[发明专利]提高锰酸锂锂离子电池系统耐浮充能力的方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锰酸锂锂离子电池系统提高耐浮充能力的方法。

背景技术

目前基站中使用的铅酸电池和锂电池采用的通行办法是，简单的把电池之间进行串联，未有外在的电池组管理系统BMS(Bttery ManagementSystern)对每一只电池的电压进行管理，只是通过供电设备输出电压，对电池系统的总压进行控制，这样就造成每一只电池均长期处于满电状态下，在此状态下不但损害电池的使用寿命，造成大量的电力浪费，而且存在一定的安全隐患。

电池循环寿命的降低主要是由于在满充电状态下，体系中的正负极和电解液组分处于不稳定状态，而正负极原材料以及电解质本身是通过氧化还原反应合成的，电池的高荷电态增加了这些电池内部电极上的副反应发生和电解液内部的副反应发生，结果容易造成电池内部正负极原材料结构的塌陷，和电解液的分解，导致电池的内部产气和电池的循环寿命降低。

发明内容

本发明的目的是通过内部增强正极电极材料结构稳定性以及设置外部电池防护电路的方法，内外结合使锂电池特别是锰酸锂电池具有较高的耐浮充能力，并提高了电池循环使用寿命25％～35％。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种提高锰酸锂锂离子电池系统耐浮充能力的方法，包括锰酸锂锂离子电池的制备以及电池外部保护电路的控制，在锰酸锂锂离子电池制备时，向正极物料中加入质量含量为0.5～15％的气相二氧化硅或三氧化二铝；锰酸锂锂离子电池组制备完成后，在电池组外部设置锂电池组管理系统，对电池进行间歇式浮充管理。

其中正极物料各组分的质量含量为正极活性物质锰酸锂75％～96％，导电剂0.5～15％，结构稳定剂0.5～15％，粘接剂2.5％～15％，各组分之和为100％；其中所述结构稳定剂为气相二氧化硅或三氧化二铝，优选含量为0.5～5％。

操作配料过程为：将各组分分别盛入到配料器皿中，然后统一放置到真空干燥烘箱中烘烤，烘烤结束后取出原材料放入到球磨机中进行预混料处理。

加料顺序为：锰酸锂→气相SiO₂或AL₂O₃，研磨，再加入导电剂，继续研磨。在研磨的同时开始制备粘接剂，把溶剂添加到真空混料机中，然后把计量好的粘接剂加入到其中搅拌处理。然后把所有混合完毕的原材料用配料器皿转移到已经制备好粘接浆料的真空搅拌设备中搅拌处理，搅拌结束后进行消除气泡处理。最后用涂布机制作电池正极。

负极物料的质量配比为：负极活性物质石墨75％～96％，导电剂：0.5～15％，增稠剂：0.5～15％，水性粘接剂：2.5％～15％。各组分之和为100％。

操作配料过程为：称取各组分分别盛入到配料器皿中。把水放入真空搅拌设备中，然后把计量过的增稠剂和水性粘接剂添加到其中，搅拌处理。粘接剂搅拌完毕，再把计量过的导电剂和石墨加入到料桶中，搅拌处理，搅拌结束后进行消除气泡处理。最后用涂布机涂覆到铜箔上作为电池负极。

正负极板制作完成后按现有常规方法进行焊极耳、封装、注液、化成等步骤最终制成成品电池组。具体工艺流程详见图3。

在外部电池防护电路方面，本发明通过锂电池组管理系统BMS(BtteryManagement Systerm)对电池实行间歇式浮充管理，避免了电池长期处于恒定电压浮充，对电池寿命带来的危害。具体间歇式浮充管理为：锰酸锂锂离子电池组制备完成并进行恒流-恒压(CC-CV)充电过程，然后通过BMS控制进入开路静置状态，直至容量减少至电池组充电限制电压初始容量的X％时(X为75～99，优选80～85)，由BMS控制重新进入补充电状态，补充电完成后再进入开路静置状态，依此循环；其中所述补充电状态采用恒流-恒压(CC-CV)两段式充电方法。

在锰酸锂锂离子电池组备电工作后，重新进行恒流-恒压充电过程，然后通过BMS控制进入开路静置状态，直至容量减少至电池组充电限制电压初始容量的X％时(X为75～99，优选80～85)，由BMS控制重新进入补充电状态，补充电完成后再进入开路静置状态，依此循环。补充电过程与对电池组进行CC-CV充电过程相同。具体的间歇式浮充管理过程详见图2。