一種抑制鋰離子電池析鋰的方法技術

本申請涉及一種抑制鋰離子電池析鋰的方法，包括以下步驟：a)將所述鋰離子電池加熱至40℃至80℃的溫度；以及b)將所述鋰離子電池在步驟a)的溫度下老化10小時至100小時。本申請所公開的方法可明顯降低鋰離子電池中鋰枝晶的析出和/或生長，進而改善鋰離子電池的放電容量并提升鋰離子電池的安全性。容量并提升鋰離子電池的安全性。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種抑制鋰離子電池析鋰的方法


[0001]本申請涉及一種抑制鋰離子電池析鋰的方法，包括將所述鋰離子電池加熱至40℃至80℃的溫度，以及隨后將所述鋰離子電池在該溫度下老化10小時至100小時。

技術介紹

[0002]鋰離子電池因其成本低、壽命長、安全性好等特點成為最受歡迎的能量存儲系統(tǒng)，現(xiàn)已被廣泛應用于純電動汽車、混合電動汽車以及智能電網等領域。然而，鋰離子電池在充電過程中存在鋰析出的風險。尤其是當進行大電流快速充電或者低溫充電時，鋰離子嵌入負極的速度小于鋰離子傳導到負極活性材料的速度，導致金屬鋰在負極極片表面析出。金屬鋰析出沉積時通常會形成樹枝狀金屬鋰晶體，簡稱為鋰枝晶。鋰枝晶容易與電解液發(fā)生多種副反應，產生大量的氣體和熱量。同時，鋰枝晶有可能刺穿隔離膜，導致鋰電池發(fā)生短路甚至燃燒爆炸。因此，存在廣泛地抑制鋰枝晶生長并提升電池安全性的需求。
[0003]現(xiàn)有技術中主要是通過對隔膜進行電學改性或機械改性以提升其性能，或者向電解液中加入添加劑來盡可能避免鋰析出。然而，在商用鋰離子電池的生命周期中，鋰枝晶的析出幾乎是不可避免的現(xiàn)象。因此，本領域需要一種方法，使得可在鋰離子電池的全壽命周期中能夠抑制鋰枝晶的析出和/或生長。

技術實現(xiàn)思路

[0004]本申請是鑒于上述課題而進行的，其目的在于提供一種抑制鋰離子電池析鋰的方法，其可以在鋰離子電池的全壽命周期內有效地抑制鋰枝晶的析出和/或生長，從而解決現(xiàn)有技術中不可避免的鋰枝晶生長導致鋰離子電池容量降低并且安全風險升高的技術問題。
[0005]為了達到上述目的，本申請第一方面提供一種抑制鋰離子電池析鋰的方法，包括以下步驟：
[0006]a)將所述鋰離子電池加熱至40℃至80℃的溫度；以及
[0007]b)將所述鋰離子電池在步驟a)的溫度下老化10小時至100小時。
[0008]通過將鋰離子電池加熱至相比于室溫而言升高的特定溫度，并在該溫度下老化一段時間，使得部分鋰枝晶熱“熔解”并且同時鈍化形成的鋰枝晶的表面，有效地降低鋰枝晶反應活性并抑制其繼續(xù)生長。
[0009]此過程可能發(fā)生的反應包括但不限于如下反應方程式：
[0010]C3H4O3(EC)+2Li
→
Li2CO3+C2H4；
[0011]C4H8O3(EMC)+2Li
→
Li2CO3+C3H8。
[0012]在任意實施方案中，所述方法包括在步驟a)中，將鋰離子電池加熱至45℃至70℃的溫度，可選地加熱至55℃至65℃的溫度。通過選擇特定的溫度范圍進行老化，可以達到更好的鈍化效果，從而進一步改善抑制析鋰的技術效果。
[0013]在任意實施方案中，所述方法包括在步驟b)中，將所述鋰離子電池在步驟a)的溫度下老化40小時至70小時。通過對老化時間進行特定的選擇，可以進一步優(yōu)化抑制鋰枝晶
生長的效果。在一些實施方案中，所述步驟b)中的老化通過在上述溫度下靜置而完成。
[0014]在任意實施方案中，在所述步驟b)中，老化的溫度隨時間保持恒定，或者隨時間呈梯度形式而變化。通過可調節(jié)的溫度梯度，可以更有效地調節(jié)抑制析鋰的效果。
[0015]在任意實施方案中，所述方法還包括以下步驟：在加熱之前，通過對所述鋰離子電池進行拆解、重新組裝，并測量放電容量來判斷所述鋰離子電池的負極極片的析鋰量。在任意實施方案中，所述方法還包括以下步驟：根據(jù)所述鋰離子電池的負極極片的析鋰量來調節(jié)加熱的溫度以及老化的時間。通過針對具體的鋰電池的析鋰量來設定老化程序，可提升抑制析鋰的效率、降低能量消耗并且減少熱失控的風險。
[0016]在任意實施方案中，所述鋰離子電池為經過使用而返廠維護的電池。在一些實施方案中，所述析鋰為鋰枝晶的析出和生長。在所述老化處理后，鋰枝晶的表面被鈍化。
[0017]在任意實施方案中，所述方法還包括在加熱之前，對所述鋰離子電池充電并靜置，直至其內部電阻值保持在穩(wěn)定狀態(tài)。
[0018]在任意實施方案中，在所述方法的步驟a)和b)中不對所述鋰離子電池進行充電或放電。在任意實施方案中，所述步驟a)和b)在常壓下進行。
附圖說明
[0019]為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對本申請實施例中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本申請的實施例中用于檢測短路電阻所使用的的特制的定向析鋰的鋰離子電池的側視圖，其中連接負極極片與銅箔電極的內阻儀未示出。
[0021]圖2是本申請的實施例中由內阻儀測量的電阻值隨著溫度從25℃升高至60℃并靜置不同時間的變化曲線圖。
[0022]附圖標記說明
[0023]1銅箔電極
[0024]2負極極片
[0025]3正極極片
[0026]4隔離膜
[0027]5絕緣部
[0028]6絕緣膠
具體實施方式
[0029]為了簡明，本申請具體地公開了一些數(shù)值范圍。然而，任意下限可以與任意上限組合形成未明確記載的范圍；以及任意下限可以與其它下限組合形成未明確記載的范圍，同樣任意上限可以與任意其它上限組合形成未明確記載的范圍。此外，每個單獨公開的點或單個數(shù)值自身可以作為下限或上限與任意其它點或單個數(shù)值組合或與其它下限或上限組合形成未明確記載的范圍。
[0030]鋰離子電池在使用過程中經歷過多次充電放電循環(huán)之后，不可避免地會產生析鋰的現(xiàn)象。其主要原因在于鋰離子嵌入負極的速度小于鋰離子遷移到負極活性材料的速度，
使得剩余的無法嵌入負極的鋰離子在負極極片的表面以金屬鋰的形式沉積而析出。金屬鋰析出時通常以樹枝狀晶體的形式呈現(xiàn)，被稱為鋰枝晶。鋰枝晶具有很高的比表面積，因此容易與電解液發(fā)生多種副反應，增加產氣量并降低電池容量。當鋰枝晶生長過大時，會刺穿隔離膜，導致電池發(fā)生短路甚至燃燒爆炸。現(xiàn)有技術中已經開發(fā)了一些抑制鋰枝晶生長的方法，主要包括對電極極片以及隔離膜進行改性以及向電解液中加入特定的添加劑。這些方法成本較高，或者操作復雜，并且無法對鋰離子電池在全壽命周期內的析鋰現(xiàn)象進行針對性地抑制。
[0031]本專利技術人經研究發(fā)現(xiàn)，通過將鋰離子電池在高于室溫的特定范圍內的溫度下老化特定的時間段，可以有效抑制甚至降低鋰離子電池中鋰枝晶的析出和/或生長。
[0032]具體的，本申請第一方面提供一種抑制鋰離子電池析鋰的方法，包括以下步驟：
[0033]a)將鋰離子電池加熱至40℃至80℃的溫度；以及
[0034]b)將鋰離子電池在步驟a)的溫度下老化10小時至100小時。
[0035]鋰離子電池可以是任意狀態(tài)的電池，并且特別是經過使用而返廠維護的電池。將鋰離子電池通過任意合適的方式，例如可通過烘箱，如恒溫烘箱加熱至40℃至80℃的溫度。當加熱的溫度低于40℃時，抑制鋰枝晶生長的效果不明顯；當溫度高于80本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種抑制鋰離子電池析鋰的方法，包括以下步驟：a)將所述鋰離子電池加熱至40℃至80℃的溫度；以及b)將所述鋰離子電池在步驟a)的溫度下老化10小時至100小時。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中在步驟a)中，將鋰離子電池加熱至45℃至70℃的溫度，可選地加熱至55℃至65℃的溫度。3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中在步驟b)中，將所述鋰離子電池在步驟a)的溫度下老化40小時至70小時。4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法，其中步驟b)中的老化通過在所述溫度下靜置而完成。5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，其中在步驟b)中老化的溫度隨時間保持恒定，或者隨時間呈梯度形式而變化。6.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的方法，還包括以下步驟：在加熱之前，通過對所述鋰離子電池進行拆解、重新組裝，并測量放電容...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王俊峰，謝嵐，林時良，林真，李偉，
申請(專利權)人：寧德時代新能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：