專利名稱：一種高能量鋰離子電池化成后處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子蓄電池工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高能量鋰離子電池化成后處理方法。
背景技術(shù)：
隨著綠色能源的普及，高能量鋰離子電池的應(yīng)用范圍越來越廣泛，但其安全性能和電性能一直不太理想，目前，高能量鋰離子電池化成后處理方法是將新裝的電池用0.01倍率～0.2倍率之間的小電流恒流充電，充電時間為0.2～5小時，再以0.2倍率～3倍率之間的大電流恒流充電，充至電池電壓為4.1～4.2伏特后，再讓電池進(jìn)入恒壓充電階段，電壓保持在4.1伏特～4.2伏特之間，待充電電流減小到0.001倍率～0.02倍率時，即停止充電。隨后對電池進(jìn)行恒流放電，電流為0.01倍率～0.5倍率，放電截止電壓為2.5伏特～2.75伏特，然后再用上述的充電方法再對電池進(jìn)行充電。讓電池以滿電狀態(tài)擱置，擱置時間為3～10天。隨后用恒定電流對電池進(jìn)行放電，電流為0.1倍率～1倍率，放電截止電壓為2.5伏特～2.75伏特。最后用恒定電流對電池進(jìn)行充電，電流為0.1倍率～1倍率，充電容量為25％的額定容量。整個工藝處理過程完成。該方法處理過的電池周期短，而且有利于提高電池材料的使用效率，但其安全性能和電性能都不理想，特別是在濫用情況下，電池很容易出現(xiàn)起火和爆炸現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種操作方便、工藝過程簡單、能夠有效提高電池綜合性能的高能量鋰離子電池化成后處理方法。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是高能量鋰離子電池化成后處理方法，將常規(guī)化成后的電池，在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充放電循環(huán)，充放電電壓范圍在2.75V～4.2V之間，然后在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充電，充電至電壓為4.2V時，再在溫度為-30℃～-20℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行放電，放電截止電壓為2.5-2.75V。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)所述在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充放電循環(huán)，充放電電壓范圍在2.75V～4.2V之間，其充放電循環(huán)次數(shù)為3次；所述在溫度為-30℃～-20℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行放電，放電截止電壓為2.5V；所述20℃±5℃溫度充電，-30℃～-20℃溫度放電的循環(huán)次數(shù)為3次。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是通過采用對化成后處理的電池進(jìn)行了常溫循環(huán)和低溫處理，有效地增強(qiáng)了電極表面的穩(wěn)定性能，使電極表面SEI膜更加致密、穩(wěn)固，從而提高高能量鋰離子電池的安全性能和電性能。并且過程簡單、容易控制，所需設(shè)備的成本也比較低。


圖1為本發(fā)明電池短路曲線圖；圖2為本發(fā)明電池過充電曲線圖；圖3為本發(fā)明電池擠壓曲線圖；圖4為本發(fā)明電池倍率放電容量曲線圖；圖5為本發(fā)明電池溫度放電容量曲線圖；圖6為本發(fā)明電池循環(huán)性能曲線圖。
具體實(shí)施例方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下按質(zhì)量百分比計，80％～95％的鈷酸鋰與3％～10％的KS、SS乙炔黑作為導(dǎo)電劑，3％～11％的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯，聚合類樹脂中的一種作為粘結(jié)劑，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺，二甲基乙酰胺作溶劑，調(diào)成膏體，以20um厚的鋁箔作集流體，將膏料涂布到鋁箔上，并經(jīng)干燥、軋制等操作制成正極片；按質(zhì)量百分比計，85％～92％的MCMB、CMS作為負(fù)極活性物質(zhì)，與3％～11％的KS、SS乙炔黑作為導(dǎo)電劑，3％～11％的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯，聚合類樹脂中的一種作為粘結(jié)劑，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺，二甲基乙酰胺作溶劑，調(diào)成膏體，，以10um厚的銅箔作集流體，將膏料涂到銅箔上，并經(jīng)干燥，軋制制成負(fù)極片；選用厚度為30um～50un之間的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂的復(fù)合膜作為隔膜；溶劑體系以EC為基體的三元混合物，電解質(zhì)選用LiPF6，電液型號為JN908作為有機(jī)非水性電解液；將正負(fù)極片裁成適當(dāng)?shù)某叽?，與隔膜一起卷繞成電芯，放入殼內(nèi)，將殼與蓋板用氬弧焊接密封，然后注入電解液并將注液口封死，對其進(jìn)行化成，化成后的電池，在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充放電循環(huán)，充放電電壓范圍在2.75V～4.2V之間，充放電循環(huán)次數(shù)為3次；然后在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充電，充電至電壓為4.2V時，再在溫度為-30℃～-20℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行放電，充放電的循環(huán)次數(shù)為3次，放電截止電壓為2.5V。
為能說明本發(fā)明的特點(diǎn)，以50/380(55Ah)型電池為例，結(jié)合說明書附圖對電池性能進(jìn)行如下說明圖1為短路試驗圖，在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下，將滿電電池經(jīng)外部短路，外部線路電阻應(yīng)小于10mΩ。圖1中電池的最高電流為298.24A，最高溫度為115.34℃，電壓平臺為2.23V，整個實(shí)驗過程中，電池不起火、不爆炸。圖2為電池的過充電實(shí)驗圖，在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下，用1倍率電流對滿電電池進(jìn)行充電，當(dāng)電池電壓充到5.0V時，停止充電。圖2中電池的最高溫度為53.36℃，最高電壓為5.0V。整個實(shí)驗過程中，電池不起火、不爆炸。圖3為電池的擠壓試驗曲線圖，電池的最高溫度為507.3℃。圖4為電池的倍率放電容量曲線圖，在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下，分別用0.5倍率、1倍率、2倍率的電流對電池進(jìn)行放電，放電截止電壓為3.0V。放電容量分別為58.33Ah、55.33Ah、51.36Ah。以0.5倍率的放電容量為基準(zhǔn)，1倍率2倍率的放電容量保持率分別為94.9％和88.1％。圖5為電池在不同溫度下的放電容量曲線，在環(huán)境溫度分別為-20℃、25℃、55℃的條件下，用1/3倍率的電流對電池進(jìn)行放電，放電容量分別為56.45Ah、60.31Ah、61.75Ah。以常溫(25℃)容量為基準(zhǔn)，環(huán)境溫度為-20℃和55℃的容量保持率分別為93.6％和102％。圖5為電池的循環(huán)性能曲線，在環(huán)境溫度為20℃±5℃的條件下，用1/3倍率電流對電池進(jìn)行充放電，充放電電壓范圍是3.0V～4.2V。電池的初始容量為55.76Ah，第300次的放電容量為41.49Ah。300次循環(huán)后，電池的容量保持率為額定容量的74.4％。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，仍以50/380(55Ah)型電池為例，給出了應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)和用本發(fā)明處理電池的安全試驗情況對照表

表1 電池在常溫下的倍率放電特性

表2本發(fā)明處理電池在不同溫度下的放電特性

權(quán)利要求
1.一種高能量鋰離子電池化成后處理方法，將加工出的鋰離子電池進(jìn)行化成，其特征在于化成后的電池，在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充放電循環(huán)，充放電電壓范圍在2.75V～4.2V之間，然后在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充電，充電至電壓為4.2V時，再在溫度為-30℃～-20℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行放電，放電截止電壓為2.5-2.75V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量鋰離子電池化成后處理方法，其特征在于所述在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充放電循環(huán)，充放電電壓范圍在2.75V～4.2V之間，其充放電循環(huán)次數(shù)為3次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量鋰離子電池化成后處理方法，其特征在于所述在溫度為-30℃～-20℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行放電，放電截止電壓為2.5V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量鋰離子電池化成后處理方法，其特征在于所述20℃±5℃溫度充電，-30℃～-20℃溫度放電的循環(huán)次數(shù)為3次。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種高能量鋰離子電池化成后處理方法，將常規(guī)化成后的電池，在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充放電循環(huán)，充放電電壓范圍在2.75V～4.2V之間，然后在溫度為20℃±5℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行充電，充電至電壓為4.2V時，再在溫度為－30℃～－20℃的環(huán)境下，用所述電池1/3倍率的電流對電池進(jìn)行放電，放電截止電壓為2.5－2.75V。對化成后電池進(jìn)行了常溫循環(huán)和低溫處理，增強(qiáng)了電極表面的穩(wěn)定性能，使電極表面SEI膜更加致密、穩(wěn)固，從而提高了高能量鋰離子電池的安全性能和電性能。并且過程簡單、容易控制，所需設(shè)備的成本也比較低。
文檔編號H01M10/44GK1949578SQ20051001538
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者陳洪楓, 張澤波, 婁永康 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所