至第二电压3.8
‑
3.85V，再进行恒压充电，可以避免补锂剂释放氧气后，再出现现有技术中高电压(高于4.3V)恒压至小电流持续时间较长，不断引发大量副反应产气的现象；第二阶段将满充的恒压阶段调至补锂剂分解的第二平台前(即恒压阶段低于4.0V)，在补锂剂大量释氧前在第二电压3.8
‑
3.85V恒压充电逐渐减小电流至0.01
‑
0.05C，保证体系克容量充分发挥前提下，有效减少了释锂时体系中电解液被氧化发生的副反应。以第三电流(即大电流1
‑
3C)反复充电至补锂剂能够充分释锂的高电压，极大提升了补锂剂发挥的效率，提升了电池的容量、能量密度和循环寿命等性能。
[0024]进一步地，本专利技术第二阶段还包括了恒压充电至电流为0.01
‑
0.05C，可以保证体系克容量充分发挥，尽可能地激活正极中的锂离子，提高材料的使用效率。第三阶段还包括充电至第二电压，恒流放电至第一电压，再恒流充电至第二电压，可以使补锂剂完全发挥。
[0025]2.本专利技术提供的解决添加锂离子电池产气的化成方法，该化成方法第二阶段，以小电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种解决电池产气的化成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)第一阶段：以第一电流对电池预充电；(2)第二阶段：以第二电流恒流充电第一电压；再恒压充电；其中，第一电压为3.8
‑
3.85V；(3)第三阶段：以第三电流充电至第二电压；再恒流放电至第一电压；再恒流充电至第二电压；其中，所述第三电流为1
‑
3C；(4)第四阶段：以第二电流放电。2.根据权利要求1所述的化成方法，其特征在于，所述步骤(2)，所述第二阶段中，恒压充电至电流为0.01
‑
0.05C。3.根据权利要求1或2所述的化成方法，其特征在于，所述第二电流为0.1
‑
0.33C；优选地，所述第二电压为4.3
‑
4.5V。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的化成方法，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘圆圆，邹枫，唐子轩，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：