[发明专利]磷酸铁锂电池快速化成工艺

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂电池快速化成工艺。 

背景技术

锂离子电池的生产过程包括合浆、涂布、辊压、切片、叠片(卷绕)、组装、注液和化成等工序，其中化成是决定锂电池性能的很重要的一个环节。 

化成工序对锂电池的影响主要有：1，影响负极片SEI膜的形成，及其稳定性、致密性，进而影响到锂电池的循环性能；2，影响锂电池容量；3，不正确的化成工艺，会直接导致锂电池负极析锂，形成“锂枝晶”，这样就会严重威胁到锂电池的安全性能，会造成锂电池内部短路甚至爆炸。因此，化成工艺对锂电池的性能起到至关重要的作用。 

传统的化成工艺一般为：电池注液完成后，室温搁置2～3天，然后以极小电流(0.01C～0.1C)充电活化。传统化成工序一般至少耗时70h，这样就导致设备投入大、生产周期长、设备使用效率低、耗电量大等问题，严重影响到锂电池的生产效率。 

发明内容

本发明针对传统化成工艺耗时长、效率低的问题，公开了一种磷酸铁锂电池快速化成工艺，包括如下步骤： 

(1)电池组装完成后，抽真空分次注入电解液，封口； 

(2)将电池在恒温箱45～50℃下搁置8～12h，搁置过程中要翻动或转动电池，使电池的每个面均朝下放置一定时间； 

(3)搁置完成后，超声处理电池10～20min； 

(4)电池上柜，对其进行小电流阶梯式充电活化，外加间歇脉冲放电； 

(5)充电完成，在手套箱中对电池再进行放气、抽真空一次，然后封口，陈化，分容。 

步骤(4)中所述的小电流与脉冲充电方式为： 

①电池以0.1C～0.15C恒流充电至3.0V～3.2V，时间限制3～4h； 

②搁置5min； 

③电池以0.2C～0.3C恒流充电10min； 

④搁置3s； 

⑤脉冲放电2～3s； 

⑥搁置3s； 

⑦重复步骤③～⑥，至电池电压达到3.9V； 

⑧3.9V恒压充电，至电流降至第二阶段充电电流的10％。 

在所述步骤(3)与步骤(4)之间还要进行电池电压和内阻的测量，电压或内阻异常的电池不予上柜化成。 

优选的，步骤(3)所述超声处理中，超声处理设备的功率为80～100W，超声波的频率为10～20KHz。 

所述步骤(4)对电池充电过程中，在电池的两个最大面要施加0.5～1MPa压力。 

优选的，所述工步⑤中脉冲电流幅值为0.5C～1C。 

本化成工艺也适用于锰酸锂、钴酸锂或三元正极材料锂电池，只需相应改变步骤(4)中的充电终止电压。 

本发明具有如下有益效果： 

(1)本发明将注液后的电池在高温环境中搁置，且在搁置过程中对其进行翻动或转动，搁置完成后进行超声处理，可使电解液快速且充分浸润电池隔膜、正负极材料，避免电池在化成时出现未化成死区，影响电池容量； 

(2)本发明在电解液充分浸润基础上，使用相对较大电流充电方式，在充电过程中设置短时搁置与脉冲大电流放电，可及时消除大电流充电中出现的浓差极化与电化学极化，在保证电池性能的同时，大幅提高了化成效率； 

(3)本发明在电池化成过程中，对其两侧施加0.5～1MPa压力，可减弱极化现象，避免隔膜褶皱，减小未化成死区面积，一举多得； 

(4)本发明化成工艺用时不超过30h，与传统工艺的70h相比，节约了至少一半时间，用时短、耗能少、效率高，且锂电池性能保持良好。 

附图说明

图1为本发明实施例1与对比例1单体电池的循环性能对比图。 

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。 

实施例1 

本实施例以方形钢壳40Ah磷酸铁锂动力电池为例，具体化成步骤如下： 

(1)电池组装完成后，抽真空分3次注液，每次注液量110g，封口； 

(2)将电池在恒温箱45℃下搁置12h，搁置过程中每2h翻动一次电池，使电池的6个面均朝下放置2h； 

(3)搁置完成后，超声处理电池15min，超声处理设备的功率为100W，超声波的频率为15KHz； 

(4)测量电池电压和内阻，并记录，不符合要求的电池不予上柜化成； 

(5)电池上柜，按以下充电方式对其进行充电： 

①电池以5A电流恒流充电至3.2V，时间限制3h；