[发明专利]锂离子电池的化成方法、化成系统、锂离子电池和电动车辆

说明书

本发明公开了一种锂离子电池的化成方法、化成系统、锂离子电池和电动车辆，涉及锂离子电池技术领域。锂离子电池的化成方法包括以下步骤：将待化成裸电芯并联叠放，每两个并联叠放的裸电芯之间紧贴设置至少一个补锂电极；化成时，先用连接在一起的补锂电极和连接在一起的裸电芯负极对裸电芯进行一次充电，再用连接在一起的裸电芯正极和连接在一起的裸电芯负极对裸电芯进行二次充电和放电，得到化成后的电芯。本发明通过统一集中化成，提高了电芯的一致性，并通过在叠放的裸电芯之间紧贴设置至少一个补锂电极，补充形成SEI膜需要的锂源，提高了首次库伦效率和能量密度，部分利用了补锂电极中的锂源，化成效率高，电池的循环寿命也得以提高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池的化成方法、化成系统、锂离子电池和电动车辆。

背景技术

化成是对锂离子电池进行第一次充电的过程，其作用是将其内部正负极物质激活，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能。在锂离子电池的化成过程中，会在电池内发生电化学反应，在碳负极与电解液的相界面上、形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，即固体电解质界面膜(Solid Electrolyte Interface，SEI膜)，SEI膜具有固体电解质性质，是良好的电子绝缘体，能够有效的降低内部的短路概率，改善自放电；SEI膜对负极材料会产生保护作用，防止溶剂分子的共嵌入，提高电极的循环寿命。

但形成SEI膜会消耗电池中有限的锂离子，造成化成后的电池首次循环效率偏低，限制了锂离子电池能量密度的提升。对碳材料掺杂或表面处理、使用含有离子液体的锂离子电池电解液与石墨类材料构成电极系统、先在负极片上沉积一层稳定SEI膜而后组装电池的方法虽然在一定程度上可以提高锂离子电池可逆容量和首次充放电效率，但是这些方法操作繁琐、成本高，不宜大规模进行。目前也有通过额外的外电极来补充消耗的锂源，但由于外电极距离电池的负极较远，锂离子在电解液中的迁移受限，造成化成效率低，电池首次循环效率和能量密度的提升受限，而且形成的SEI膜不均匀，影响电池的循环寿命。

此外，化成过程本身不易控制，得到的不同电池在性能上(首次库伦效率和循环寿命)相差较大，造成电池之间的一致性差。此外，在大电流充放电时，会容易造成电池析锂、鼓壳等，影响电池的安全。

因此，所期望的是提供一种新的锂离子电池的化成装置和方法，其能够解决上述技术问题中的至少一个。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池的化成方法，能够缓解上述技术问题中的至少一个，化成后的电池在首次库伦效率、能量密度以及循环寿命性能上均有较大程度的提升，且可实现对电池的批量化成，电池间一致性高。

本发明的目的之二在于提供一种实现上述锂离子电池的化成方法的化成系统，通过该系统可实现上述化成方法，具有与上述方法相同的优势。

本发明的目的之三在于提供一种锂离子电池，使用上述锂离子电池的化成方法或采用上述化成系统进行化成，化成后的电芯首次库伦效率高，提高了电池的能量密度和循环寿命，同时提高了电池的一致性。

本发明的目的之四在于提供一种电动车辆，包括上述锂离子电池，具有与上述锂离子电池相同的优势。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种锂离子电池的化成方法，包括以下步骤：

将待化成裸电芯并联叠放，每两个并联叠放的裸电芯之间紧贴设置至少一个补锂电极；化成时，先用连接在一起的补锂电极和连接在一起的裸电芯负极对裸电芯进行一次充电，再用连接在一起的裸电芯正极和连接在一起的裸电芯负极对裸电芯进行二次充电和放电，得到化成后的电芯。

优选地，在本发明技术方案的基础上，并联叠放的裸电芯两端和两侧均独立地紧贴设置至少一个补锂电极。