[发明专利]一种提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产技术领域，尤其涉及一种正极为磷酸铁锂，负极为人造石墨的锂离子电池化成方法。

背景技术

锂离子电池具有安全、稳定性高，比能量大，无记忆效应，可快速充电，循环寿命长，无污染等优点，广泛应用于大型及轻型电动车辆，轻型电动工具，太阳能及风能发电的储能设备，移动通信设备等方面，因此对锂离子电池的性能及结构要求越来越高，是目前电池界研究发展的主要方向。

在锂离子电池的生产过程中，化成是极其重要的工序，它是对电池内部活性物质进行首次激活。在这个过程中，负极表面形成一层固态电解质膜即SEI(solid electrolyte interface)膜。SEI膜对负极材料会产生保护作用，使材料结构不易坍塌，从而增加锂离子电池的循环寿命，允许锂离子电池进行适当倍率的放电行为。因此锂离子电池性能很大程度上取决于化成效果的良好与否。

而在SEI膜形成的过程中，电解液、电解质与锂离子发生一系列复杂的化学反应并产生乙烯、氢气、一氧化碳等可燃性气体。一方面如果不及时排出这些气体，会造成电池极片与隔膜之间产生气泡，导致不能形成良好的SEI膜，另一方面在电池内部热失控时这些可燃性气体会造成很大的安全隐患。

传统的闭口化成工艺是在化成结束后进行抽气，但是在SEI膜形成过程中隔膜与极片之间产生气泡后，SEI膜就很难再继续生长，化成完成后SEI膜的形成已经基本完成，所以这时候再去抽气已经不能改善SEI膜的成膜效果，只是简单的除去电池内部气体。

而传统的开口化成工艺虽然能够让化成过程中产生的气体排出，但是由于是在开口的环境中，电池内部很容易接触到空气，混入杂质气体参与电池内部电化学反应，同时还有水分进入电池内部，与电解质反应产生氢氟酸腐蚀电极表面。虽然可以将电池放置于干燥房内进行开口化成来解决水分对电池性能的影响，但是这样增加了生产的成本，而对电池性能的提高也不明显。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法，其既可以解决化成过程中气体不能及时排出的问题，也能够很好的控制化成过程不让空气，特别是水分参与电池内部化学反应，从而有效的提高SEI膜的形成质量，进而改善电池的综合电化学性能，同时还能有效降低电池生产成本。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种提高磷酸铁锂电池综合电化学性能的化成方法，其以磷酸铁锂为正极，人造石墨为负极的锂离子电池，在化成过程中采用三个阶段对电池抽真空，每个阶段以化成电压来确定，采用不同负压对电池进行抽真空，每个阶段内真空负压值线性递增，直至化成结束，具体为：第一阶段：当化成电压在0V～2.5V时，抽真空负压值为-0.01MPa～-0.3MPa；第二阶段：当化成电压在2.5V～3.2V时，抽真空负压值为-0.3MPa～-0.8MPa；第三阶段：当化成电压在3.2V～3.6V时，抽真空负压值为-0.8MPa～-0.1MPa。

本发明的有益效果是：相比传统的化成工艺，本发明提供的化成方法不但能避免空气及水分进入电池内部，还能避免化成时产生的气体及时排出，这样可以大大提高化成过程形成SEI膜的质量，使正极片、隔膜、负极片紧密贴合，缩短锂离子脱出和嵌入的距离，降低电池内阻，改善电池的倍率放电性能，延长电池使用寿命，提高电池低温性能等。

附图说明

附图1为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池3C放电曲线比较图。

附图2为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池5C放电曲线比较图。

附图3为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池7C放电曲线比较图。

附图4为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池-20℃放电曲线比较图。

附图5为采用本发明实例生产的电池与对比例中采用传统化成工艺生产的电池1C充放500次循环曲线比较图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过本发明的具体实施方式做详细的说明。