[发明专利]一种提升锂离子电池循环寿命的方法

说明书

本发明涉及一种提升锂离子电池循环寿命的方法，化成方法主要分为两步：第一步将锂电池注液完成后静置，再给锂电池施加压力，在不同的化成温度、化成充电电流的条件下进行阶梯式充电，充电完成后排气并抽真空封口；第二步给锂电池施加压力，然后在一定的化成温度、化成充放电电流及化成电压范围条件下充放电1～3个循环；通过调控SEI膜生长方式制得低阻抗SEI膜，实现提升铝塑壳软包锂离子电池循环寿命的化成方法。有益效果：本发明应用于MCM和NCA的软包电池体系；通过调控化成过程中的SEI膜生长，得到厚度适中、均匀致密且低阻抗的SEI膜，对电池循环寿命起到显著提升作用。

技术领域

本发明属于锂离子电池应用技术领域，尤其涉及一种提升锂离子电池循环寿命的方法。

背景技术

目前，能源存储设备已经从一次电池发展到二次电池，而在二次电池中又以锂离子电池为主流。锂离子电池因具有高容量、高比能量、高功率密度、便携、生产制造容易等优点，现已深度渗入3C类电子产品、动力电池产品、储能产品等领域。锂离子电池中正极材料占有较大比重，目前锂离子电池正极材料主要包括磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、富锂锰基等种类。但是，磷酸铁锂和锰酸锂性能安全但能量密度较低，钴酸锂能量密度高但安全性能较差，富锂锰基材料应用技术暂不成熟。因此，基于高能量密度、高安全性能、产业化以及价格成本等指标方面的综合考量，三元正极材料已迅速成为锂离子电池正极材料的发展应用趋势。但是，采用NCA或者NCM材料的电池循环性能依然是一个技术短板，提升该类电池的循环寿命对于广泛应用具有重要意义。

采用NCA或者NCM材料的电池循环失效原因主要包括三元材料本身失效和三元材料表面SEI膜失效。在锂离子电池循环过程中，SEI膜会因为锂离子的嵌入脱出不断发生分解和和重组，从而消耗活性锂离子使容量损失，导致循环性能衰减。因此，在化成阶段，正极材料与电解液反应时能够在固液界面形成厚度适中、稳定且致密的低阻抗SEI膜，对于提升锂离子电池寿命具有重要作用。不仅如此，性能良好的低阻抗SEI膜还能抑制电池循环过程中的内阻增长、电池产气等问题。

为了在材料表面生成厚度适中、稳定致密且低阻抗的SEI膜，研究人员做了很多工作。如韩国汉阳大学Won II Park教授课题组通过控制电化学界面上的电位梯度来形成稳定的SEI膜(Chang W J,Kim S H,Hwang J,et al.Controlling electric potential toinhibit solid-electrolyte interphase formation on nanowire anodes forultrafast lithium-ion batteries[J].Nature communications,2018,9(1):3461.)，但该方法操作复杂且成本难以控制；RODRIGUES等研究发现使用离子液体电解液并将化成温度提高到90℃时，会使得石墨表面形成的SEI膜更厚，热稳定性更好，但是阻抗上升，倍率性能会下降，成本也会上升(Rodrigues M T F,Sayed F N,Gullapalli H,et al.High-temperature solid electrolyte interphases(SEI)in graphite electrodes[J].Journal of Power Sources,2018,381:107-115.)

因此，提供一种简单快速、效果显著、成本低廉且低阻抗的锂离子电池SEI膜的方法，是该技术领域科研人员急需解决的技术难题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种提升锂离子电池循环寿命的方法，通过优化锂离子电池SEI膜的化成技术，获得低阻抗SEI膜，实现提升锂离子电池的循环寿命。