[发明专利]一种改善高镍三元材料电芯界面的化成方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种改善高镍三元材料电芯界面的化成方法。本发明除了在化成过程前后进行抽空外，在化成进行过程中加入一次抽空过程，及时将产生的气体排出；避免高镍三元材料电芯在化成中产气对负极SEI膜形成、负极锂嵌入的影响；只需要增加一次抽空步骤，不需要增加设备投入，可避免高镍三元材料化成产气带来的不良影响，成本低，效果好；同时，本发明通过在高镍三元材料中添加正极添加剂，补充新的活性锂源，从而延长电池的寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种改善高镍三元材料电芯界面的化成方法。

背景技术

化成是锂离子电池生产工艺中的重要工序，化成时在负极表面形成固态电解质(Solid Electrolyte Interface，简称SEI)膜，SEI膜的好坏，直接影响电池的安全性、稳定性、倍率性、循环寿命等电化学性能。

中国专利公开号为CN107871891A，公开日为2018年04月03日的中国专利公开了一种优化锂电池电芯性能的方法，其依次包括如下步骤：(1)对烘烤后的电芯进行真空注液；(2)预封；(3)高温静置；(4)一次常温化成；(5)真空抽气；(6)二次常温化成；(7)高温老化；(8)冷却降温；(9)终封。本发明可有效提高正、负极表面形成的固态电解质膜的的致密性和稳定性，从而提高锂离子电池的安全性、稳定性、倍率性、循环寿命等电化学性能。

现有化成过程一般将电芯充电至30％SOC以上，在化成完成后进行抽空，以排出化成过程中副反应所产生的气体；也有工艺流程为了解决高镍电芯化成产气的影响，使用加压化成，即使用夹具、在一定压力下使电芯完成化成流程。相比低镍三元锂离子电池，高镍三元锂离子电池在化成过程中产气较多，影响负极片锂离子的嵌入以及正常SEI膜的形成，导致在化成结束后，负极片不能形成均匀的SEI膜，并伴随有黑斑、析锂等缺陷，严重影响锂电池的安全性能、循环性能，不能正常使用；而加压化成的方案，需要增加设备投入，增加了电芯制造的成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种改善高镍三元材料电芯界面的化成方法。本发明除了在化成过程前后进行抽空外，在化成进行过程中加入一次抽空过程，及时将产生的气体排出；即在化成进行到5～20％SOC时，将电芯取出进行抽空后，再进行后面剩余SOC的充电化成过程；避免高镍三元电芯在化成中产气对负极SEI膜形成、负极锂嵌入的影响；只需要增加一次抽空步骤，不需要增加设备投入，可避免高镍三元化成产气带来的不良影响，成本低，效果好；同时，本发明通过在高镍三元材料中添加正极添加剂，补充新的活性锂源，从而延长电池的寿命。

本发明的具体技术方案为：一种改善高镍三元材料电芯界面的化成方法，包括以下步骤：

(1)依次对电芯进行一次浸润、一次抽空和一次预充，，其中一次预充至5～20％SOC；

(2)一次预充结束后，对电芯进行二次浸润、二次抽空和二次预充，其中二次预充至30～60％SOC；

(3)二次预充结束后，依次对电芯进行三次浸润和三次抽空；

(4)对电芯进行最终热封并充电至100％SOC；

(5)老化、冷却、终封。

电池化成的过程实际上是对锂离子电池首次充电的过程，为了保证在负极表面形成均匀、致密的SEI膜，通常化成过程会采用非常小的电流对电池进行充电，以降低界面膜的成膜速度，从而使得形成的界面膜更加致密。