【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，特别是涉及一种尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺。
技术介绍
1、受益于新能源汽车的快速发展，动力电池行业迎来快速增长期。锂离子电池因其高能量密度、无记忆效应、无污染、循环寿命长等优越特性是未来理想高能动力源。其中，高电压正极材料是当前的研究热点，尖晶石镍锰酸锂(lini0.5mn1.5o4)材料作为一种无机金属复合氧化物，具有突出的性能，如高电压平台(约4.7v)、高可逆容量(146.7mah/g)以及在高温下优异的循环稳定性。
2、在锂离子电池生产工艺中，化成工艺是极其重要的一步，该步骤主要对电芯进行首次充电过程，使锂离子电池活化。目前已有的认知是化成初期，随着sei膜的形成，会伴随产生气体的副反应；sei膜形成后，产气量减少，化成工艺通常在第一阶段(sei膜完整形成前)提供较大的负压，以将化成产气排出；在后续阶段只需要提供较小的负压将零星的产气排出即可。然而，这种传统的化成工艺不适用于高电压体系，在高电压体系下，正、负极材料与电解液会有大量副反应持续产气，而传统化成工艺不能将产气完全排净，从而导致负极界面产生黑斑，且在后续电芯循环过程中，还会致使电芯鼓胀，严重影响电池性能和使用寿命。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对如何提升电池性能的问题，提供一种尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺。
2、一种尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，采用分段负压化成，包括以下阶段：
3、第一阶段，包括以0.02c～0.05c恒流充电至15％soc～20％s
4、第二阶段，包括以0.05c～0.1c恒流充电至40％soc～45％soc，维持负压为-60kpa～-80kpa；
5、第三阶段，包括以0.05c～0.1c恒流充电至60％soc～65％soc，且电压为4.5v～4.9v，维持负压为-30kpa～-50kpa；以及
6、第四阶段，包括以0.05c～0.1c恒流充电至100％soc，维持负压为-80kpa～-100kpa，直至排气完全。
7、本专利技术技术方案的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺采用分段负压化成，一方面，化成工艺直至充电至100％soc，能够实现正极材料与电解液在高soc状态下充分反应，避免化成阶段反应不充分导致在尖晶石镍锰酸锂电池充放电循环过程中造成电池鼓包的问题；另一方面，采用上述分段负压化成，能够减少副反应的发生，使产气完全排净，防止负极界面产生黑斑，从而提高尖晶石镍锰酸锂电池的容量和循环寿命，提升电池性能。
8、在一个可行的实现方式中，进行分段负压化成前，还包括以下步骤：标定电芯产气量并与soc建立曲线关系，基于所述曲线关系确定所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段与所述第四阶段的电流与负压值。
9、在一个可行的实现方式中，所述标定电芯产气量并与soc建立曲线关系的操作为：以0.05c～0.1c恒流充电至100％soc，记录电芯产气量，得到电芯产气量与soc的曲线关系。
10、在一个可行的实现方式中，进行分段负压化成前，还包括如下步骤：将注液后的尖晶石镍锰酸锂电池进行静置。
11、在一个可行的实现方式中，所述静置的压力为负压，其中所述负压为-10kpa～-30kpa；所述静置的温度为常温或者高温，其中所述常温为18℃～30℃，所述高温为40℃～50℃；所述静置的时间为10min～30min。
12、在一个可行的实现方式中，所述第一阶段还包括如下步骤：恒流充电至15％soc～20％soc后，以0.05c～0.15c的电流放电至1％soc～5％soc，所述充电与所述放电的操作循环2次～5次。
13、在一个可行的实现方式中，所述第二阶段还包括如下步骤：恒流充电至40％soc～45％soc后，以0.05c～0.15c的电流放电至15％soc～20％soc，所述充电与所述放电的操作循环2次～5次。
14、在一个可行的实现方式中，所述第四阶段之后，还包括老化处理。
15、在一个可行的实现方式中，所述老化处理的操作为：在-20kpa～-40kpa负压条件下静置10min～30min。
16、在一个可行的实现方式中，所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段与所述第四阶段的温度为5℃～45℃。
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1.一种尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，采用分段负压化成，包括以下阶段：
2.根据权利要求1所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，进行分段负压化成前，还包括以下步骤：标定电芯产气量并与SOC建立曲线关系，基于所述曲线关系确定所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段与所述第四阶段的电流与负压值。
3.根据权利要求2所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，所述标定电芯产气量并与SOC建立曲线关系的操作为：以0.05C～0.1C恒流充电至100％SOC，记录电芯产气量，得到电芯产气量与SOC的曲线关系。
4.根据权利要求1所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，进行分段负压化成前，还包括如下步骤：将注液后的尖晶石镍锰酸锂电池进行静置。
5.根据权利要求4所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，所述静置的压力为负压，其中所述负压为-10Kpa～-30Kpa；所述静置的温度为常温或者高温，其中所述常温为18℃～30℃，所述高温为40℃～50℃；所述静置的时间为10min～30min。
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7.根据权利要求1所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，所述第二阶段还包括如下步骤：恒流充电至40％SOC～45％SOC后，以0.05C～0.15C的电流放电至15％SOC～20％SOC，所述充电与所述放电的操作循环2次～5次。
8.根据权利要求1所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，所述第四阶段之后，还包括老化处理。
9.根据权利要求8所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，所述老化处理的操作为：在-20Kpa～-40Kpa负压条件下静置10min～30min。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段与所述第四阶段的温度为5℃～45℃。
...【技术特征摘要】
1.一种尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，采用分段负压化成，包括以下阶段：
2.根据权利要求1所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，进行分段负压化成前，还包括以下步骤：标定电芯产气量并与soc建立曲线关系，基于所述曲线关系确定所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段与所述第四阶段的电流与负压值。
3.根据权利要求2所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，所述标定电芯产气量并与soc建立曲线关系的操作为：以0.05c～0.1c恒流充电至100％soc，记录电芯产气量，得到电芯产气量与soc的曲线关系。
4.根据权利要求1所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，进行分段负压化成前，还包括如下步骤：将注液后的尖晶石镍锰酸锂电池进行静置。
5.根据权利要求4所述的尖晶石镍锰酸锂电池的化成工艺，其特征在于，所述静置的压力为负压，其中所述负压为-10kpa～-30kpa；所述静置的温度为常温或者高温，其中所述常温为18℃～30℃，所述高温为40℃～50℃；所述静置的时间为10min～...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨增武，张雪，黄豪宇，陶威，
申请(专利权)人：苏州清陶新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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