[发明专利]锂离子电池组化成过程

说明书

一种对具有阳极(12)、阴极(16)、电解质(22)和隔离物(20)的锂离子电池(10)进行化成过程的方法，所述化成过程包括向电解质(22)中加入添加剂，以便改善在阳极(12)建立的固体电解质界面(24)，按第一预定充电率进行电池的第一次充电，进行按第一预定充电率对电池(10)放电/充电的循环，重复所述循环，直到在电池(10)的充电期间，循环最大dQ/dV峰值小于或等于预定dQ/dV为止，和按第二预定充电率把电池(10)充电到完全充电容量，所述第二预定充电率大于第一预定充电率。所述方法目的在于减小锂离子电池化成过程的持续时间，同时仍然获得在大量的充电/放电循环内表现出良好特性的电池组电池。

技术领域

本公开涉及锂离子电池组或电池，更具体地，涉及对这种电池组进行初始充电的改进的方法(化成过程)。

背景技术

锂离子电池组(lithium-ion battery)是一系列的可再充电电池组类型的一部分，其中锂离子在放电期间，从负电极向正电极移动，而在充电时，从正电极向负电极移动。

存在各种类型的锂离子电池组。阳极通常包含碳，而阴极包含锂化合物。阳极和阴极被由允许离子通过的多孔聚合物(比如微穿孔塑料片)构成的隔离物隔开。阳极、阴极和隔离物被浸入电解质中。

锂离子电池组是按照阴极材料分类的。

一旦锂离子电池组组装完毕，在电池组适合于使用之前，可使锂离子电池组经历至少一个精确控制的充电/放电循环，以激活工作材料。该步骤被称为化成过程(formationprocess)。所述化成过程提供电池组的初始完全充电。

在化成过程期间，在阳极上形成固体电解质界面(SEI)。SEI的形成对于锂离子电池组或电池(cell)的寿命是很重要的。

提出了用于锂离子电池组的初始充电(即，化成过程)的方法。

一般地，电池组是按恒定充电率充电的。充电率也被表示成C率，它表示1个小时内，等于电池组的容量的充电率或放电率。已发现在较小的C率下，最佳地形成SEI，这意味在延长的一段内时间内进行初始充电。实际上，按等于C/5的C率对电池组完全充电会用时约5个小时。电池组以较小的C率充电到电池组的完全充电电压，以便在第一次充电期间在碳阳极上形成SEI，然后使电池组在完全充电电压下保持恒定，直到电流低于阈值为止。随后使电池组休息2个小时，然后按较小的C率放电到预置电压，即，放电截止电压。该化成过程可被循环至少一次。

为了减小锂离子电池组的制造时间，提出了所谓的动态化成过程。在这样的过程中，按较小的C率对电池组充电，直到阳极上的SEI层形成的终止为止，对应于阈值电压值，随后，利用较大的C率把电池组充电到完全充电电压为止。例如，US 2015/060290公开了这样的化成规程，它仍然至少涉及至少两次把电池组充电到完全充电电压，和在电池的每个充电/放电之间，使电池休息2个小时，动态化成过程的总持续时间大于40小时。此外，需要按较小的C率把电池充电到的电压只有通过对要生产的每一新类型或类别的电池进行测试才能确定。实际上，该阈值电压值因电池类型而异。

另外，向电解质中加入了添加剂，以改善SEI的形成，于是增强阳极稳定性。

发明内容

目前，仍然期望的是减小化成过程的持续时间，同时得到在大量的充电/放电循环内表现出良好特性的电池组。

于是，按照本公开的实施例，提供一种对具有阳极、阴极、电解质和隔离物的锂离子电池进行化成过程的方法。所述方法包括：

-向电解质中加入添加剂，以便改善在阳极建立的固体电解质界面；

-按第一预定充电率进行电池的第一次充电，所述第一次充电包括：

o在第一次充电期间计算dQ/dV；

o在dQ/dV曲线中检测波峰；