抑制電池化成產(chǎn)氣的方法及采用該方法化成的鋰離子電池技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種抑制電池化成產(chǎn)氣的方法及采用該方法化成的鋰離子電池，抑制電池化成產(chǎn)氣的方法包括以下步驟：S1、按照預(yù)定的電壓對鋰離子電池進(jìn)行預(yù)充電；S2、將預(yù)充電后的鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行低真空度的抽真空處理；S3、向鋰離子電池內(nèi)充入保護(hù)氣體；S4、在恒溫條件下，對充入保護(hù)氣體后的鋰離子電池進(jìn)行充電；S5、將步驟S4中充電后的鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行高真空度的抽真空處理。本發(fā)明專利技術(shù)有效抑制鋰離子電池在化成過程中因電解液分解產(chǎn)氣，從而有效地解決了氣脹現(xiàn)象的發(fā)生，為鋰電池的生產(chǎn)和應(yīng)用提高了安全性。同時(shí)還提高了電池初始容量，降低了電池界面內(nèi)阻，有效改善電池電化學(xué)性能的穩(wěn)定性，大大提升了電池的循環(huán)壽命。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

專利技術(shù)涉及鋰離子電池
，尤其涉及一種抑制電池化成產(chǎn)氣的方法及采用該方法化成的鋰離子電池。
技術(shù)介紹
近年來，鋰離子電池在世界高能電池領(lǐng)域及電子產(chǎn)品領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是，鋰電池在化成過程中內(nèi)部強(qiáng)大的氣壓易造成電池外殼鼓殼，甚至在化成時(shí)造成漏液起火爆炸的危險(xiǎn)，氣脹現(xiàn)象在鋰離子電池中是影響其電池安全性能的最主要因素。因此，有必要對電池化成等進(jìn)行改善，提高電池安全性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于，提供一種有效抑制鋰離子電池在化成過程中因電解液分解產(chǎn)氣的抑制電池化成產(chǎn)氣的方法以及采用該方法化成的鋰離子電池。專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種抑制電池化成產(chǎn)氣的方法，包括以下步驟：S1、按照預(yù)定的電壓對鋰離子電池進(jìn)行預(yù)充電；所述鋰離子電池的電解液包括碳酸亞乙烯酯；S2、將預(yù)充電后的所述鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行低真空度的抽真空處理；S3、向所述鋰離子電池內(nèi)充入保護(hù)氣體；S4、在恒溫條件下，對充入保護(hù)氣體后的所述鋰離子電池進(jìn)行充電；S5、將步驟S4中充電后的所述鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行高真空度的抽真空處理。優(yōu)選地，步驟S1中，所述預(yù)定的電壓為2.7V～3.2V；預(yù)充電的電流為0.05C。優(yōu)選地，步驟S2中，所述低真空度的真空度為0.4mPa～0.6mPa。優(yōu)選地，步驟S3中，所述保護(hù)氣體為CO2。優(yōu)選地，步驟S3中，通過所述鋰離子電池上的注液孔向其內(nèi)部充入保護(hù)氣體；充入后將所述注液孔進(jìn)行預(yù)封口。優(yōu)選地，采用耐高溫膠紙對所述注液孔進(jìn)行預(yù)封口。優(yōu)選地，步驟S5中，抽真空處理后，采用鋼珠將所述鋰離子電池上的注液孔封閉。優(yōu)選地，步驟S4中，所述恒溫的溫度為25±3℃；充電的電流為0.1C；充電的電壓為3.2V～3.35V。優(yōu)選地，步驟S5中，所述高真空度的真空度為0.85mPa～0.95mPa。優(yōu)選地，所述鋰離子電池在注入電解液后，在步驟S1的預(yù)充電之前，于常溫下放置至少15h。本專利技術(shù)還提供一種鋰離子電池，采用上述的方法化成制得。專利技術(shù)的有益效果：通過電解液和化成方法的結(jié)合，有效抑制鋰離子電池在化成過程中因電解液分解產(chǎn)氣，從而有效地解決了氣脹現(xiàn)象的發(fā)生，為鋰電池的生產(chǎn)和應(yīng)用提高了安全性。同時(shí)還提高了電池初始容量，降低了電池界面內(nèi)阻，有效改善電池電化學(xué)性能的穩(wěn)定性，大大提升了電池的循環(huán)壽命。附圖說明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對專利技術(shù)作進(jìn)一步說明，附圖中：圖1是專利技術(shù)的抑制電池化成產(chǎn)氣的方法的流程圖；圖2是采用本專利技術(shù)方法和現(xiàn)有技術(shù)方法化成后電解液損失量的比較圖；圖3是采用本專利技術(shù)方法和現(xiàn)有技術(shù)方法化成前后電芯的尺寸變化比較圖；圖4是采用本專利技術(shù)方法和現(xiàn)有技術(shù)方法化成后電解液的氣體組份氣相色譜質(zhì)譜圖；圖5是采用本專利技術(shù)方法和現(xiàn)有技術(shù)方法化成后電池的循環(huán)性能比較圖。具體實(shí)施方式為了對專利技術(shù)的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明專利技術(shù)的具體實(shí)施方式。參考圖1，專利技術(shù)的抑制電池化成產(chǎn)氣的方法，包括以下步驟：S1、按照預(yù)定的電壓對鋰離子電池進(jìn)行預(yù)充電。鋰離子電池的電解液包括碳酸亞乙烯酯。該預(yù)充電在化成設(shè)備上進(jìn)行。預(yù)定的電壓為2.7V～3.2V。預(yù)充電的電流為0.05C。預(yù)充電的時(shí)間可為2h。該鋰離子電池可按照現(xiàn)有技術(shù)的方法制成。例如，正極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰LiFeCOPO4，負(fù)極活性物質(zhì)為改性石墨，隔離膜為雙面陶瓷隔膜。制備時(shí)，于1％濕度N2氛圍的真空手套箱中進(jìn)行注液(電解液)，以制成磷酸鐵鋰鋰離子電池。電解液包括但不限于質(zhì)量比例為1：1：1：1的EC(碳酸乙烯酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸二已酯)及PC(碳酸丙烯酯)，還包括1-2％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的VC(碳酸亞乙烯酯)添加劑電解液。電解液中VC(1,2-二亞乙烯基碳酸酯)的添加，作為一種自由基去除劑等含有雙鍵的添加劑，驗(yàn)證了氣脹現(xiàn)象的自由基理論的正確性。通常電池中，電解液在正極的分解電壓通常大于4.5VOT/Li+)，因此電解液在正極上不易分解(排出引人非設(shè)計(jì)雜質(zhì)導(dǎo)致的局部氧化分解等因素)。由于負(fù)極碳材料具有較低的電極電位，電解液在負(fù)極表面形成大約70A厚度的固體電解質(zhì)膜(SEI-SolidElectrolyteInterface)，以此來平衡負(fù)極材料帶來的熱力學(xué)不穩(wěn)定性。因此，電解液的分解主要發(fā)生在負(fù)極材料的表面。電解液中的二乙基碳酸酯(EC)及其它組分(如DEC,二乙基碳酸酯；DMC，二甲基碳酸酯)在得到電子的情況下，均會(huì)產(chǎn)生自由基，此自由基反應(yīng)的直接結(jié)果是產(chǎn)生低沸點(diǎn)的烴類、酯類、醚類及CO2。鋰離子在正負(fù)極間運(yùn)動(dòng)的過程中，不斷地有自由基的產(chǎn)生。因此，在電解液中添加VC(1,2-二亞乙烯基碳酸酯)；VC的分子結(jié)構(gòu)類似于DMC與DEC、EC，并且富含雙鍵，是自由基的最佳捕捉劑，通過對自由基的捕捉可有效解決化成過程中的產(chǎn)氣問題。鋰離子電池制成后(在注入電解液后)，在進(jìn)行步驟S1的預(yù)充電之前，于常溫下放置至少15h。S2、將預(yù)充電后的鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行低真空度的抽真空處理。其中，低真空度的真空度為0.4mPa～0.6mPa。S3、向鋰離子電池內(nèi)充入保護(hù)氣體。保護(hù)氣體選用CO2。具體地，通過鋰離子電池上的注液孔向其內(nèi)部充入保護(hù)氣體。充入后采用耐高溫膠紙將注液孔進(jìn)行預(yù)封口。S4、在恒溫條件下，對充入保護(hù)氣體后的鋰離子電池進(jìn)行充電。恒溫的溫度為25±3℃(即22℃～28℃)；充電的電流為0.1C；充電的電壓為3.2V～3.35V。充電的時(shí)間可為4h，整個(gè)過程都在恒定的溫度下進(jìn)行。小電流、短時(shí)間的預(yù)充電，有助于鋰離子電池中負(fù)極表面SEI膜的形成，且避免長時(shí)間導(dǎo)致SEI膜阻抗增大，從而影響鋰離子電池的倍率放電性能。對于磷酸鐵鋰體系的鋰離子電池，充電的電壓小于3.7V，可避免磷酸鐵鋰的晶格結(jié)構(gòu)受到破壞，保證電池的循環(huán)性能。恒溫的條件可通過恒溫設(shè)備提供。S5、將步驟S4中充電后的鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行高真空度的抽真空處理，去除鋰離子電池中氣泡。高真空度的真空度為0.85mPa～0.95mPa。在充電過程中，原充入電池內(nèi)的保護(hù)氣體可通過注液孔處(耐高溫膠紙和注液孔之間的縫隙)緩慢排出。步驟S5中，抽真空處理后，采用鋼珠將鋰離子電池上的注液孔封閉，完成鋰離子電池的化成，過程中電池不會(huì)發(fā)生氣脹現(xiàn)象，提高電池的安全性能。本專利技術(shù)的鋰離子電池，采用上述的抑制電池化成產(chǎn)氣的方法進(jìn)行化成制得。化成過程中的鋰離子電池內(nèi)部不會(huì)發(fā)生氣脹現(xiàn)象，提高電池安全性能。另外，對鋰離子電池的電芯進(jìn)行注液前的稱重、注液后的稱重及封口后的稱重，來確定化成后的電解液損失量。并且與現(xiàn)有技術(shù)中化成方法的鋰離子電池的電解液損失量進(jìn)行比較，如圖2所示。由圖2可知，采用本專利技術(shù)方法化成后電池中電解液的損失量較于采用現(xiàn)有技術(shù)化成后電池的電解液損失量小，改善趨勢明顯。現(xiàn)有技術(shù)中的化成方法可包括：化成前常溫下擱置15h，高溫45℃下擱置約3h，封口前進(jìn)行一次抽真空處理。按照本專利技術(shù)方法化成后電池中電芯的尺寸和按照現(xiàn)有技術(shù)化成方法化成后電芯尺寸的比較，如圖3所示。由圖3可知，現(xiàn)有技術(shù)方法化成后的電芯因氣脹現(xiàn)象使得尺寸變化大，本專利技術(shù)方法化成后的電芯的尺寸變化小。進(jìn)一步地，將化成后的鋰離子電池進(jìn)行氣體組份氣相色譜質(zhì)譜分析。氣體組份氣相色譜質(zhì)譜分析通過氣象色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(溫度l本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種抑制電池化成產(chǎn)氣的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、按照預(yù)定的電壓對鋰離子電池進(jìn)行預(yù)充電；所述鋰離子電池的電解液包括碳酸亞乙烯酯；S2、將預(yù)充電后的所述鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行低真空度的抽真空處理；S3、向所述鋰離子電池內(nèi)充入保護(hù)氣體；S4、在恒溫條件下，對充入保護(hù)氣體后的所述鋰離子電池進(jìn)行充電；S5、將步驟S4中充電后的所述鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行高真空度的抽真空處理。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種抑制電池化成產(chǎn)氣的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、按照預(yù)定的電壓對鋰離子電池進(jìn)行預(yù)充電；所述鋰離子電池的電解液包括碳酸亞乙烯酯；S2、將預(yù)充電后的所述鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行低真空度的抽真空處理；S3、向所述鋰離子電池內(nèi)充入保護(hù)氣體；S4、在恒溫條件下，對充入保護(hù)氣體后的所述鋰離子電池進(jìn)行充電；S5、將步驟S4中充電后的所述鋰離子電池置于真空設(shè)備中，進(jìn)行高真空度的抽真空處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制電池化成產(chǎn)氣的方法，其特征在于，步驟S1中，所述預(yù)定的電壓為2.7V～3.2V；預(yù)充電的電流為0.05C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制電池化成產(chǎn)氣的方法，其特征在于，步驟S2中，所述低真空度的真空度為0.4mPa～0.6mPa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制電池化成產(chǎn)氣的方法，其特征在于，步驟S3中，所述保護(hù)氣體為CO2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：余志文，陳邦義，周萌，高晶晶，趙紫薇，
申請(專利權(quán))人：深圳拓邦股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44