[发明专利]一种形成稳定SEI膜的电池化成方法

说明书

本发明提供了一种形成稳定SEI膜的电池化成方法。所述电池化成方法包括以下步骤：(1)在待化成电池的电极上施加电压进行线性扫描，得到预构建SEI膜的电池；(2)对步骤(1)所述预构建SEI膜的电池进行SEI膜重整，得到重整SEI膜的电池；(3)对步骤(2)所述重整SEI膜的电池的电极上施加电压进行线性扫描，得到化成后的电池。本发明提供的形成稳定SEI膜的电池化成方法可以构建非常稳定的负极表面SEI膜，减少电池不可逆容量损失，并且可以提高电池内部的浸润性，减少电池制备过程的时间成本。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种用化成方法，尤其涉及一种形成稳定SEI膜的电池化成方法。

背景技术

锂离子电池是20世纪90年代出现的绿色高能环保电池，具有能量密度高、环境友好、无记忆效应、循环寿命长、自放电少等突出的优点，是摄像机、移动电话、笔记本电脑、便携式测量仪等电子装置小型轻量化的理想电源，也是未来电动汽车、军用的理想轻型高能动力源。因此，锂离子电池成为近年来电池界广泛研究的热点。

SEI(Solid Electrolyte Interphase)膜的全称是“固体电解质界面膜”。最早由以色列耶路撒冷希伯来大学教授E.Peled详细研究并命名。在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层，具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li⁺的优良导体，Li⁺可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，这层钝化膜被称为SEI膜。负极材料石墨与电解液界面上通过界面反应能生成SEI膜，多种分析方法也证明SEI膜确实存在,厚度约为100～120nm，其组成主要有各种无机成分如Li₂CO₃、LiF、Li₂O、LiOH等和各种有机成分如ROCO₂Li、ROLi、(ROCO₂Li)₂等。

化成是锂电池生产过程中的重要工序，化成时在负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜(SEI膜)，SEI膜的好坏自接影响到电池的循环寿命、稳定性、自放电性、安全性等电化学性能，满足二次电池密封“免维护”的要求，而不同的化成工艺形成的SEI膜有所不同，对电池的性能影响也存在很大差异。传统的小电流预充方式有助于稳定的SEI膜形成，但是长时间的小电流充电会导致形成的SEI膜阻抗增大，从而影响锂离子电池的倍率放电性能，过程时间长影响生产效率。

虽然在负极表面构建致密牢固的SEI膜可以有效的减少锂离子电池的不可逆容量损，但是目前，稳定的SEI的构建过程主要通过高温化成、高温老化静置工序完成，漫长的SEI膜构建过程在一定程度上增加了电池的不可逆容量损失，并一定程度增加了时间成本。

CN105390760A公开了一种增强锂离子电池稳定性的化成方法，该方法的工艺步骤为首先进行测量确定锂离子电池的SEI膜的成膜电位范围，其次是在SEI膜的成膜电位下进行低于0.1C电流密度反复充放电，实现分步化成。该方法步骤繁琐，反复充放电增加了电池的不可逆容量损失，并且该方法得到的SEI膜的稳定性有待进一步提升。

CN106058326A公开了一种可优化SEI膜性能的锂离子电池化成方法，该方法首先取样本电池进行成膜电位的测定，然后在所有成膜电位处，设定正弦交变电流进行周期性的充放电，并反复多次，在不发生成膜的电位区间则可选择以较大电流进行充电。该方法步骤繁琐，反复充放电增加了电池的不可逆容量损失，并且该方法得到的SEI膜的稳定性有待进一步提升。

CN101714673A公开了一种提高锂离子电池储存/搁置性能的方法，该方法包括：(1)将锂离子电池在室温下充电至4.2V，静置5分钟后再充电至4.5V，最后恒压数分钟；(2)将步骤1处理后的锂离子电池置于高于30℃而低于或等于55℃温度条件下保持560分钟；(3)将步骤2处理后的锂离子电池，置于30℃0℃低温箱中快速老化成型，取出后在室温下放电至2.75V后储存/搁置。该方法得到的SEI膜的稳定性不足，有待进一步提升。