[发明专利]一种锂离子电池的化成分容方法

说明书

本申请公开了一种锂离子电池的化成分容方法，所述方法包括：两阶段充电步骤，所述两阶段充电分别以0.2C以下和0.5C以上的电流依次恒流充电至40％～65％荷电状态；老化步骤，所述老化步骤未在环境温度下静置24～48小时；和第一次充放电循环步骤，在环境温度下以0.7～1.0C进行所述第一次充放电循环，并最终充电至30％～80％荷电状态。稳固的SEI膜，进一步提高了SEI膜的浸润性能和电导率，增强了电芯对电解液的保液量，从而提高了锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的制造领域，具体涉及锂离子电池的化成分容工艺方法。

背景技术

锂离子电池作为目前最主要的新能源产品之一，其具有倍率性能高、循环性好、安全、环保等优点。在锂离子电池的制程工艺中，组装结束的锂离子电芯需要经过化成，而化成效果的好坏将直接影响锂离子电池后期使用过程中的循环寿命以及其他性能。为了改善包括电解液浸润、形成致密的SEI膜以及减小产气等化成效果，已经采取了多种化成工艺。

为了解决采取小电流预充电方法耗时长的问题，已开发出多阶段从小电流逐步替换为大电流充电的工艺方法。例如，CN102299385A中公开了一种定时抽真空的两阶段化成方法，其中在第一阶段采用0.1C以下的小电流，而第二阶段采用高至1C的大电流；CN107768723A中公开了一种在负压下逐步增大电流的三阶段化成方法。这些化成方法兼顾了小电流预充电形成致密SEI膜以及大电流加速化成和利于电解液浸润的优点，并通过负压来加速排气，在一定程度上改进了化成的效果。

CN105870508A中公开了一种在35～55℃的升高温度和抽真空的条件下进行的两阶段或三阶段充电的化成方法。CN10678514A中公开了一种四阶段充电的化成方法，其中各阶段的温度逐步升高，最终达到80～90℃，充电电流也逐步升高。这样的方法有利于防止电池鼓胀。然而也有研究表明，高温容易形成LiF并在负极表明沉积，阻碍锂离子的迁移(D.Aurbanch et al.,Review on electrode-electroyte solution interactions,related to cathode materials for Li-ion batteries[J].J.Power Sources,2007(2):491-499)。还有研究认为30℃是最佳的预充电温度。

由于锂离子电池的广泛使用，特别是作为清洁能源在电动汽车中的应用，产生了不断提高的性能需求，因此仍需要进一步改进锂离子电池的化成工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种高效锂离子电池化成分容工艺方法，在保证化成效果的前提下改善电解液的浸润效果并形成稳固SEI膜。

为达到上述目的，本发明提供了一种锂离子电池的化成分容方法，所述方法包括：两阶段充电步骤，所述两阶段充电分别以0.2C以下和0.5C以上的电流依次恒流充电至40％～65％荷电状态；老化步骤，所述老化步骤未在环境温度下静置24～48小时；和第一次充放电循环步骤，在环境温度下以0.7～1.0C进行所述第一次充放电循环，并最终充电至30％～80％荷电状态。

根据本发明的方法，在分别以小电流和大电流进行的两阶段充电至大约半饱和荷电状态(SOC)后，进行老化，并进一步包括一个充放电循环的步骤。由于增加了一次常温满充满放的充放电循环，可进一步增强电芯对于电解液的保液量，进一步改善电解质对电极活性物质的浸润。此外，该充放电循环对于易产气的体系可进一步促进封口前产气作用，有效减少后期电芯循环使用过程中的膨胀。

根据一种具体实施方式，例如对于三元锂离子电池，所述第一次充放电循环步骤包括：以0.7～1.0C恒流恒压充电至4.2V，截止电流0.05C；以0.7～1.0C恒流放电至2.8V；和以0.7～1.0C恒流充电至3.6V。对于其他类型的电池，可根据具体材料体系确定充放电的截止电压。