[发明专利]一种锂离子电池预充方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池的预充方法。

背景技术

目前锂离子电池的应用日趋广泛，电池需求量不断增加，对电池制作商而言，一方面要提高生产效率来满足市场需要，另一方面要求改进和完善工艺，在提高产品质量的同时提高生产效率。随着锂电行业的生产机械化，预充工序已经成为目前制约生产速率及产品质量的关键环节。

对锂离子电池来说，预充即初次充电时，由于电化学反应，不可避免地在碳负极与电解液的相界面上形成覆盖在碳电极表面的钝化薄层，此薄层即为固体电解质界面(solid electrolyte interface)或称SEI膜。对锂离子电池进行首次充电的过程也称为化成。在电池化成过程中，在负极表面生成SEI膜的同时，会发生副反应产生气体产物。产生的气体需及时排出电芯，否则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。而如果化成过程中气体产生不完全，在电芯后期的电循环过程中会持续放出，严重影响电芯的电性能及安全性能。因此锂离子二次充电电池的化成步骤是制造电池的重要阶段，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。

而现阶段的化成过程，通常是采用小电流进行长达几十个小时的充电，以期望获得理想的SEI膜，保持电池性能稳定。但是，长时间的化成步骤导致生产效率低下。

目前锂离子电池最广泛应用的正极材料是LiCoO₂，但是钴毒性较大，钴资源稀缺，价格昂贵，安全性能差等，特别是其克电容量只有140～145mAh/g，容量几乎发挥到了极限，上述这些缺点限制了LiCoO₂的进一步应用，因此寻找价廉、对环境友好且性能优良的替代材料是目前非常活跃的研究领域。其中，Li-Ni-Co-O系列二元材料(LiNi_xCo_1-xO₂)具有1.超高电容量：克电容量可达180～195mAh/g，比传统锂钴(LiCoO₂)140～145mAh/g多约30％。2.高安全性：经过奈米专利改质，DSC材料放热低于100J/g，电池应用并通过多项安全测试。3.高循环寿命：(1 c-rate)可达500～1000次，一般锂钴仅300～500次等特点。虽然钴酸锂仍然是离子电池的主角，但是随着镍钴二元材料的商业化，越来越受到电池厂商的青睐，不久的将来，Li-Ni-Co-O系列二元材料(LiNi_xCo_1-xO₂)将会得到更广泛的应用。

随着对二元材料性能研究的不断深入和电池制造工艺的进步，产业化会在最近两年内得到迅速发展。但该材料有电压平台较低，充放电效率较低，和电解液相容性差等缺陷，大多数有关该类材料的研究都采用低倍率充放，较低的倍率性将严重影响该体系材料的应用，因此预充仍采用传统的钴酸锂预充方法，即小电流长时间充电，成为目前制约该材料体系生产效率和产品性能的关键环节。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种针对以钴酸锂与镍钴酸锂的混合材料为正极活性物质的锂离子电池、能提高电芯性能并极大缩短充电时间提高生产效率的锂离子电池预充方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种锂离子电池预充方法，所述锂离子电池的正极活性物质为钴酸锂与镍钴酸锂的混合材料，所述锂离子电池的预充方法是采用阶段式充电，所述阶段式充电包括至少两个充电步骤，第二充电步骤的充电电流大于第一充电步骤的充电电流，并且第一充电步骤与第二充电步骤的总的预充电量为所述锂离子电池总电量的25％～45％。

优选的，第一充电步骤与第二充电步骤的总的预充电量为所述锂离子电池总电量的25％～40％。

所述锂离子电池的正极活性物质中，镍钴酸锂的分子式为LiNi_xCo_1-xO₂，x＝0.75～0.85。

所述锂离子电池的正极活性物质中，钴酸锂占75％～85％，镍钴酸锂占15％～25％，在本发明具体的实施方式中，优选钴酸锂占80％，镍钴酸锂占20％，所述为重量百分比。

优选的，所述第一充电步骤的充电电流为小于0.1C，充电时间为5～30min。进一步优选的，第一充电步骤的充电电流为0.05C～0.1C，充电时间为5～15min。

或者优选的，所述第二充电步骤的充电电流为0.3C～0.6C，充电时间为25～80min。