[发明专利]一种锂离子二次电池的化成方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种电池的化成方法，具体地说，本发明是关于一种锂离子二次电池的化成方法。

背景技术

锂离子二次充电电池的化成步骤是制造电池的重要阶段，化成关系到电池的容量高低、循环寿命长短、安全性能等多方面的品质。化成是指对电池进行首次充电的过程。现有的锂离子二次电池的化成主要有两种方式，密封化成和开口化成。密封化成是在注完电解液后将注液孔密封，然后进行电池化成，在化成的过程中有乙烯、二乙烯、氟化磷、氟化氢等气体产生，这些气体在电池内部积聚会造成电池膨胀，外壳发鼓、变形，甚至会导致电池发生爆炸。为了克服这一问题，现有技术中通常采用另一种方式进行化成，即在电池注液孔未密封的情况下进行电池化成，待电池化成之后再密封，即开口化成。

对于采用能够可逆嵌脱锂离子的石墨或无定形炭作为负极材料的锂离子电池，在电池的化成过程中，有机电解液会在碳负极表面发生还原、分解，形成一层电子绝缘、锂离子可导的钝化层SEI膜(Surface ElectrolyteInterface)。由于锂离子的嵌入过程必然经由覆盖在碳负极上的SEI膜，因此SEI膜的特性对整个锂离子电池的电化学性能，如电池容量、电池的法拉第效率、循环寿命、自放电性能(存储寿命)、低温性能、稳定性以及安全性等均有很大的影响，均匀和稳定的SEI膜能很好地适应锂离子的嵌入和脱出引起的体积改变，因此形成均匀和稳定的SEI膜对电池的各种电化学性能都是有利的，因此，SEI膜的特性则直接取决于电池化成制备方法的得当与否。

随着人们对于锂离子二次电池各方面性能特别是电池的安全性、生产成本、电池材料对环境的友好程度三个方面要求的提高，开发使用新的替代材料作为二次锂离子电池的正极活性物质已成为目前研究的热点，然而，伴随新型正极材料的应用，关于使用这些正极材料的锂离子二次电池制备、化成方法则鲜有改变，从而极大的影响了新材料性能的发挥。

CN1181591C公开了一种锂离子二次电池开口正压化成方法，该方法包括：将已注入电解液并经陈化的电池，用胶纸将注液孔封住，放到充放电柜上，以0.01C-1C的电流进行小电流恒流充电，再以0.05C-10C的大电流恒流充电，然后在30-80℃陈化0.5-160小时。采用该方法对电池化成，得到的锂离子二次电池的电池容量低、高温循环性能和大电流放电性能等综合电化学性能不理想。此外，采用该化成方法不适合于以磷酸亚铁锂为正极活性物质制备得到的电池，化成后，电池性能没有明显改善。

发明内容

本发明的目的是克服现有化成方法得到的锂离子二次电池的电池容量低、高温循环性能和大电流放电性能等综合电化学性能不理想的缺点，提供使电池具有高容量、良好高温循环性能和大电流放电性能的锂离子二次电池的化成方法。

本发明的发明人发现，在对锂离子电池进行恒电流充电化成时，会导致负极产生极化现象，负极的极化会产生气体，产生的气体存留在极片和电解液之间，导致在以后的充电过程中，充电不完全。采用现有的方法对电池进行化成时，以0.001-1C的小电流恒流充电，再以0.05-10C的大电流恒流充电，气体主要产生在小电流恒流充电阶段，并且小电流恒流充电的时间较短，不能使气体从电池体系中缓慢且充分的产生排出，从而影响负极表面所形成SEI膜的致密稳定性，且最终导致电池性能的下降。

另外，按照本发明的方法当电池采用恒压充电过程中逐渐减小的电流进行充电时，可充分激发正极活性物质中心部分Li⁺的完全脱出，这部分脱锂量可用于弥补首次充电过程中，用于形成SEI膜而损失的不可逆容量，因此，特别适用于以很小电流充电时可完全脱锂的正极活性物质，如磷酸亚铁锂。

本发明提供了一种锂离子二次电池化成方法，该方法包括在锂离子二次电池的化成温度下，对电池进行充电，其中，所述充电过程包括先以第一电流恒流充电至第一电压，再以第一电压恒压充电至截至电流，然后以第二电流恒流充电至第二电压，所述第二电压高于第一电压，第二电流大于第一电流。