專利名稱：：鋰離子電池化成處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鋰離子電池化成處理方法，尤其涉及一種磷酸亞鐵鋰鋰離子電池的充放電化成處理方法。
背景技術(shù)：
：鋰離子電池具有髙能量密度、髙輸出電壓、髙輸出功率、快速充電以及低公害等優(yōu)點，隨著綠色能源的普及，鋰離子電池的應用范圍越來越廣泛，伹其安全性問題一直阻礙著它的發(fā)展。目前，鋰離子電池充放電化成的處理方法是將注液浸潤后的電池用0.01-0.2倍率之間的小電流恒流充電，充電時間為0.2~5小時，再以0.2~3倍率之間的大電流恒流充電，充電電壓為3.65~4.5伏后，再讓電池進入恒壓充電階段，電壓保持在3.65~4.5伏之間，待充電電流減小到0.001~0.02倍率時，即停止充電。隨后對電池進行恒流放電，電流為0.01~0.5倍率，放電截止電壓為2.0-2.75伏，然后再用上述的充電方法再對電池進行充電。讓電池以滿電狀態(tài)擱置，擱置時間為114天，隨后用恒定電流對電池進行放電，電流為0.1~1倍率，放電截止電壓為2.0-2.75伏。最后用恒定電流對電池進行充電電流為0.1~1倍率，充電容量為25~50%的額定容量。整個工藝處理過程完成。上述化成處理方法存在化成時間長，設備投入大的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種操作方便、工藝過程簡單、能夠有效提髙電池安全性的鋰離子電池的充放電化成處理方法。能夠達到與小電流化成的同樣效果，而化成時間卻可以大幅縮小，可以大幅度提髙產(chǎn)能，節(jié)省設備投入及維護成本，具有較大的經(jīng)濟效益。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種鋰離子電池化成處理方法，在-20~45*0環(huán)境下進行以下步驟(1)先對鋰離子電池進行階梯電壓式充電；(2)再對鋰離子電池進行大電流恒流充電；(3)然后對鋰離子電池進行階梯電壓式充電；(4)最后再對鋰離子電池進行分階段、階梯式放電或常規(guī)恒流放電；本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是—種鋰離子電池化成處理方法，在-2045'C環(huán)境下進行以下步驟(1)先對鋰離子電池進行階梯電壓式充電；(2)再對鋰離子電池進行大電流恒流充電，即以l-30倍率恒流充電，直至電壓到指定值，所述指定值范圍在3.0-4.0V內(nèi)。(3)然后對鋰離子電池進行階梯電壓式充電；(4)最后再對鋰離子電池進行分階段、階梯式放電或常規(guī)恒流放電。其中分階段、階梯式放電的具體操作為對電池進行大電流(I)放電，放電至指定電壓(V)時，對電池靜置，然后對電池以較小的電流(I-AI)進行恒流放電，放電至新的指定電壓(V-AV)時，再對電池靜置；重復操作直至放電完畢。其中電壓(V)范圍為4.5-2.0V，放電電流(I)范圍為10-0.01倍率；常規(guī)恒流放電對電池進行指定恒定電流放電，其中電壓范圍為4.5-2.0V,放電電流范圍為10-0.01倍率。所述充、放電過程在相同條件下循環(huán)1~3次?？梢愿鶕?jù)設備不同等需要，步驟(1)和/或步驟(3)中的階梯電壓式可為直接恒壓充電或恒流再恒壓充電。步驟(1)和/或步驟(3)進行直接恒壓充電對給定電池進行恒壓(V)充電，直至電流降至設定值(i);然后在新的電壓平臺上(V+AV)進行恒壓充電，直至電流降至設定值(i)，如此重復直至充電達到所需程度；所述電流設定值(i)在0.001~0.1倍率范圍內(nèi)。步驟(1)進行恒流再恒壓充電對給定電池進行恒流(I)充電；電壓上升到指定電壓值(V)時，進行恒壓充電直至電流降至設定值(i)，然后再次對電池進行更大電流(I+AI)的恒流充電；電壓上升到新的指定電壓(V+△V)時，進行恒壓充電，直至電流降至設定值(O，如此重復直至充電達到所需程度；所述電流設定值(i)在0.001-0.1倍率范圍內(nèi)，所述恒流充電電流(I)為0.1~10倍率。步驟(3)進行恒流再恒壓充電對給定電池進行恒流(I)充電，電壓上升到指定電壓值(V)時，進行恒壓充電；直至電流降至設定值(i);然后再次對電池進行較小電流(I-AI)的恒流充電；電壓上升到新的指定電壓(V+△V)時，進行恒壓充電，直至電流降至設定值(i),如此重復直至充電達到所需程度；所述電流設定值(i)在0.001~0.1倍率范圍內(nèi)，所述恒流充電電流(I)為0.1~10倍率。其中，步驟(1)中電壓的范圍為2.0-3.5V;步驟(3)中電壓的范圍為3.0~4.5V。本發(fā)明優(yōu)點是1.本發(fā)明通過采用對化成后處理的電池進行了常溫循環(huán)和低溫處理，有效地增強了電極表面的穩(wěn)定性能，使電極表面SEI膜更加致密、穩(wěn)固，從而提髙高能量鋰離子電池的安全性能。2.本發(fā)明能夠達到與小電流化成的同樣效果，而化成時間卻可以大幅縮小，可以大幅度提髙產(chǎn)能，具有較大的經(jīng)濟效益。3.本發(fā)明過程簡單、容易控制，所需設備的成本也比較低，節(jié)省設備投入及維護成本。圖1為具體實施例分別采用本發(fā)明的化成充放電方法和標準化成充放電方法的容量-時間對比圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述實施例1.鋰離子電池的制作按質(zhì)量百分比，8098%的磷酸亞鐵鋰，0.5~2%的導電添加劑，1~4%的聚四氟乙烯，以N-甲基吡咯烷酮或二甲基酰胺作溶劑，在2000~6000rpm的攪拌下調(diào)成漿料，以20um厚的鋁箔作集流體，將漿料涂布到鋁箔上，并經(jīng)干燥、壓實等操作制成正極片；按質(zhì)量百分比計，85~92%的MCMB、CMS作為負極活性物質(zhì)，與311。/。的KS、SS乙煥作為導電劑，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，攪拌調(diào)成漿料，以10um厚的銅箔作集流體，將漿料涂布到銅箔上，并經(jīng)干燥、壓實等操作制成負極片；選用厚度為30~50um之間的聚丙烯樹脂和聚乙烯樹脂的復合膜作為隔膜溶劑體系以EC的基體的三元混合物，電解質(zhì)選用LiPF6。將正負極片裁成適當?shù)某叽?，與隔膜一起巻繞成電芯，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，這樣就制成了柱形電池。2.鋰離子電池的化成處理對上述電池用本法所述的充放電方法對其進行化成處理(1)、充電階段，分為三歩，具體如下第一步在溫度為-2045'C的環(huán)境下，用所述電池0.1~10倍率的電流對電池進行恒流充電，充電至2.0-3.IV時采用恒壓充電，恒壓充電至0.001-0.1倍率時；再采用0.2~10倍率電流進行恒流充電，充電至2.3-3.3V時轉(zhuǎn)成恒壓充電，恒壓充電至0.001-0.1倍率時，再以0.3-10倍率的電流進行恒流充電，充電至2.5-3.5V時采用恒壓充電。第二步在3.0-4.0V之間以1.0~30.0倍率電流進行恒流充電，至電壓3.0~4.0V。第三步當?shù)诙胶懔鞒潆娭?.0-4.0V時，轉(zhuǎn)成恒壓充電，充電至0.001~0.1倍率時，轉(zhuǎn)換成恒流充電，再以0.4~10倍率的電流對電池進行恒流充電，充電至3.0-4.3伏之間后，轉(zhuǎn)換成恒壓充電，充電至用0.001-0.1倍率，再轉(zhuǎn)換成恒流充電，以0.3~10倍率的電流對電池進行充電，充電至3.1-4.4伏后進行恒壓充電，充電至0.001-0.1倍率；再轉(zhuǎn)換成恒流充電，以0.2-10倍率的電流對電池進行充電，充電電壓范圍在3.2~4.5伏之間，到達所述電壓時，再轉(zhuǎn)換成恒壓充電，B卩3.1-4.0伏恒壓充電至0,001-0.1倍率。(2)、放電采用分階段、階梯式放電在溫度為-2045r的環(huán)境下，用所述電池0.3~10倍率的電流恒流放電至3.8-3.0V時，靜置l~60min，用所述電池0.2~10倍率的電流恒流放電至3.5-2.5V時，靜置160min，用所述電池0.1~10倍率的電流恒流放電至3.8-3.0V時，靜置l-60min，用所述電池0.1~5倍率的電流恒流放電至3.0~2.0V?；蛘卟捎贸Ｒ?guī)恒流放電對電池進行指定恒定電流放電，其中電壓范圍為4.5-2.0V,放電倍率為10~0.01倍率。(3)、將上述的化成充放電方法循環(huán)3次。3.結(jié)論如圖l和表l所示，可以得出如下結(jié)論1、采用標準化成方法所需充電時間為13.1小時，而采用本法進行化成的電池充電時間只需2.4小時，因此本法化成時間明顯縮短。2、采用標準化成方法的放電容量為139.6mAh/g，而采用本法進行化成的放電容量為139.7mAh/g，因此本法化成方法可以達到和標準化成方法同樣的效果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本發(fā)明操作方便、工藝過程簡單、能夠有效提髙電池安全性，是一種高效的鋰離子電池充放電化成處理方法。能夠達到與小電流化成的同樣效果，而化成時間卻可以大幅縮小，可以大幅度提高產(chǎn)能，節(jié)省設備投入及維護成本，具有較大的經(jīng)濟效益。權(quán)利要求1.一種鋰離子電池化成處理方法，其特征在于，包括以下步驟(1)先對鋰離子電池進行階梯電壓式充電；(2)再對鋰離子電池進行大電流恒流充電；(3)然后對鋰離子電池進行階梯電壓式充電；(4)最后再對鋰離子電池進行分階段、階梯式放電或常規(guī)恒流放電；其中，上述步驟在-20～45℃環(huán)境下進行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于所述充、放電過程在相同條件下循環(huán)1~3次。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于所述步驟(1)和/或步驟(3)中的階梯電壓式充電為直接恒壓充電，即對給定電池進行恒壓(V)充電，直至電流降至設定值(i);然后在新的電壓平臺上(V+△V)進行恒壓充電，直至電流降至設定值(i)，如此重復直至充電達到所需程度；所述電流設定值(i)在0.001-0.1倍率范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于所述步驟(1)中的階梯電壓式充電為恒流再恒壓充電，即對給定電池進行恒流(I)充電；電壓上升到指定電壓值(V)時，進行恒壓充電；直至電流降至設定值(i)，然后再次對電池進行更大電流(I+AI)的恒流充電電壓上升到新的指定電壓(V+AV)時，進行恒壓充電，直至電流降至設定值(i),如此重復直至充電達到所需程度；所述電流設定值(i)在0.001-0.1倍率范圍內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于所述步驟(3)中的階梯電壓式充電為恒流再恒壓充電，即對給定電池進行恒流(I)充電，電壓上升到指定電壓值(V)時，進行恒壓充電；直至電流降至設定值(i);然后再次對電池進行較小電流(I-AI)的恒流充電；電壓上升到新的指定電壓(V+AV)時，進行恒壓充電，直至電流降至設定值(i),如此重復直至充電達到所需程度；所述電流設定值(O在0.001~0.1倍率范圍內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于步驟(1)中電壓(V)的范圍為2.0-3.5V。7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于步驟(3)中電壓(V)的范圍為3.0~4.5V。8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于所述恒流充電電流(I)的范圍為0.1-10倍率。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于所述步驟(2)以1~30倍率恒流充電，直至電壓到指定值，所述指定值范圍在3.0-4.0V內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋰離子電池化成處理方法，其特征在于所述步驟(4)中分階段、階梯式放電方法的具體操作為對電池進行大電流(I)放電，放電至指定電壓(V)時，對電池靜置，然后對電池以較小的電流(I-AI)進行恒流放電，放電至新的指定電壓(V-AV)時，再對電池靜置；重復操作直至放電完畢；所述步驟(4)中電壓(V)范圍為4.52.0V，放電電流(I)范圍為10~0.01倍率，靜置時間為160分鐘。全文摘要本發(fā)明公開了一種鋰離子電池化成處理方法，包括以下步驟(1)先對鋰離子電池進行階梯電壓式充電；(2)再對鋰離子電池進行大電流恒流充電；(3)然后對鋰離子電池進行階梯電壓式充電；(4)最后再對鋰離子電池進行分階段、階梯式放電或常規(guī)恒流放電。上述步驟在-20～45℃環(huán)境下進行。本發(fā)明操作方便、工藝過程簡單、能夠有效提高電池安全性，是一種高效的鋰離子電池充放電化成處理方法。能夠達到與小電流化成的同樣效果，而化成時間卻可以大幅縮小，可以大幅度提高產(chǎn)能，節(jié)省設備投入及維護成本，具有較大的經(jīng)濟效益。文檔編號H01M10/40GK101308943SQ200810123138公開日2008年11月19日申請日期2008年6月6日優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日發(fā)明者尤志宏,明董申請人:恒正科技(蘇州)有限公司