【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池领域，具体地，本专利技术涉及一种磷酸铁锂电芯化成方法。
技术介绍
1、锂离子电池作为新一代绿色高能环保电池，在生活和生产中有着广泛的应用，已成为二次电池的重点发展对象。锂离子电池的生产工艺中，化成是极其重要的步骤，该步骤主要包括电芯注液后的预化成、化成老化、化成满充，该过程将激活电池中的活性物质，使锂离子电池活化；与此同时，电解液溶剂和锂盐发生副反应，会在锂离子电池的负极形成一层固体电解质相界面(sei)膜。这层膜会阻止副反应的进一步发生，进而减少锂离子电池中锂含量的损失，因此其对锂离子电池的初始容量损失、内阻、循环寿命、低温性能、高温存储等有着重要影响。
2、化成工艺不同形成的sei膜状态不同，不同sei膜状态对电池的性能有不同的影响，因此不同的化成工艺对锂离子电池性能有不同的影响。不同化成工艺主要包括化成充电电流不同、化成充电soc(state of charge，电池荷电状态，也叫剩余电量)不同、化成老化时间和温度不同等。
3、预化成充电电流过大，电芯产气过快导致内部存在大量气体存在极片中,影响界面平整造成循环跳水；预化成充电soc过低，sei膜不够致密，造成性能下降；预化成充电soc过高，导致sei膜过厚，电芯首效降低不可逆容量损失加大；老化时间过低，sei膜不稳定造成电芯性能劣化；化成温度过低，电解液黏度增大，锂离子扩散速率降低，sei膜的组成成分及分布不均匀，造成电芯性能劣化，化成温度过高，电解液组分的分解程度加剧，sei膜的部分组分会发生分解，造成电芯不可逆容量损失加大。
技术实现思路
1、专利技术人发现，现有技术(cn111106405a)公布了一种储能用方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，该方法采用高温负压恒功率化成方式，提升了储能磷酸铁锂电池化成sei成膜稳定性，但由于恒功率充电过程电压不断上升，电流为逐渐减小的趋势，而化成初期产气量最大，该方法在初期电流大产气剧烈，存在嵌锂不良风险且流程时间较长；现有技术(cn114388865a)中公布了一种化成方法，该方法采用恒流充电预化成，但其截止soc为28.0％-32.0％较低，形成的soc不够致密。
2、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种可形成稳定、致密度适宜的sei同时电芯不可逆容量较低的化成工艺。
3、在本专利技术的一方面，本专利技术提出了一种磷酸铁锂电芯的化成方法。根据本专利技术的实施例，所述磷酸铁锂电芯的化成方法包括：第一阶段化成前预处理、第二阶段电芯预化成、第三阶段电芯化成老化以及第四阶段电芯化成满充，所述第二阶段电芯预化成采用阶梯恒流充电至60％-75％soc，其中阶梯恒流充电分三步，第一步恒流充电电流≤第二步恒流充电电流≤第三步恒流充电电流。该方法所需要的时间短，且形成致密的sie膜。此外，第四阶段电芯化成满充采用大电流恒流恒压满充，缩短流程时间，且逐渐增大电流使形成的sei膜满足致密到疏松的过渡，最终形成的sie膜既满足致密及稳定的同时具有高的离子迁率，电芯低温性能、高温存储、循环性能优异。根据本专利技术的实施例，上述磷酸铁锂电芯的化成方法还可以进一步包括如下附件技术特征至少之一：
4、根据本专利技术的实施例，所述第一阶段化成前预处理是通过如下方式进行的：
5、1)电芯一次注液；
6、2)将注液后的磷酸铁锂电池注液口进行塞胶钉处理，并将电池置于高温房中高温浸润。
7、根据本专利技术的实施例，所述高温房的温度为45±3℃。
8、根据本专利技术的实施例，所述浸润的时间为12-48h。
9、根据本专利技术的实施例，所述第二阶段电芯预化成是通过如下方式进行的：
10、1)第一阶段化成前预处理后的产物进行抽真空处理；
11、2)按照预化成工步进行阶梯恒流充电。
12、根据本专利技术的实施例，所述真空处理的真空值-85±5kpa。
13、根据本专利技术的实施例，所述真空处理的温度为45±3℃。
14、根据本专利技术的实施例，所述第三阶段电芯化成老化中电芯的温度为45±3℃。
15、根据本专利技术的实施例，所述第三阶段电芯化成老化的时间为24±2h。
16、根据本专利技术的实施例，所述所述第一步恒流充电电流为0.05-0.1c。在此充电电流下形成致密的sei膜，同时产生大量气体在负压下被排出。
17、根据本专利技术的实施例，所述第二步恒流充电电流为0.1-0.2c。在此条件下sei膜不断生成加厚，同时相比第一阶段增大电流可节约时间。
18、根据本专利技术的实施例，所述第三步恒流充电电流为0.2-0.3c。对应soc需在60-75％soc范围截止，在此条件下形成的sei膜稳定且致密。
19、根据本专利技术的实施例，所述阶梯恒流充电分三步，每一步之间间隔5-10min。
20、根据本专利技术的实施例，所述第四阶段电芯化成满充是通过恒流恒压满充进行的。
21、根据本专利技术的实施例，所述恒流恒压满充的充电倍率为0.5-1c。
22、根据本专利技术的实施例，所述恒流恒压满充的截止电压3.65v。
23、根据本专利技术的实施例，所述恒流恒压满充的截止电流0.05c。
24、根据本专利技术的实施例，所述第四阶段电芯化成满充的环境温度为20-40℃。
25、根据本专利技术的实施例，由于预化成形成的sei膜过度致密会影响反应过程中锂离子的传输，因此需要逐渐增大电流使形成的sei膜满足致密到疏松的过渡，同时大电流可以节约时间。
26、在本专利技术的另一方面，本专利技术还提出了一种磷酸铁锂电芯。根据本专利技术的实施例，所述磷酸铁锂电芯是通过前面所述的方法制备的。
27、在本专利技术的另一方面，本专利技术还提出了一种锂电池。根据本专利技术的实施例，所述锂电池包括前面所述的磷酸铁锂电芯。
28、在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种磷酸铁锂电芯的化成方法。根据本专利技术的实施例，所述磷酸铁锂电芯的化成方法，分四个阶段对锂离子电池进行化成，第一阶化成前预处理；第二阶段电芯预化成，第三阶段电芯化成老化，第四阶段电芯化成满充，具体操作步骤如下：
29、第一阶段：
30、s1：电芯一次注液；
31、s2：将注液后的磷酸铁锂电池注液口进行塞胶钉处理，并将电池置于高温房中高温浸润，环境温度45±3℃，静置时间12-48h；
32、第二阶段：
33、s3：将预处理完毕的电芯拔除胶钉，上化成柜抽真空，真空值-85±5kpa，环境温度45±3℃；
34、s4：按照预化成工步进行阶梯恒流充电；
35、第三阶段：
36、s5：电芯45±3℃，静置24±2h；
37、第四阶段：
38、s6：二次注液；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，包括：第一阶段化成前预处理、第二阶段电芯预化成、第三阶段电芯化成老化以及第四阶段电芯化成满充，所述第二阶段电芯预化成采用阶梯恒流充电至60％-75％SOC，其中阶梯恒流充电分三步，第一步恒流充电电流≤第二步恒流充电电流≤第三步恒流充电电流。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述第一阶段化成前预处理是通过如下方式进行的：
3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述第二阶段电芯预化成是通过如下方式进行的：
4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述第三阶段电芯化成老化中电芯的温度为45±3℃；
5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述第一步恒流充电电流为0.05-0.1C；
6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述阶梯恒流充电分三步，每一步之间间隔5-10min。
7.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述第四阶段电芯化成满充是通
8.根据权利要求7所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述恒流恒压满充的充电倍率为0.5-1C；
9.一种磷酸铁锂电芯，其特征在于，所述磷酸铁锂电芯是通过权利要求1-8任一项所述的方法制备的。
10.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括权利要求9所述的磷酸铁锂电芯。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，包括：第一阶段化成前预处理、第二阶段电芯预化成、第三阶段电芯化成老化以及第四阶段电芯化成满充，所述第二阶段电芯预化成采用阶梯恒流充电至60％-75％soc，其中阶梯恒流充电分三步，第一步恒流充电电流≤第二步恒流充电电流≤第三步恒流充电电流。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述第一阶段化成前预处理是通过如下方式进行的：
3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述第二阶段电芯预化成是通过如下方式进行的：
4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电芯的化成方法，其特征在于，所述第三阶段电芯化成老化中电芯的温度为45±3℃；
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【专利技术属性】
技术研发人员：毛振强，张羽听，朱艳军，
申请(专利权)人：安徽得壹能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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