[发明专利]一种锂离子电池注液后的静置方法

说明书

为提高电解液浸润程度，本发明记载了一种锂离子电池注液后的静置方法，包括以下步骤：步骤一：将注液后的锂离子电池在不高于60℃且不低于40℃下高温静置不超过16h、不少于4h；步骤二：将步骤一静置后的电池在不高于25℃且不低于电解液溶剂共熔点的温度下低温静置不超过16h、不少于4h；步骤三：当高温静置时间和低温静置时间总和≥20h，结束静置，否则执行步骤一，当高温静置总时间和低温静置总时间之和≥20h，结束静置，否则执行步骤二，静置总时间≥20h，结束静置，否则继续执行步骤一，进行下一个循环。本发明属于锂离子电池技术领域，通过高温和低温的交替静置，降低电池循环寿命加速衰减的风险，改善了锂硫电池的循环性能以及低温性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池注液后的静置方法。

背景技术

近年来，随着便携式电子设备、电动汽车、电网储能技术的快速发展，人们对高能量密度、长寿命、高安全性的电池和储能系统的需求越来越迫切。在已经商业化的电化学储能装置中，锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长等优点，成为了人们的最佳选择。

目前，在消费类电子产品领域，体系相对成熟的锂离子电池单体能量密度通常低于800Wh/L；在电动汽车领域，电池单体能量密度通常在400～600Wh/L，远低于汽油能够提供的能量密度。学术界与产业界也在加大投入，研究提高锂离子电池能量密度的方法，包括新材料、新体系的开发等。而新材料、新体系的研究与应用需要投入大量时间与资源，短期内尚没有成熟的方案推向市场。提高能量密度的另一个方法是使用现有材料体系，增大极片的压实密度，对材料的使用越来越极限。而增大极片压实密度的弊端也很明显：电解液在极片中浸润的难度大大增加。

商业化锂离子电池生产过程中，在注液工序完成后，需要将电池静置一段时间，以保证电解液在极片中充分浸润。浸润完成后才能进行化成工序。如果电解液浸润不良，导致一部分电极活性材料没有接触电解液从而无法有效利用，将造成电池寿命加速衰减等问题。锂离子电池正极活性材料通常为氧化物，硬度较大，增大极片压实密度几乎不会导致材料颗粒形变。而负极活性材料通常为石墨，硬度较小，增大极片压实密度会导致材料颗粒塑性形变，进而影响极片内部孔隙结构与分布。因此，电解液在负极浸润的难度往往大于在正极中浸润的难度，而浸润不良的负极在电池循环过程中通常会出现黑斑、析锂等现象，导致电池循环寿命加速衰减，同时还会带来安全隐患。

电解液在极片中浸润程度主要取决于电解液的流动性与毛细作用，受到多种因素的影响。其中最主要的影响因素包括温度、极片孔隙尺寸与分布、电解液表面张力。温度升高，电解液黏度下降，流动性增强，有利于浸润的进行。因此很多电池的生产过程中，电池注液后在高温环境静置，以促进电解液浸润。然而，对于毛细作用主导的小尺寸孔隙的浸润，高温环境是不利的。因为毛细作用与电解液表面张力成正比，而高温会导致电解液表面张力减小，从而减弱毛细作用。

毛细作用方程：

其中h表示液面能够爬升的高度，γ表示液体表面张力，θ表示液体表面对固体表面接触角，ρ表示液体密度，g表示重力加速度，r表示孔隙半径。

液体表面张力与温度的关系：

其中γ₀表示绝对零度时的表面张力，T表示温度，T_c表示临界温度，n是无量纲常数，对于有机物n大于1。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池注液后的静置方法，以提高电解液浸润程度，使商业化锂离子电池在较短时间内取得良好的浸润效果，降低电池循环寿命加速衰减的风险，降低安全风险。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种锂离子电池注液后的静置方法，具体包括以下步骤：