本發(fā)明涉及電池技術領域，尤其涉及一種鈦酸鋰電池的化成方法。

背景技術：

鈦酸鋰電池因其安全性好、倍率功率性能好、常溫循環(huán)壽命長等優(yōu)點而引起了學術界和工業(yè)界的廣泛重視，特別是近年來已有批量應用于電動車、儲能等領域的案例。然而在鈦酸鋰電池實際研究和應用的過程中，發(fā)現(xiàn)鈦酸鋰電池存在脹氣問題，特別是在高溫下脹氣更嚴重，嚴重地影響了電池的循環(huán)性能。

目前，對鈦酸鋰電池脹氣的原因已有比較明確的機理解釋，電池中的殘留水分以及鈦酸鋰表面的ti3+對電解液溶劑的催化分解(特別是在高溫下)是其產(chǎn)氣的主要原因。鈦酸鋰材料及電池的研究者們主要通過鈦酸鋰材料改性和電解液成膜添加劑兩個方面來改善鈦酸鋰電池的高溫脹氣問題。然而上述方法并不能完全解決鈦酸鋰電池的高溫脹氣問題，必須結合鈦酸鋰電池的制備、化成工藝加以解決。

在鈦酸鋰電池的化成工藝研究上，已有研究者研究了小電流和高溫老化的化成工藝(如：劉金亮，高峰，張汝斌，等，鈦酸鋰電池的化成方法，中國專利，申請?zhí)枺?01410765009.1)，得到了較好的抑制產(chǎn)氣效果，但仍未能完全消除鈦酸鋰電池高溫產(chǎn)氣對循環(huán)等電性能的影響。

技術實現(xiàn)要素：

基于背景技術存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種鈦酸鋰電池的化成方法。

本發(fā)明提出的一種鈦酸鋰電池的化成方法，對鈦酸鋰電池首先進行預化成老化后再進行小電流化成老化；

預化成老化包括以下步驟：

s1、將注液預封后的鈦酸鋰電池放置在高溫環(huán)境中浸潤第一時間閾值；

s2、通過定值電流i1對高溫浸潤后的鈦酸鋰電池恒流充電至電池電壓達到預設的第一電壓值v1；

s3、將充電完成的鈦酸鋰電池高溫擱置第二時間閾值；

小電流化成老化包括以下步驟：

s4、在高溫環(huán)境中以定值電流i2對預化成老化后的鈦酸鋰電池充電至電池電壓達到預設的第二電壓值v2，i2＜i1；

s5、以定值電流i3對鈦酸鋰電池進行間隔浮充，浮充截止電壓為第二電壓值v2，i3＜i2；

s6、對浮充結束的鈦酸鋰電池進行高溫老化并持續(xù)第三時間閾值；

s7、老化結束，對鈦酸鋰電池進行抽氣，然后二次封口。

優(yōu)選地，步驟s1中，高溫環(huán)境的溫度為0-65℃，第一時間閾值為8-24h。

優(yōu)選地，步驟s2中，i1為0.2c-1c，第一電壓值v1為2.3-2.6v。

優(yōu)選地，步驟s3中，高溫擱置的溫度為40-65℃，第二時間閾值為12-48h。

優(yōu)選地，步驟s4中，高溫環(huán)境溫度為40-65℃。

優(yōu)選地，步驟s4中，定值電流i2為0.02-0.2c，第二電壓值v2為2.7-3.0v。

優(yōu)選地，步驟s5中，定值電流i3為0.01-0.05c，浮充階段總時間為8-48h。

優(yōu)選地，步驟s6中，高溫老化溫度為40-65℃，第三時間閾值為1-7天。

優(yōu)選地，步驟s2中，首選對高溫浸潤后的鈦酸鋰電池上夾具，然后再進行恒流充電；步驟s7中，首先對老化結束的鈦酸鋰電池去夾具，然后再進行抽氣和二次封口。

本發(fā)明提供的鈦酸鋰電池的化成方法，將鈦酸鋰電池化成分兩步進行，第一步預化成老化的主要目的為電芯除水、初步產(chǎn)氣和完成低電位條件下的不可逆電化學反應；第二步小電流高溫化成的主要目的為完成負極鈦酸鋰材料表面成膜，老化的目的為穩(wěn)定負極成膜和完成電解液分解產(chǎn)氣過程。該化成方法有利于電池高溫循環(huán)過程中產(chǎn)氣量的降低和性能穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的一種鈦酸鋰電池的化成方法流程圖；

圖2為實施例1制備的鈦酸鋰軟包電池經(jīng)化成老化后的高溫循環(huán)壽命圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供的一種鈦酸鋰電池的化成方法，對鈦酸鋰電池首先進行預化成老化后再進行小電流化成老化。

預化成老化包括以下步驟s1-s3。

s1、將注液預封后的鈦酸鋰電池放置在高溫環(huán)境中浸潤第一時間閾值。本步驟中，高溫環(huán)境的溫度為0-65℃，第一時間閾值為8-24h。

s2、通過定值電流i1對高溫浸潤后的鈦酸鋰電池恒流充電至電池電壓達到預設的第一電壓值v1。i1為0.2c-1c，第一電壓值v1為2.3-2.6v。

s3、將充電完成的鈦酸鋰電池高溫擱置第二時間閾值。本步驟中，高溫擱置的溫度為40-65℃，第二時間閾值為12-48h。

小電流化成老化包括以下步驟s4-s7。

s4、在高溫環(huán)境中以定值電流i2對預化成老化后的鈦酸鋰電池充電至電池電壓達到預設的第二電壓值v2，i2＜i1。本步驟中，高溫環(huán)境溫度為40-65℃，定值電流i2為0.02-0.2c，第二電壓值v2為2.7-3.0v。

s5、以定值電流i3對鈦酸鋰電池進行間隔浮充，浮充截止電壓為第二電壓值v2，i3＜i2。本步驟中，定值電流i3為0.01-0.05c，浮充階段總時間為8-48h。

s6、對浮充結束的鈦酸鋰電池進行高溫老化并持續(xù)第三時間閾值。本步驟中，高溫老化溫度為40-65℃，第三時間閾值為1-7天。

s7、老化結束，對鈦酸鋰電池進行抽氣，然后二次封口。

本實施方式中，為了保證鈦酸鋰電池在化成過程中的穩(wěn)定，步驟s2中，首選對高溫浸潤后的鈦酸鋰電池上夾具，然后再進行恒流充電。步驟s7中，首先對老化結束的鈦酸鋰電池去夾具，然后再進行抽氣和二次封口。

實施例1

參照圖1，本實施例以8ah鈦酸鋰軟包電池為例，對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。具體的，該8ah鈦酸鋰軟包電池，正極為瑞翔三元ncm111，負極為自產(chǎn)鈦酸鋰lto，隔膜為滄州明珠12+4單面陶瓷隔膜，電解液為廣州天賜鈦酸鋰專用電解液。

本實施例中，預化成老化具體如下。

步驟s1中，將注液、封口完成的8ah鈦酸鋰電池置于55℃高溫箱中，平躺擱置12h，使得電解液充分浸潤正負極極片和隔膜，以完成高溫浸潤。步驟s2中，將完成高溫浸潤后鈦酸鋰電池置于室溫下4h后，上夾具在5v、10a的化成柜上進行充電，具體可選用新威化成柜，充電電流i1為0.5c(即4a)，充電截止電壓即第一電壓值v1為2.6v。步驟s3中，將充電完成的鈦酸鋰軟包電池置于55℃高溫箱中老化24h，以完成預化成。

本實施例中，小電流化成老化具體如下。

步驟s4中，預化成后的鈦酸鋰電池置于55℃高溫箱中，以0.1c(0.8a)小電流i2恒流充電至電池電壓達到第二電壓值v2＝2.8v；然后執(zhí)行步驟s5，以0.05c(0.4a)電流i3每隔10分鐘浮充一次，截止電壓為第二電壓值v2即2.8v。本實施例中，在步驟s5中共浮充80次。然后，執(zhí)行步驟s6，將浮充結束的鈦酸鋰電池擱置在60℃高溫箱中老化3天；然后執(zhí)行步驟s7，去夾板抽氣，再次封口，完成鈦酸鋰電池的化成老化。

參照圖2，本實施例中，將完成化成老化后的電池，置于新威化成分容柜上進行分容后，置于45℃環(huán)境下，以3c/3c(24a)電流進行100％dod(depthofdischarge，放電深度)充放電循環(huán)(充放電電壓區(qū)間1.5-2.7v)，觀察循環(huán)3000周的產(chǎn)氣情況，發(fā)現(xiàn)并無明顯產(chǎn)氣，鈦酸鋰軟包電池循環(huán)3000周后的容量保持率達91.4％。

實施例2

本實施例以8ah鈦酸鋰軟包電池為例，對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。具體的，該8ah鈦酸鋰軟包電池，正極為瑞翔三元ncm523，負極為自產(chǎn)鈦酸鋰lto，隔膜為滄州明珠12+4單面陶瓷隔膜，電解液為廣州天賜鈦酸鋰專用電解液。

本實施例中，預化成老化具體如下。

步驟s1中，將注液、封口完成的8ah鈦酸鋰電池置于40℃高溫箱中，平躺擱置8h，使得電解液充分浸潤正負極極片和隔膜，以完成高溫浸潤。步驟s2中，將完成高溫浸潤后鈦酸鋰電池置于室溫下4h后，上夾具在5v、10a的化成柜上進行充電，具體可選用新威化成柜，充電電流i1為0.2c(1.6a)，充電截止電壓即第一電壓值v1為2.5v。步驟s3中，將充電完成的鈦酸鋰軟包電池置于40℃高溫箱中老化12h，以完成預化成。

本實施例中，小電流化成老化具體如下。

步驟s4中，預化成后的鈦酸鋰電池置于60℃高溫箱中，以0.05c(0.4a)小電流i2恒流充電至電池電壓達到第二電壓值v2＝2.7v；然后執(zhí)行步驟s5，以0.01c(0.08a)電流i3每隔10分鐘浮充一次，截止電壓為第二電壓值v2即2.7v。本實施例中，在步驟s5中共浮充50次。然后，執(zhí)行步驟s6，將浮充結束的鈦酸鋰電池擱置在40℃高溫箱中老化3天；然后執(zhí)行步驟s7，去夾板抽氣，再次封口，完成鈦酸鋰電池的化成老化。

實施例3

本實施例以8ah鈦酸鋰軟包電池為例，對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。具體的，該8ah鈦酸鋰軟包電池，正極為瑞翔三元ncm622，負極為自產(chǎn)鈦酸鋰lto，隔膜為滄州明珠12+4單面陶瓷隔膜，電解液為廣州天賜鈦酸鋰專用電解液。

本實施例中，預化成老化具體如下。

步驟s1中，將注液、封口完成的8ah鈦酸鋰電池置于65℃高溫箱中，平躺擱置24h，使得電解液充分浸潤正負極極片和隔膜，以完成高溫浸潤。步驟s2中，將完成高溫浸潤后鈦酸鋰電池置于室溫下6h后，上夾具在5v、10a的化成柜上進行充電，具體可選用新威化成柜，充電電流i1為1c(8a)，充電截止電壓即第一電壓值v1為2.6v。步驟s3中，將充電完成的鈦酸鋰軟包電池置于65℃高溫箱中老化48h，以完成預化成。

本實施例中，小電流化成老化具體如下。

步驟s4中，預化成后的鈦酸鋰電池置于45℃高溫箱中，以0.02c(0.16a)小電流i2恒流充電至電池電壓達到第二電壓值v2＝3.0v；然后執(zhí)行步驟s5，以0.01c(0.08a)電流i3每隔5分鐘浮充一次，截止電壓為第二電壓值v2即3.0v。本實施例中，在步驟s5中共浮充100次。然后，執(zhí)行步驟s6，將浮充結束的鈦酸鋰電池擱置在45℃高溫箱中老化5天；然后執(zhí)行步驟s7，去夾板抽氣，再次封口，完成鈦酸鋰電池的化成老化。

實施例2和實施例3中化成結束后的鈦酸鋰電池，經(jīng)過多次充放電循環(huán)，均無明顯產(chǎn)氣。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。