[发明专利]一种锂离子电池的化成方法及一种锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的化成方法，更具体地说，涉及包含混合正极材料的锂离子电池的化成方法。 

背景技术

锂离子电池具有长循环寿命、工作温度范围宽、工作电压范围宽、低自放电率、高效率及高比能量、以及无记忆效应等优点，已在电子、汽车等众多行业得到了广泛的应用。 

锂离子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开口化成的方式进行化成，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。 

锂离子电池的化成主要有两方面作用：一是锂离子电池中的活性物质借助第一次充电进行活化，转化成具有正常电化学作用的物质；二是使电极表面，主要是负极表面生成致密的钝化膜（SEI膜）。影响化成效果的重要条件包括化成时间/电流和化成温度。具体来说，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 Electrolyte Interface）。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，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， SEI 膜的特性则直接取决于锂离子电池的化成方法的得当与否。 

CN1181591C公开了一种锂离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。 

目前，应用于锂离子电池的正极材料主要有层状结构的锂钴氧化物（LiCoO₂）、锂镍氧化物（LiNiO₂）、尖晶石型锂锰氧化物（LiMn₂O₄）、橄榄石型的磷酸盐（LiFePO₄）等。其中，LiCoO₂电化学性能优良已经在小容量电池中得到了广泛的应用；但是由于Co资源缺乏使之成本较高，其过充时的不安全性能也限制了它朝向高容量电池的进一步发展。LiMn₂O₄由于其价格及相对LiCoO₂的安全性能成为动力电池的研发热点，但是其理论容量低、高温循环差使其难以作为单一的锂离子电池的正极材料得到广泛的应用。LiFePO₄具有成本低、对环境友好的正极材料而收到广泛关注，但是其实际容量偏低、循环性能相对较差，同时，由于其充放电平台较低并且变化不明显，实际应用时检测也较困难。 

由于单一正极材料都会存在一定的性能缺陷，近年来，将两种或两种以上的正极材料混合制成混合正极材料成为一种发展趋势，混合正极材料可以从一定程度上弥补单一正极材料的缺点，并尽量发挥各自的优点，用混合正极材料制作锂离子电池，能够使锂离子电池的性能得以优化。然而，现有技术公开的化成方法均不适合应用于以混合正极活性物质制备得到的锂离子电池，化成后，以混合正极活性物质的锂离子电池的电化学性能并没有得到明显改善。 

发明内容

本发明为了解决现有的锂离子电池的化成方法不适合应用于以混合正极活性材料制作的锂离子二次电池，化成后锂离子电池的电化学性能不理想的缺点。 

据此，本发明提供了一种锂离子电池的化成方法，包括下述步骤： 

步骤1、提供锂离子电池，所述锂离子电池包含n种正极材料，n≥2，其中，设定第一正极材料的充电容量为C1…第n种正极材料的充电容量为Cn，并且，第n种正极材料的平台电压Vn大于第n-1种正极材料的平台电压Vn-1;