[发明专利]锂离子电池单体及其化成方法

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，公开了一种锂离子电池单体及其化成方法，其中，所述锂离子电池单体包括阳极、阴极、隔膜、电解液和封装材料，阳极容量A与阴极容量B的比值为0.7‑1。该锂离子电池单体具有高能量密度、高功率密度、电池内阻低、优异快充性能和长循环寿命，适合高倍率工况下长期使用；采用该化成方法在电池化成时最高截止容量按阳极容量截止，其能够有效地提高了电池化成过程的安全性；以及经该化成方法后的锂离子电池的内阻小，在5C充放电循环500次容量保持80％以上，以及5C快充结束后电池表面温度低，能够有效减少快充过程中的发热。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池单体及其化成方 法。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，近年来市场对锂离子电池快充性能需求日 益强烈。

传统锂离子电池在较低倍率下进行充电时，阴极材料中的锂离子可以充 分脱出，并嵌入到阳极材料结构中。在电池设计时，为防止充电过程中阳极 表面锂枝晶析出，阳极容量与阴极容量平衡比大于1。以无定形碳或包含无 定形碳的材料为阳极的锂离子电池适合在大倍率下充电，在大倍率充电条件 下，电池的极化不可避免，因此阴极材料中的锂离子不可全部脱出，并嵌入 到阳极材料结构中。按传统电池设计以无定形碳或包含无定形碳的材料为阳 极的快充型锂离子电池时，阳极容量与阴极容量平衡比大于1会造成电极厚度增加、电池温升高、快充效果减弱等弊端。

锂离子电池化成过程，也叫预充过程或首次充电过程，是指将电池在无 电状态下充电，使之成为带电的原电池。化成是锂电池生产过程中必不可少 的一道工序，其对锂电池性能的优劣起着至关重要的作用。特别是对于软包 锂电池，化成不但有激活电池材料、改善锂电池界面、自放电、循环等作用， 还具有增强电芯硬度、整形等功能。传统的热压化成工艺存在发软、析锂等 问题。

CN102916224A公开了一种锂离子电池化成方法，所述锂离子电池所使 用的阳极活性物质包括无定形碳材料，所述化成方法至少包括充电和静置两 个步骤，其特征在于：所述锂离子电池的电池平衡比为(1.04-1)：1，所述 电池平衡比的计算公式为(A_c×A_w)/(C_c×C_w×C_f×A_f)，其中，A_c为阳极 活性物质的首次充电克容量，单位为mAh/g，A_w为阳极活性物质的质量， 单位为g，C_c为阴极活性物质设计电压下的首次放电克容量，单位为mAh/g， C_w为阴极活性物质的质量，单位为g，C_f为阴极活性物质的首次充放电效率， A_f为阳极活性物质的首次充放电效率；首次充电化成结束时阳极电位在 0.03-0V之间。

CN102916224A首次化成结束时阳极电位控制在0.03-0V之间，能够提 前将无定形碳材料的一些不可逆活性点充分消耗，在阳极表面形成完整的 SEI膜，改善电池的高温存储性能。但是在电池设计时，阳极容量与阴极容 量平衡比大于1，更加适应较低倍率充电，用于高倍率快速充电时，会带来 电极厚度增加、内阻增加、快充效果减弱等弊端。

因此，为了克服传统高功率锂离子电池设计带来的电极厚度增加、内阻 增加、快充效果减弱的缺陷问题，有必要研究和开发适用于高倍率快速充电 的锂离子电池和化成方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统高功率锂离子电池设计带来的电极厚度 增加、内阻增加、快充效果减弱的缺陷问题，提供一种锂离子电池单体及其 化成方法，该锂离子电池单体的阳极容量A与阴极容量B的比值为0.7-1， 具有优异快充性能和长循环寿命；采用该化成方法在电池化成时最高截止容 量按阳极容量截止，其能够有效地提高了电池化成过程的安全性；以及经该 化成方法后的锂离子电池的内阻小，5C充电容量保持率75％以上，在5C充 放电循环500次容量保持80％以上，以及5C快充结束后电池表面温度低， 能够有效减少快充过程中的发热。