專利名稱：鋰離子二次電池電芯老化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池制造領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子二次電池電芯老化方法。
背景技術(shù)：
鋰離子二次電池由于具有電壓高、能量密度大、無記憶效應(yīng)及綠色無污染等特點(diǎn)，近年來已廣泛應(yīng)用在手機(jī)和筆記本電腦等便攜式設(shè)備上。在鋰離子二次電池的生產(chǎn)過程中，電芯老化是其中非常重要的工藝操作，其目的在于激活鋰離子電池正負(fù)極材料，使電芯負(fù)極極板表面形成一層致密、均勻、穩(wěn)定的SEI膜。電芯老化工藝的優(yōu)劣直接影響到電池SEI膜的形成情況，從而影響到電池的電化學(xué)性能。傳統(tǒng)小電流充電老化的方法并不能得到穩(wěn)定良好的SEI膜，主要表現(xiàn)在由此方法生產(chǎn)的電池電化學(xué)性能不穩(wěn)定，自放電率偏高，影響電池的壽命及匹配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種產(chǎn)出電池自放電率小，儲存性能良好，電化學(xué)性能優(yōu)異，電池循環(huán)壽命長的鋰離子二次電池電芯老化方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋰離子二次電池電芯老化方法，包括以下步驟a)在常溫下以第一充電電流對所述鋰離子二次電池進(jìn)行恒流充電以充入第一預(yù)定電量山)在常溫下將充入了所述第一預(yù)定電量的所述鋰離子二次電池靜置第一預(yù)定時間；c)在常溫下以第二充電電流再次對所述鋰離子二次電池進(jìn)行恒流充電以充入第二預(yù)定電量；d)在高于常溫的第一溫度條件下對充入了所述第二預(yù)定電量的鋰離子二次電池存放第二預(yù)定時間。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋰離子二次電池電芯老化方法得到的電池可以克服現(xiàn)有電池電芯老化技術(shù)帶來的電池電化學(xué)性能不穩(wěn)定，自放電率差的問題，提高電池的循環(huán)壽命和儲存性能，利于電池間的匹配組合。本發(fā)明通過對電芯老化過程中環(huán)境溫度、充電電流大小及電池荷電量的控制，消除了電池內(nèi)部的絕大多數(shù)不良副反應(yīng)，且同時在電芯，例如負(fù)極板表面形成一層致密、均勻、穩(wěn)定的S EI膜,改善了電池電化學(xué)性能的穩(wěn)定性。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的鋰離子二次電池電芯老化方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第二充電電流高于所述第一充電電流。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟a)中，所述第一充電電流為O. 005-0. 2C。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例及比較例中的充電電流的單位C是相對于電池的容量來說的，可以表不電池充放電電流大小。例如，對本文實(shí)施例與比較例中IOOAh電池來說，IC = ΙΟΟΑ,Ο. 2C = 20Α，0· 005C = O. 5A。 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟a)中，所述第一預(yù)定電量為所述鋰離子二次電池的標(biāo)準(zhǔn)容量的15-80%。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟b)中，所述第一預(yù)定時間為12-120小時。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟c)中，所述第二充電電流為O. 1-1C。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟c)中，所述第二預(yù)定電量為所述鋰離子二次電池的標(biāo)準(zhǔn)容量的20-75%。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟c)中，充電截止電壓為3. 0-4. 0V。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟d)中，所述第一溫度為40_60°C。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述步驟d)中，所述第二預(yù)定時間為24-120小時。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在步驟a)前，將注液后的所述鋰離子二次電池在高于常溫的第二溫度條件下陳化第三預(yù)定時間。有利地，所述第二溫度條件為40-50°C。
進(jìn)一步有利地，所述第三預(yù)定時間為12-120小時。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鋰離子二次電池電芯老化方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。下面首先給出鋰離子二次電池的制備過程。需要理解的是，以下給出的鋰離子二次電池僅是示例，本發(fā)明并不限于此，本發(fā)明的鋰離子二次電池的電芯老化方法還可以適用于其他方法制備的鋰離子二次電池。將LiFePO4、碳黑和聚偏二氟乙烯(PVDF)以94 : 3 : 3的重量比充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，將得到的混合物按I. 5 : I的重量比與N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合均勻制得正極漿料。采用涂布機(jī)將所得正極漿料均勻地涂布在鋁箔集流體上，于130C下干燥，壓實(shí)、分切后得到正極板。將人造石墨和PVDF以94 6的重量比混合，將得到的混合物按2 I的重量比與N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合均勻制成負(fù)極漿料。再將該漿料均勻地涂布在銅箔集流體上，于140C下干燥，壓實(shí)、分切后得到負(fù)極板。將上述正、負(fù)極極板與聚丙烯隔膜卷繞成方型鋰離子電池的電極組，并將該電極組裝入方形電池殼中，注入電解液，電解液為lmol/L的鋰鹽LiPF6溶于EC、EMC、DEC、DMC,PC、VC的混合溶劑中制備而成。下面通過具體實(shí)施例和比較例詳細(xì)說明本發(fā)明的鋰離子二次電池的電芯老化方法及其效果。本發(fā)明所提供的鋰離子二次電池的電芯老化方法可適用于卷繞式和疊片式鋰離子電池。其中，可以將上述注液后在置于高溫環(huán)境下陳化一段時間后再進(jìn)行電芯老化，例如環(huán)境溫度可以為40-50°C，陳化時間可以為12-120h。在本發(fā)明的下述實(shí)施例及比較例中，將按上述步驟制作IOOAh電池在45°C條件下靜置陳化24h，以使電解液充分浸潤極板。此后，分別以下述條件進(jìn)行電芯老化處理。實(shí)施例I :在本實(shí)施例中，按以下步驟進(jìn)行電池電芯老化。(I)在20_25°C環(huán)境溫度下，使用5A(即O. 05C)的電流對電池進(jìn)行恒流充電，充入電量70Ah(也就是說，標(biāo)準(zhǔn)電量的70% )；(2)在20-25°C環(huán)境溫度下，將電池靜置IOOh ；(3)在20-25 °C環(huán)境溫度下，使用20A (即O. 2C)的電流對電池進(jìn)行恒流充電，截止電壓3. 6V ；·
(4)在55°C高溫環(huán)境下，將電池靜置120h。實(shí)施例2 在本實(shí)施例中，按以下步驟進(jìn)行電池電芯老化。(I)在20_25°C環(huán)境溫度下，使用
2.5A的電流對電池進(jìn)行恒流充電，充入電量70Ah ；(2)在20-25 °C環(huán)境溫度下，將電池靜置96h ；(3)在20-25 °C環(huán)境溫度下，使用20A的電流對電池進(jìn)行恒流充電，截止電壓
3.6V ；(4)在55 °C高溫環(huán)境下，將電池靜置96h。實(shí)施例3 在本實(shí)施例中，按以下步驟進(jìn)行電池電芯老化。(I)在20_25°C環(huán)境溫度下，使用4A的電流對電池進(jìn)行恒流充電，充入電量60Ah ；(2)在20-25 °C環(huán)境溫度下，將電池靜置96h ；(3)在20-25 °C環(huán)境溫度下，使用20A的電流對電池進(jìn)行恒流充電，截止電壓
3.6V ；(4)在55 °C高溫環(huán)境下，將電池靜置120h。比較例作為對比，按以下步驟進(jìn)行電池電芯老化。(I)在20-25°C環(huán)境溫度下，使用5A的電流對電池進(jìn)行恒流充電480min ；(2)在20-25°C環(huán)境溫度下，使用15A的電流對電池進(jìn)行恒流充電180min ；(3)在20-25 °C環(huán)境溫度下，使用30A的電流對電池進(jìn)行恒流充電，截止電壓3. 6V。為了評價各電池的電芯老化的效果，在電芯老化完畢后，對上述各實(shí)施例及比較例的電池進(jìn)行了自放電檢測、儲存檢測、以及循環(huán)檢測。具體的檢測條件和評價標(biāo)準(zhǔn)如下。14天自放電值檢測在常溫下，將電池以20A(0. 2C)放電至2. 0V，放完電后電池以20A (O. 2C)充電至
3.6V，靜置12h，測量電池電壓V1，再將此電池置于常溫環(huán)境下14天，再次測量電池電壓V2,自放電值=W此壓降值的大小可表示電池在常溫靜置過程中由于內(nèi)部副反應(yīng)所造成的電池電量的損失，同時此值可作為電池匹配的其中一個參考值。55 0C儲存7天容量衰減率檢測將電池在常溫下以20A充電至3. 6V截止，20A放電至2. 0V,記錄其初始容量C1,再次將電池以20A電流充電至3. 6V截止，再將充滿電的電池置于55°C環(huán)境下儲存7天，將儲存后電池取出置于常溫環(huán)境下5h，再以20A電流對其放電至2. 0V，記錄其容量C2，容量衰減率=(C1-C2) /C1OO. 5C循環(huán)檢測在室溫下，將電池以50A(0. 5C)電流充電至3. 6V，擱置10分鐘，然后以50Α (O. 5C)電流進(jìn)行放電至2. 0V，擱置20分鐘，記錄初始放電容量Q。重復(fù)上面步驟對電池進(jìn)行充放電循環(huán)測試，并記錄每次放電容量，當(dāng)放電容量小于電池初始容量70%時中止循環(huán)檢測。循環(huán)500次容量衰減率=I-C5tltZC1 ;循環(huán)1000次容量衰減率=I-C1000ZC10其中，C500表示第500次循環(huán)測試時的電池放電容量，C10000表示第1000次循環(huán)測試時的電池放電容量。上述各實(shí)施例及比較例的測試結(jié)果示于表I。 表I實(shí)施例和比較例電池性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，包括以下步驟 a)在常溫下以第一充電電流對所述鋰離子二次電池進(jìn)行恒流充電以充入第一預(yù)定電量; b)在常溫下將充入了所述第一預(yù)定電量的所述鋰離子二次電池靜置第一預(yù)定時間； c)在常溫下以第二充電電流對所述鋰離子二次電池再次進(jìn)行恒流充電以充入第二預(yù)定電量； d)在高于常溫的第一溫度條件下對充入了所述第二預(yù)定電量的鋰離子二次電池存放第二預(yù)定時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述第二充電電流高于所述第一充電電流。
3.根據(jù)權(quán)利要I或2所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述步驟a)中，所述第一充電電流為0.005-0. 2C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述步驟a)中，所述第一預(yù)定電量為所述鋰離子二次電池的標(biāo)準(zhǔn)容量的15-80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述步驟b)中，所述第一預(yù)定時間為12-120小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述步驟c)中，所述第二充電電流為O.1-1C。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋰離子二次電池電芯老化方法，其特征在于，所述步驟c)中，所述第二預(yù)定電量為所述鋰離子二次電池的標(biāo)準(zhǔn)容量的20-75%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述步驟c)中，充電截止電壓為3.0-4. 0V。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述步驟d)中，所述第一溫度為40-60°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鋰離子二次電池電芯老化方法，其特征在于，所述步驟d)中，所述第二預(yù)定時間為24-120小時。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，在所述步驟a)之前，將注液后的所述鋰離子二次電池在高于常溫的第二溫度條件下陳化第三預(yù)定時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述第二溫度條件為40-50°C。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的鋰離子二次電池的電芯老化方法，其特征在于，所述第三預(yù)定時間為12-120小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子二次電池電芯老化方法，包括以下步驟a)在常溫下以第一充電電流對所述鋰離子二次電池進(jìn)行恒流充電以充入第一預(yù)定電量；b)在常溫下將充入了所述第一預(yù)定電量的所述鋰離子二次電池靜置第一預(yù)定時間；c)在常溫下以第二充電電流再次對所述鋰離子二次電池進(jìn)行恒流充電以充入第二預(yù)定電量；d)在高于常溫的第一溫度條件下對充入了所述第二預(yù)定電量的鋰離子二次電池存放第二預(yù)定時間。根據(jù)本發(fā)明的鋰離子二次電池電芯老化方法得到的電池可以克服現(xiàn)有電池電芯老化技術(shù)帶來的電池電化學(xué)性能不穩(wěn)定，自放電率差的問題，提高電池的循環(huán)壽命和儲存性能，利于電池間的匹配組合。
文檔編號H01M10/44GK102956932SQ20111023841
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者劉博 申請人:北汽福田汽車股份有限公司