[发明专利]一种锂离子电池化成方法

说明书

本发明属于电池制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电池化成方法，包括以下步骤：将电芯置于化成设备中，升温至40～60℃；对电芯进行加压，加压压力为0.9Mpa～1.1Mpa；对电芯进行第一阶段的恒流充电，充电电流为0.02～0.2C，充电时间为2～200min；对电芯进行第二阶段的恒流充电，充电电流为0.05～0.3C，充电时间为2～200min。相比于现有技术，本发明的化成方法提高了SEI膜的质量，降低硅负极锂离子电池的循环膨胀，提高锂离子电池循环性能。

技术领域

本发明属于电池制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电池化成方法。

背景技术

目前，随着科技的的快速发展，高能动力型锂离子电池的发展迫切需要寻求高容量、长寿命、安全可靠的新型负极来替代石墨类碳负极。在各种非碳负极材料中，硅具有独特的优势和潜力。但是，硅作为锂离子电池负极材料时缺点也非常明显，在电化学循环过程中，锂离子的嵌入和脱出会使硅基材料体积发生300％以上的膨胀与收缩，降低循环性能。现有的技术主要是通过对硅基负极材料的改变以及研发出更适合硅负极的粘结剂和电解液添加剂来减小循环导致的体积膨胀，然而这些方法操作起来技术难度较大。

在锂离子电池的生产工艺中，化成是一道重要的工序，化成时负极表面形成一层固体电解质界面膜(SEI膜)，SEI膜的好坏直接影响到锂离子电池的循环、膨胀等性能，不同的化成工艺形成的SEI膜也有所不同，对锂离子电池性能也存在很大差异。现有的化成方式温度高、电流大，反应剧烈，形成的SEI膜在后续的循环过程中容易遭到溶解破坏。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池化成方法，提高了SEI膜的质量，降低硅负极锂离子电池的循环膨胀，提高锂离子电池循环性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池化成方法，包括以下步骤：

将电芯置于化成设备中，升温至40～60℃；

对电芯进行加压，加压压力为0.9Mpa～1.1Mpa；

对电芯进行第一阶段的恒流充电，充电电流为0.02～0.2C，充电时间为2～200min；

对电芯进行第二阶段的恒流充电，充电电流为0.05～0.3C，充电时间为2～200min。

需要说明的是，小电流化成可以生成致密的SEI膜，循环中不易被破坏。理论上，化成电流越小越好，但当化成电流过小时，化成时间会大大增加，从而降低化成效率。另外，高温下电解质的电导率提高，活性增强，虽然加速了其与SEI膜的重组过程，但温度超过60度时电解质将趋于不稳定，尤其是锂盐LiPF₆会发生分解，从而降低了电池的性能。故本发明经过大量实验测试选择40～60℃的温度作为电池的化成温度，可优化锂离子电池的性能。

作为本发明所述的锂离子电池化成方法的一种改进，在完成第一阶段的恒流充电后先将电芯静置4～20s，再对电芯进行第二阶段的恒流充电。

作为本发明所述的锂离子电池化成方法的一种改进，包括以下步骤：

将电芯置于化成设备中，升温至45℃；

对电芯进行加压，加压压力为1.0Mpa；

对电芯进行第一阶段的恒流充电，充电电流为0.1C，充电时间为80min；

将电芯静置6s；

对电芯进行第二阶段的恒流充电，充电电流为0.2C，充电时间为180min。

作为本发明所述的锂离子电池化成方法的一种改进，第一阶段的恒流充电将电芯充电至标称容量的12～15％。