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CN113054270A - 一种软包锂离子电池化成工艺 - Google Patents

一种软包锂离子电池化成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明的名称为一种软包锂离子电池化成工艺。属于锂离子电池制造技术领域。它主要是解决钛酸锂体系电池采用常温化成或45℃高温化成因化成不充分而存在后续充放电产气严重的问题。它的主要特征在于包括以下步骤：包括加热至75~85℃温度的预热；包括先进行第一次化成、恢复至室温后再进行第一次抽气封口的第一阶段化成；先进行第一次电量放空、再进行第二次化成和恢复至室温后进行第二次抽气封口的一次抽气后的第二阶段化成；进行第二次电量放空即完成整个化成工艺的二次抽气后的第三阶段化成。本发明使钛酸锂负极材料与电解液充分反应，消除后续副反应对电池性能的影响，提高电池使用寿命，主要用于钛酸锂体系锂离子电池注液陈化工序后的化成工序。

Description

一种软包锂离子电池化成工艺
技术领域
本发明属于锂离子电池制造技术领域，特别涉及一种软包锂离子电池化成工艺。
背景技术
软包锂离子电池化成是激活电池的过程，钛酸锂材料作为负极活性物质与常规三元作为正极活性物质制成的电池，在化成的过程中需要较长时间，若化成不充分，制成的成品电池在充放电及循环过程中会持续产气，导致电池性能降低，循环寿命下降。
现有技术中，软包锂离子电池采用常温化成，或45℃高温化成，但该类化成方法不适用于钛酸锂体系电池。因此，存在钛酸锂体系电池化成不充分，后续充放电后产气严重等的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种可使钛酸锂体系电池化成充分的软包锂离子电池化成工艺。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种软包锂离子电池化成工艺，用于钛酸锂体系锂离子电池注液陈化工序后的化成工序，其特征在于：包括预热、第一阶段化成、一次抽气后的第二阶段化成和二次抽气后的第三阶段化成四个工艺步骤，使钛酸锂负极材料与电解液充分反应，消除后续副反应对电池性能的影响，提高电池使用寿命。
本发明的技术解决方案中所述的预热工艺步骤中，将注液陈化工序后的软包锂离子电池加热至75~85℃温度；所述的第一阶段化成工艺步骤中，先对软包锂离子电池进行第一次化成，恢复至室温后再进行第一次抽气封口；所述的一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，先对软包锂离子电池进行第一次电量放空，再进行第二次化成，恢复至室温后进行第二次抽气封口；所述的二次抽气后的第三阶段化成工艺步骤中，对软包锂离子电池进行第二次电量放空，完成整个化成工艺。
本发明的技术解决方案中所述的所述的预热工艺步骤中，预热压强为0.4-0.6MPa；所述的第一阶段化成工艺步骤中，第一次化成是在0.02-0.3C电流范围内，以阶梯分段充电方式进行的；所述的一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，是以0.5-1C电流恒流放电、在放电时间60-120min内进行第一次电量放空的；第二次化成是在0.02-0.3C电流范围内，以阶梯分段充电方式进行的，恢复至室温后进行第二次抽气封口；所述的二次抽气后的第三阶段化成工艺步骤中，第二次电量放空是以0.5-1C电流恒流放电、在放电时间60-120min内进行第二次电量放空的。
本发明的技术解决方案中所述的预热工艺步骤中，软包锂离子电池是在化成柜内进行预热的；所述的第一阶段化成工艺步骤、一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，第一次化成、第二次化成是在化成柜内进行的；所述的第一阶段化成工艺步骤、一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，第一次抽气封口、第二次抽气封口是在抽气封口设备上进行的。
本发明的技术解决方案中所述的第一阶段化成工艺步骤中，以阶梯分段充电方式为：
S1：以0.02-0.03C电流进行第一段恒流充电，充电时间240-300min；
S2：以0.05-0.07C电流进行第二段恒流充电，充电时间240-300min；
S3：以0.08-0.12C电流进行第三段恒流充电，充电时间100-150min；
S4：以0.15-0.24C电流进行第四段恒流充电，充电时间100-150min。
本发明的技术解决方案中所述的一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，以阶梯分段充电方式为：
S1：0.5-0.1C电芯恒流放电，放电时间60-120min；
S2：0.02-0.03C电流进行第一段恒流充电，充电时间240-300min；
S3：0.05-0.07C电流进行第二段恒流充电，充电时间240-300min；
S4：0.08-0.12C电流进行第三段恒流充电，充电时间240-300min。
本发明的技术解决方案中所述的软包锂离子电池的正极活性物质为锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸锰铁锂中的一种或多种。
本发明的技术解决方案中所述的软包锂离子电池的负极活性物质为钛酸锂。
本发明的有益效果是：
1、本发明软包锂离子电池化成工艺，采用三阶段阶梯式化成，延长充电时间，使电池内部副反应充分发生；钛酸锂负极材料、电解液和微量水分充分反应，消除成品电池充放电循环过程中再次发生副反应的可能；
2、本发明软包锂离子电池化成工艺，采用两次抽气方式，将锂离子电池化成过程中生成的气体抽出，使电池内部副反应向正向移动。
附图说明
图1为本发明的制程工艺流程图。
具体实施方式
本发明一种软包锂离子电池化成工艺，用于钛酸锂体系锂离子电池注液陈化工序后的化成工序，包括预热、第一阶段化成、一次抽气后的第二阶段化成和二次抽气后的第三阶段化成四个工艺步骤。其中，预热工艺步骤中，将注液陈化工序后的软包锂离子电池加热至75~85℃温度，预热压强为0.4-0.6MPa；第一阶段化成工艺步骤中，先对软包锂离子电池进行第一次化成，在0.02-0.3C电流范围内以阶梯分段充电方式进行，恢复至室温后再进行第一次抽气封口；一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，先对软包锂离子电池进行第一次电量放空，以0.5-1C电流恒流放电，放电时间为60-120min，再进行第二次化成，在0.02-0.3C电流范围内以阶梯分段充电方式进行，恢复至室温后进行第二次抽气封口；二次抽气后的第三阶段化成工艺步骤中，对软包锂离子电池进行第二次电量放空，以0.5-1C电流恒流放电，放电时间为60-120min，完成整个化成工艺。
具体化成步骤如图1所示，包括：电池陈化完成→75℃-85℃、0.4-0.6MPa预热→第一阶段化成一段小电流充电0.02-0.03C恒流充电240-300min→第一阶段化成二段小电流充电0.06-0.07C恒流充电240-300min→第一阶段化成三段小电流充电0.08-0.12C恒流充电100-150min→第一阶段化成四段小电流充电0.15-0.24C恒流充电100-150min→恢复至室温后一次抽气封口→0.2-0.3C恒流放电270-300 min→第二阶段化成一段小电流充电0.02-0.03C恒流充电240-300min→第二阶段化成二段小电流充电0.06-0.07C恒流充电240-300min→第二阶段化成三段小电流充电0.08-0.12C恒流充电240-300min→恢复至室温后二次抽气封口→0.5-1C电流恒流放电60-80min→化成完成。
实施例1
软包锂离子电池正极材料为镍钴锰酸锂，负极为钛酸锂。电池完成注液陈化后，转入热压化成柜，挤压电池压力为0.4MPa，将电池压紧后进行预热，待设备升温至75℃后预热结束。
第一阶段化成：
S1：以0.02C电流恒流充电300min；
S2：以0.05C电流恒流充电300min；
S3：以0.08C电流恒流充电120min；
S4：以0.15C电流恒流充电120min。
第一阶段化成结束，将电池从化成柜上取下，恢复至室温后，在抽气封口设备上进行一次抽气，将电池内化成时产生的气体抽净后封口。
完成一次抽气封口后，将电池放入热压化成柜，进行第二阶段化成：
S1：以0.5C电流恒流放电100min；
S2：以0.02C电流恒流充电300min；
S3：以0.06C电流恒流充电300min；
S4：以0.08C电流恒流充电300min。
第二阶段化成结束，将电池从化成柜上取下，恢复至室温后，在抽气封口设备上进行二次抽气，将电池内化成时产生的气体抽净后封口。
完成二次抽气封口后，将电池放入热压化成柜，以0.5C电流恒流放电100min，完成整个化成工艺。
实施例2
软包锂离子电池正极材料为磷酸锰铁锂，负极为钛酸锂。电池完成注液陈化后，转入热压化成柜，挤压电池压力为0.6MPa，将电池压紧后进行预热，待设备升温至85℃后预热结束。
第一阶段化成：
S1：以0.03C电流恒流充电240min；
S2：以0.07C电流恒流充电240min；
S3：以0.12C电流恒流充电150min；
S4：以0.24C电流恒流充电150min。
第一阶段化成结束，将电池从化成柜上取下，恢复至室温后，在抽气封口设备上进行一次抽气，将电池内化成时产生的气体抽净后封口。
完成一次抽气封口后，将电池放入热压化成柜，进行第二阶段化成：
S1：以1C电流恒流放电60min；
S2：0.03C电流恒流充电240min；
S3：0.07C电流恒流充电240min；
S4：0.12C恒流充电240min。
第二阶段化成结束，将电池从化成柜上取下，恢复至室温后，在抽气封口设备上进行二次抽气，将电池内化成时产生的气体抽净后封口。
完成二次抽气封口后，将电池放入热压化成柜，以1C电流恒流放电60min，完成整个化成工艺。

Claims (10)

1.一种软包锂离子电池化成工艺，用于钛酸锂体系锂离子电池注液陈化工序后的化成工序，其特征在于：包括预热、第一阶段化成、一次抽气后的第二阶段化成和二次抽气后的第三阶段化成四个工艺步骤。
2.根据权利要求1所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：
所述的预热工艺步骤中，将注液陈化工序后的软包锂离子电池加热至75~85℃温度；
所述的第一阶段化成工艺步骤中，先对软包锂离子电池进行第一次化成，恢复至室温后再进行第一次抽气封口；
所述的一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，先对软包锂离子电池进行第一次电量放空，再进行第二次化成，恢复至室温后进行第二次抽气封口；
所述的二次抽气后的第三阶段化成工艺步骤中，对软包锂离子电池进行第二次电量放空，完成整个化成工艺。
3.根据权利要求2所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：
所述的预热工艺步骤中，预热压强为0.4-0.6MPa；
所述的第一阶段化成工艺步骤中，第一次化成是在0.02-0.3C电流范围内，以阶梯分段充电方式进行的；
所述的一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，是以0.5-1C电流恒流放电、在放电时间60-120min内进行第一次电量放空的；第二次化成是在0.02-0.3C电流范围内，以阶梯分段充电方式进行的，恢复至室温后进行第二次抽气封口；
所述的二次抽气后的第三阶段化成工艺步骤中，第二次电量放空是以0.5-1C电流恒流放电、在放电时间60-120min内进行第二次电量放空的。
4.根据权利要求3所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：
所述的预热工艺步骤中，软包锂离子电池是在化成柜内进行预热的；
所述的第一阶段化成工艺步骤、一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，第一次化成、第二次化成是在化成柜内进行的；
所述的第一阶段化成工艺步骤、一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，第一次抽气封口、第二次抽气封口是在抽气封口设备上进行的。
5.根据权利要求4所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：所述的第一阶段化成工艺步骤中，以阶梯分段充电方式为：
S1：以0.02-0.03C电流进行第一段恒流充电，充电时间240-300min；
S2：以0.05-0.07C电流进行第二段恒流充电，充电时间240-300min；
S3：以0.08-0.12C电流进行第三段恒流充电，充电时间100-150min；
S4：以0.15-0.24C电流进行第四段恒流充电，充电时间100-150min。
6.根据权利要求4或5所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：所述的一次抽气后的第二阶段化成工艺步骤中，以阶梯分段充电方式为：
S1：0.5-0.1C电芯恒流放电，放电时间60-120min；
S2：0.02-0.03C电流进行第一段恒流充电，充电时间240-300min；
S3：0.05-0.07C电流进行第二段恒流充电，充电时间240-300min；
S4：0.08-0.12C电流进行第三段恒流充电，充电时间240-300min。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：所述的软包锂离子电池的正极活性物质为锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸锰铁锂中的一种或多种。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：所述的软包锂离子电池的负极活性物质为钛酸锂。
9.根据权利要求6所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：所述的软包锂离子电池的负极活性物质为钛酸锂。
10.根据权利要求7所述的一种软包锂离子电池化成工艺，其特征在于：所述的软包锂离子电池的负极活性物质为钛酸锂。
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