[发明专利]一种提高高镍三元锂离子电池高倍率循环寿命的方法

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种提高高镍三元锂离子电池高倍率循环寿命的方法，包括以下步骤：（1）确定充电电压平台：将高镍三元锂离子电池的正极材料制备成纽扣电池，对纽扣电池进行充电测试，以容量为横坐标、电压为纵坐标，绘制充电特性曲线，确定正极材料的充电电压平台；（2）将正极材料的充电平台电压作为高镍三元锂离子电池的充电上限电压，即可提高高镍三元锂离子电池在高倍率下的循环寿命。本发明从正极材料的角度确定高镍三元锂离子电池的充电上限电压，在电池使用的维度有效延长电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种提高高镍三元锂离子电池高倍率循环寿命的方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、安全性能好、快速充放电、长循环寿命、无污染和无记忆效应等优点，被广泛应用在便携式设备、航天航空、城市轨道交通等。循环寿命是衡量锂离子电池的重要指标之一，它是指电池以一定的充放电制度进行循环至寿命终止时的循环次数，温度、充放电深度、充放电倍率、内外部应力等均会对循环寿命产生影响。其中，充放电深度主要通过影响正负极材料结构和电解液组成来影响循环寿命。

高镍三元材料具有较大的能量密度，但相较于其他正极材料，高镍三元材料受充放电深度的影响很大，原因在于：高镍三元材料在循环过程中体积变化很大，材料的膨胀和收缩足以在颗粒内部的晶界附近造成扩展性裂纹，暴露出新鲜的表面，继续与电解液发生副反应，最终造成电极材料的粉化和电池失效，且电池的充放电深度越大，高镍三元材料中微裂纹的扩展越快；并且，充放电深度过大还会加剧高镍三元材料向尖晶石结构转变、阳离子混排等问题。此外，充放电深度对负极结构和电解液组成的影响能通过一些方式得到较为有效的缓解，但目前尚未找到行之有效且方便易行、适用于量产的方法来解决充放电深度对高镍三元材料的影响问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高高镍三元锂离子电池高倍率循环寿命的方法。该方法从正极材料的角度确定高镍三元锂离子电池的充电上限电压，能有效延长电池的循环寿命。

本发明的具体技术方案为：

一种提高高镍三元锂离子电池高倍率循环寿命的方法，包括以下步骤：

（1）确定充电电压平台：将高镍三元锂离子电池的正极材料制备成纽扣电池，对纽扣电池进行充电测试，以容量为横坐标、电压为纵坐标，绘制充电特性曲线，确定正极材料的充电电压平台；

（2）将正极材料的充电平台电压作为高镍三元锂离子电池的充电上限电压，即可提高高镍三元锂离子电池在高倍率下的循环寿命。

对于高镍三元锂离子电池而言，充放电深度过大会加剧其正极材料中微裂纹的扩展、阳离子混排以及正极材料向尖晶石结构转变等问题，这是充放电深度影响其循环寿命的主要原因；并且，充放电深度对负极结构、电解液组分的影响较易通过对负极和电解液的设计来缓解，但目前尚未找到行之有效且方便易行、适用于量产的方法来解决充放电深度对高镍三元材料的影响问题。因此，本发明将正极材料的充电电压平台作为高镍三元锂离子电池的充电上限电压，超过该电压，正极材料发生相变，会对循环性能造成很大影响。

作为优选，步骤（1）中，充电倍率为0.1-0.3C。

作为优选，所述正极材料包括以下质量百分数的物质：高镍三元材料95-98%，正极粘结剂1-1.5%，正极导电剂0.5-4%。