CN106997960B - 一种锂离子电池的化成、分容方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂离子电池的化成、分容方法，包括以下步骤：1)用小流量的电流对锂离子进行充电2～3小时；2)将充电后的锂离子电池在一定温度下搁置、老化；3)用中流量的电流将锂离子电池充电至额定电压，转恒压充电，至截止电流后，结束充电；4)将充电结束后的锂离子电池搁置5‑30分钟；5)将锂离子电池用不同放电倍率放电至截止电压；用放电容量除以充电容量，得到每个锂离子电池在该放电倍率下的首次荷电效率，从而得到锂离子电池在该放电倍率下的平均首次荷电效率；从而通过计算，得到大批量生产的锂离子电池在不同放电倍率下的容量＝大批量生产的锂离子电池充电容量x不同放电倍率下的平均首次荷电效率，化成分容结束。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的化成分容方法。
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，不仅是移动电话、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，也是目前正处于产业化的电动汽车、电动自行车动力能源及风能、太阳能的储能电池。它主要依靠锂离子在正极和负极嵌入和脱嵌来工作。在充电过程中，Li+在正极脱嵌，负极嵌入；放电时则相反,在迁移过程中,正负极活性物质的化合价发生变化引起氧化还原反应,电子流出外电路产生外电流。
化成、分容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，即固体电解质面膜(SEI膜)，SEI膜的好坏直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；电池的容量则是锂离子性能、品质的重要指标、所以化成、分容工序是锂离子电池生产过程中必不可少的工艺，但目前一般的锂离子电池生产企业，电池化成分容的充放电时间为15～20个小时，不仅消耗大量的电力、化成分容工艺的设备投入也占整个电池生产线制备投入的30％，所以怎么缩短化成、分容的充放电时间，是减少电池企业的设备投入、减少电力消耗的一个重要途径，目前有二种方法可以减少充放电时间，一种是增加充放电电流，但充放电电流的增加不利于在负极表面形成的SEI膜， 对电池和各种性能有影响，一直来没有广泛采用，目前圆柱电池、液锂软包装电池和方形铝壳电池的化成分容如下：
加完液之后搁置约12～48小时，再用小电流0.05C充电3小时，再用0.2C充电3小时，然后高温老化、常温搁置、剔除低电压的电池，再对电池进行0.2C充满电，测出0.2C、0.5C或1C放电时的容量，一般也化时15-20小时。
一般认为，化成时开始用小电流充电负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜(SEI膜)，SEI膜在形成过程中要消耗掉正极的一部分锂离子，所以首次充电的容量要高于电池实际容量的约7-12％％，同时也与电解液发生反应，产生气体，但对SEI膜形成和产生气体的准确理论还没有。
中国专利200610170334.9公开了一种锂离子二次电池的化成方法，该方法在化成温度下对电池进行化成，其中，先以恒流充电至V1伏特，然后在V1-V2伏特循环恒流充放电至少1次，再以恒流充电至V3伏特，然后在V3-V4伏特循环恒流充放电至少1次，电压V1<电压V2<电压V3<电压V4。过程比较复杂。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是，提供一种锂离子电池的化成、分容的方法，有效地解决了原来锂离子电池化成、分容时间长、化成设备资金投入大的缺点。化成、分容的时间从15～20小时缩短到4～5小时，节约了电力、人力成本，减少了设备投资。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种锂离子电池的化成、分容方法，包括以下步骤：
1)取注完电解液之后的锂离子电池n个；
2)将所述n个锂离子电池搁置h小时；
3)用小流量的电流对其进行充电，充电时间为2～3小时；
4)将充电后的锂离子电池在一定温度下搁置、老化；
5)用中流量的电流将锂离子电池充电至额定电压，转恒压充电，至截止电流后，结束充电；
6)将充电结束后的锂离子电池搁置5-30分钟；
7)将锂离子电池分别用不同放电倍率放电至截止电压；用放电容量除以充电容量，得到每个锂离子电池在该放电倍率下的首次荷电效率，从而得到锂离子电池在该放电倍率下的平均首次荷电效率；
8)然后将大批量生产的锂电子电池注完液后按步骤2～6进行作业，并将充电结束后的大批量生产的锂离子电池放电至一定的电压，使大批量生产的锂离子电池处于半荷电状态；大批量生产的锂离子电池在不同放电倍率下的容量＝大批量生产的锂离子电池充电容量x不同放电倍率下的平均首次荷电效率，化成分容结束。
在一较佳实施例中：所述h小时为12～48小时。
在一较佳实施例中：所述小电流为0.05C～0.3C。
在一较佳实施例中：所述中电流为0.3～0.8C。
在一较佳实施例中：所述放电倍率为0.2C～1C。
在一较佳实施例中：所述锂离子电池为圆柱形锂离子电池或软包装的锂离子电池或硬壳包装的方形锂离子电池。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明方法通过锂离子电池在不同放电倍率下的平均首次荷电效率、锂离子电池的充电容量从而得到锂离子电池在不同放电倍率下的放电容量，从而把锂离子电池的化成、分容时间从原来的15-20小时下降至4-5小时。使锂电企 业的设备投资下降约20％，化成分容的设备投入下降66-80％，此工序的电力消耗也下降了66-80％。
具体实施方式
下文通过具体实施例对本发明做进一步说明。
一种锂离子电池的化成、分容方法，包括以下步骤：
1)取注完电解液之后的锂离子电池18个；本实施例中，所述锂电池为设计容量2200mAh的18650型圆柱形锂电子电池；
2)将所述n个锂离子电池搁置24小时；
3)用0.05C的电流对其进行充电，充电时间为2小时；
4)将充电后的锂离子电池在45°下搁置、老化48小时；
5)用0.5C的电流将锂离子电池充电至额定电压，转恒压充电，至截止电流后，结束充电；
6)将充电结束后的锂离子电池搁置10分钟；
7)将18个锂离子电池平均分成3份锂离子电池组，将第一份锂离子电池组种的6个锂离子电池用0.2C放电至截止电压；将第二份锂离子电池组种的6个锂离子电池用0.5C放电至截止电压；将第三份锂离子电池组种的6个锂离子电池用1C放电至截止电压；用放电容量除以充电容量，得到3份锂离子电池组中的每个锂离子电池在0.2C\0.5C\1C下的首次荷电效率，从而得到每一组锂离子电池组中在该放0.2C\0.5C\1C的平均首次荷电效，如表1所示。
8)然后将50个大批量生产的锂电子电池注完液后按步骤2～6进行作业，并将充电结束后的大批量生产的锂离子电池放电至一定的电压，使大批量生产的锂离子电池处于半荷电状态；大批量生产的锂离子电池在不同放电倍率下的容量＝大批量生产的锂离子电池充电容量x不同放电倍率下的平均首次荷电效率，化成分容结束。
表2为50个锂电子电池实际用0.2C、0.5C、1C放电测试得到的放电容量与本发明通过测试充电容量、和平均荷电效率后计算得到电池的容量的对比表；
从表2可知，虽然用计算得到的容量虽与实际测得的容量有一定的差异，但这个差异极小，完全在误差范围之内。并且当放电电流过大时，例如1C放电，由于设备及电池的发热，并且一般设备内外温差较大，用放电测得电池的容量误差还是比较大，我们表中的放电倍率为1C下测得的容量数据，其离散性非常大，可以确定，这些离散性是由设备和电池内外温度不一造成，而用本发明中的计算方法反而回避了这个问题，得到的容量数据，更加准确。
因此，综上所述方法通过锂离子电池在不同放电倍率下的平均首次荷电效率、锂离子电池的充电容量从而得到锂离子电池在不同放电倍率下的放电容量， 从而把锂离子电池的化成、分容时间从原来的15-20小时下降至4-5小时。使锂电企业的设备投资下降约20％，化成分容的设备投入下降66-80％，此工序的电力消耗也下降了66-80％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种锂离子电池的化成、分容方法，其特征在于包括以下步骤：
1)取注完电解液之后的锂离子电池n个；
2)将所述n个锂离子电池搁置h小时；
3)用小流量的电流对其进行充电，充电时间为2～3小时；
4)将充电后的锂离子电池在一定温度下搁置、老化；
5)用中流量的电流将锂离子电池充电至额定电压，转恒压充电，至截止电流后，结束充电；
6)将充电结束后的锂离子电池搁置5-30分钟；
7)将锂离子电池分别用不同放电倍率放电至截止电压；用放电容量除以充电容量，得到每个锂离子电池在该放电倍率下的首次荷电效率，从而得到锂离子电池在该放电倍率下的平均首次荷电效率；
8)然后将大批量生产的锂电子电池注完液后按步骤2～6进行作业，并将充电结束后的大批量生产的锂离子电池放电至一定的电压，使大批量生产的锂离子电池处于半荷电状态；大批量生产的锂离子电池在不同放电倍率下的容量＝大批量生产的锂离子电池充电容量x不同放电倍率下的平均首次荷电效率，化成分容结束。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成、分容方法，其特征在于：所述h小时为12～48小时。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成、分容方法，其特征在于：所述小流量的电流为0.05C～0.3C。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成、分容方法，其特征在于：所述中流量的电流为0.3～0.8C。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成、分容方法，其特征在于：所述放电倍率为0.2C～1C。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的化成、分容方法，其特征在于：所述锂离子电池为圆柱形锂离子电池或软包装的锂离子电池或硬壳包装的方形锂离子电池。
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