[发明专利]一种动力锂电池化成方法与装置

说明书

一种动力锂电池化成方法，动力锂电池首先进行抽真空，1mmHg以下保证10h以上，然后在氮气流保护下进行化成：第一步，恒流充电且在首次充电电池温度控制在55‑65℃；以0.01‑0.03C恒流充电270±150min；第二步休眠1h以上，第三步恒流充电，以0.1±0.02C充电到3.90‑4.00V；第三步恒流充电的温度为室温；第四步放电时在电压降到3.9V的停止；第三第四步进行二至三个循环。第二步以不进行氮气流的保护。

技术领域

本发明涉及锂电池加工装置技术领域，具体涉及一种动力锂电池化成方法与装置。

背景技术

锂电池由于具有体积小、重量轻、比能量高、安全性高、设计灵活等多种优点，其中化成工序是锂电池生产中非常关键的一道工序，化成关系到整个锂电池的性能，包括首次冲放电效率、循环寿命、高温性能等等。而化成工序一般由锂电池高温化成机来完成。化成就是锂电池刚生产出来后,对其做一次充电,借以激活电池,其作用类似于对软盘的格式化。化成完成后电池才能开始正常的充放电。原理简单说，就是对电池第一次充电，让电池内的活性物质激活，同时在阳极表面生成一种致密的膜，借以保护整个化学界面。化成与分容是锂电池单元重要的成品工艺。化成：一般指对初次充电的电池实施一系列工艺措施使之性能趋于稳定，包括，小电流充放，静置，60℃以下的恒温静置等，也有专门指首次充电使电池完成电极活化的充放电程序。锂电芯的化成是一个非常复杂的过程，同时也是影响电池性能很重要的一道工序，因为在Li+第一次充电时，Li+第一次插入到石墨中，会在电池内发生电化学反应,在电池首次充电过程中不可避免地要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，人们称之为固体电解质相界面或称SEI膜(SOLIDELECTROLYTE INTERFACE)。SEI膜的形成一方面消耗了电池中有限的锂离子，这就需要使用更多的含锂正极极料来补偿初次充电过程中的锂消耗；另一方面也增加了电极/电解液界面的电阻造成一定的电压滞后。

化成的目的是SEI膜形成，⑴在一定的负极电位下，电极/电解液相界面的锂离子与电解液中的溶剂分子等发生不可逆反应；⑵不可逆反应主要发生在电池首次充电过程中；⑶电极表面完全被SEI膜覆盖后，不可逆反应即停止；一旦形成稳定的SEI膜，充放电过程可多次循环进行。

SEI膜组成成分，正极确实也有层膜形成,只是现阶段认为其对电池的影响要远远小于负极表面的SEI膜；负极材料石墨与电解液界面上通过界面反应能生成SEI膜,多种分析方法也证明SEI膜确实存在,厚度约为100～120nm,其组成主要有各种无机成分如Li₂CO₃、LiF、Li₂O、LiOH等和各种有机成分ROCO₂Li、ROLi、(ROCO₂Li)₂等。R为C或烷基。烷基碳酸锂和Li₂CO₃均为3.5V前形成SEI膜的主要成分，烷基碳酸锂和烷氧基锂为3.5V后形成SEI膜的主要成分。

现有技术六氟磷酸锂为主盐的电液进行化成反应，随着动力电池的发展，采用ODFB即二氟草酸硼酸锂的电液主成份在采用普通化成反应时的要求更高，在化成过程中电液应该主要与电池正极反应。为了提高动力电池的性能，在二氟草酸硼酸锂的电液化成时，提出了本发明方法与装置。

发明内容

本发明目的是，针对二氟草酸硼酸锂的电液主成份的锂电池化成反应。为了提高动力电池的性能，在二氟草酸硼酸锂的电液化成时，提出了本发明方法与装置。当然，实际效果表明，用本发明方法用于六氟磷酸锂电液的效果也是优于现有的锂电池化成平台技术。

本发明的技术方案是：一种动力锂电池化成方法，动力锂电池首先进行抽真空，1mmHg以下保证10h以上，然后在氮气流保护下进行化成：

第一步，恒流充电且在首次充电电池温度控制在55-65℃；以0.01-0.03C恒流充电270±150min；

第二步休眠1h以上，