锂离子电池化成工艺及锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于锂电池化成工艺领域，具体涉及一种锂离子电池化成工艺及锂离子电池。电池化成工艺包括下述步骤：S1：预化：实行阶梯充电至100％SOC；0.2C

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池化成工艺及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂电池化成工艺领域，具体涉及一种锂离子电池化成工艺及锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着电动汽车技术水平不断发展，行业内对锂离子单体电芯的能量密度有着越来越高的要求，业内多家电池企业选用了三元/硅碳的高能量密度配方。硅碳材料克容量高，适用于锂离子电池负极，但也有着其不可克服的缺点：单质硅充放电时高达300％的体积膨胀。在充放电过程中硅碳颗粒不断膨胀/收缩，新鲜界面持续暴露，造成表面的SEI膜反复成形/破裂/再成形。由于SEI膜的形成过程会消耗活性锂离子，反复形成SEI膜会导致锂离子电池中活性锂持续损失，影响电池的容量发挥，及常温循环、高温循环等性能。
[0003]现用的锂离子电池化成工艺通常为：
①
预化：0.33C恒流充电至65％SOC；
②
除气degas工艺；
③
主化：0.5C恒流恒压充电至100％SOC；
④
高温老化；
⑤
分容，挑选数据异常电芯。此化成工艺用于硅碳负极，缺点十分明显：
①
预化时电流选择过大，生成的SEI膜结构不致密，机械性能较差，在常规的石墨负极材料够用，但不适用于硅碳高膨胀材料负极；
②
预化至65％SOC，此时SEI膜已基本形成。但对于硅碳负极来说，此时硅碳负极体积膨胀未达到最大，经过排气后再进行主化，硅碳颗粒继续膨胀，会对预化时已形成的SEI膜造成一定程度的破坏；
③
主化后进行100％SOC满电老化，硅碳负极在满电状态下发生最多的副反应，副反应的发生有损于电芯的循环寿命；
④
老化采用高温工艺，温度越高，副反应发生就越剧烈，同样有损于电芯的循环寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种锂离子电池化成工艺及锂离子电池。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种锂离子电池化成工艺，包括下述步骤：
[0007]S1：预化：实行阶梯充电至100％SOC；0.2C
‑
0.4C恒流放电至25％ SOC
‑
35％SOC；
[0008]S2：第一次排气；
[0009]S3：主化：0.2C
‑
0.4C恒流放电至0％SOC，0.2
‑
0.4C恒流恒压充电至100％SOC，0.2C
‑
0.4C放电至25％ SOC
‑
35％SOC；
[0010]S4：第二次排气；
[0011]S5：老化；
[0012]S6：分容，挑选数据异常电芯。
[0013]优选的，步骤S1中阶梯充电的电流小于等于0.2C，阶梯充电的电流依次增大。
[0014]优选的，步骤S1中的阶梯充电的步骤为：0.01C
‑
0.03C恒流充电40分钟
‑
80分钟，0.03C
‑
0.1C恒流充电80分钟
‑
100分钟,0.1
‑
0.2C恒流恒压充电至100％SOC。
[0015]优选的，步骤S1中的阶梯充电的步骤为：0.02C恒流充电60分钟，0.05C恒流充电90分钟,0.1C恒流恒压充电至100％SOC。
[0016]优选的，步骤S1中0.33C恒流放电至30％SOC。
[0017]优选的，步骤S3中，主化的步骤为0.33C恒流放电至0％SOC，0.33C恒流恒压充电至100％SOC，0.33C放电至30％SOC。
[0018]优选的，步骤S5老化的温度为10
‑
30℃，老化时间为48
‑
72h。
[0019]优选的，所述的锂离子电池的负极为硅碳负极。
[0020]优选的，硅碳负极中硅的形式为单质硅Si，Si
‑
C(碳包覆硅)化合物，SiO
‑
C(碳包覆氧化硅)化合物的一种或者至少两种混合；
[0021]优选的，硅碳负极中硅含量≤20％；
[0022]优选的，硅碳负极中硅含量为11％。
[0023]本专利技术还包括一种所述的化成工艺得到的锂离子电池。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术的锂离子电池化成工艺在预化步骤中采用了小电流充电的流程，引起的极化较小，利于形成致密、机械性能好的SEI膜，对硅碳材料来说，能够一定程度上缓解由充电膨胀造成的SEI膜破裂；
[0026]同时，预化时将电芯充至100％SOC，此时硅碳颗粒能够得到最大程度的膨胀，在第一次充电时候暴露尽量多的界面，在暴露界面上成膜，能够有效预防后续不断暴露新界面，不断成膜消耗活性锂离子的情况；
[0027]再者流程分别进行了两次排气工艺，将预化和主化产生的气体都可以排除干净，利于电芯保持紧密贴合的界面；老化步骤流程采用了常温，低SOC老化，大大减少了锂电池中副反应的发生，进而提高电芯的克容量发挥，循环寿命等性能。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1以及对比例的常温循环性能图。
具体实施方式
[0029]为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0030]实施例1：
[0031]一种锂离子电池(硅碳负极中硅含量为11％)化成工艺的具体步骤为：
[0032]S1：预化：实行阶梯充电。0.02C恒流充电60分钟(可以在40分钟
‑
80分钟内调整)，0.05C恒流充电90分钟(可以在80分钟
‑
100分钟内调整),0.1C恒流恒压充电至100％SOC；0.33C恒流放电至30％SOC；
[0033]S2：第一次排气；
[0034]S3：主化：0.33C恒流放电至0％SOC，0.33C恒流恒压充电至100％SOC，0.33C放电至30％SOC；
[0035]S4：第二次排气；
[0036]S5：常温25℃(可以在10℃
‑
30℃中间调整)老化72h(可以在24h
‑
72h之间调整)；
[0037]S3：分容，挑选数据异常电芯。
[0038]实施例2
[0039]一种锂离子电池(硅碳负极中硅含量为11％)化成工艺的具体步骤为：
[0040]S1：预化：实行阶梯充电。0.01C恒流充电60分钟，0.03C恒流充电90分钟,0.05C恒流恒压充电至100％SOC；0.2C恒流放电至35％SOC；
[0041]S2：第一次排气；
[0042]S3：主化：0.2C恒流放电至0％SOC，0.2C恒流恒压充电至100％SOC，0.2C放电至30％SOC；
[0043]S4：第二次排气；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池化成工艺，其特征在于，包括下述步骤：S1：预化：实行阶梯充电至100％SOC；0.2C
‑
0.4C恒流放电至25％SOC
‑
35％SOC；S2：第一次排气；S3：主化：0.2C
‑
0.4C恒流放电至0％SOC，0.2
‑
0.4C恒流恒压充电至100％SOC，0.2C
‑
0.4C放电至25％SOC
‑
35％SOC；S4：第二次排气；S5：老化；S6：分容，挑选数据异常电芯。2.根据权利要求1所述的锂离子电池化成工艺，其特征在于，步骤S1中阶梯充电的电流小于等于0.2C，阶梯充电的电流依次增大。3.根据权利要求1所述的锂离子电池化成工艺，其特征在于，步骤S1中的阶梯充电的步骤为：0.01C
‑
0.03C恒流充电40
‑
80分钟，0.03C
‑
0.1C恒流充电80
‑
100分钟,0.05
‑
0.2C恒流恒压充电至100％SOC。4.根据权利要求1所述的锂离子电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洁，宁峰，陈超，
申请(专利权)人：力神青岛新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：