本發(fā)明涉及一種鋰離子電池化成方法，特別涉及一種優(yōu)化鋰離子電池性能的夾具化成方法。
背景技術(shù)：
鋰離子聚合物電池具有電壓高、比能量高、循環(huán)使用次數(shù)多、存儲時間長、尺寸同比小等優(yōu)點，在便攜式電子設(shè)備上如移動手機、藍牙耳機、mp3、mp4、mp5、數(shù)碼攝像機和筆記本電腦等得到了廣泛應(yīng)用。
近年來，隨著應(yīng)用市場的不斷發(fā)展，客戶端對鋰離子電池性能的要求也在不斷提升，尤其是配組類電池，要求電芯必須具有較高的一致性和穩(wěn)定性，以滿足各電芯在長期循環(huán)使用過程中具有高的一致性，避免因個別電池的劣化導(dǎo)致整組電池性能的衰減或失效。
在鋰離子電池生產(chǎn)過程中，首次化成對電池的一致性和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵性甚至決定性的作用。在充電過程中，伴隨著鋰離子在負(fù)極的嵌入，電解液在負(fù)極上還原而沉積在負(fù)極表面，形成固體電解質(zhì)界面膜，簡稱sei膜。在循環(huán)過程中，有缺陷的、不穩(wěn)定的sei膜將繼續(xù)發(fā)生修補和重整反應(yīng)，因而會不斷的消耗電解液和活性鋰離子，致使電池可逆容量降低，循環(huán)性能發(fā)生衰減，在極端情況下，可能會由于副反應(yīng)沉積物的增長或鋰枝晶穿刺隔膜致使電池發(fā)生內(nèi)短路，引發(fā)安全事故。
隨著鋰離子聚合物電池產(chǎn)線自動化水平的提升，新一代夾具化成工藝流程成為主流，通過一臺高溫夾具化成設(shè)備，在功能上替代了傳統(tǒng)全自動熱壓機、化成設(shè)備、高溫baking設(shè)備，實現(xiàn)了“五合一”效果，大大推動了減員增效。但是，鋰離子聚合物電池在高溫狀態(tài)下進行充電，存在sei成膜結(jié)構(gòu)差異，電池容量、內(nèi)阻一致性降低，低溫倍率放電性能較差，同時鈷溶出含量差異性增大，引起電池在存儲電壓衰減kvalue一致性較差。另外，受到聚合效果較差的影響，電池厚度一致性也不易控制。
一般認(rèn)為，高溫條件會使sei膜的穩(wěn)定性下降和電極循環(huán)性能變差，這是因為高溫時sei膜的溶解和溶劑分子的共嵌入加劇，而低溫條件下sei膜趨于穩(wěn)定。
因此，提供一種設(shè)計合理簡單、性能安全可靠的優(yōu)化鋰離子電池性能的夾具化成方法，將是該領(lǐng)域技術(shù)人員亟待著手解決的問題之一。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，即提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、性能安全可靠的優(yōu)化鋰離子電池性能的夾具化成方法。
為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用技術(shù)方案是：一種優(yōu)化鋰離子電池性能的夾具化成方法，其特征在于該方法實施步驟如下：
第一步，電池從上料位，移送至熱壓充電模塊，在以下限定的溫度、壓力、充電流程條件下，完成電池充電活化；電池在熱壓充電模塊中，所述溫度區(qū)間為60℃±10℃，保證電池在相對較低的溫度條件下進行充電；所述壓力區(qū)間轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為1.0mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行充電；所述充電流程中，在成膜電位區(qū)間，首先進行小倍率充電，其電流大小為0.2c；所述充電流程中，在非成膜電位區(qū)間，采用較大倍率遞增方式充電，其電流大小為0.5c～2.0c，最終充電荷電量為75%±10%；
第二步，電池完成充電活化后，移送至純熱壓模塊，在以下限定的溫度、壓力、時間條件下，完成電池聚合；所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述溫度區(qū)間為95℃±10℃，保證電池在相對較高的溫度條件下進行靜態(tài)熱壓，完成聚合；所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述壓力區(qū)間為轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為1.3mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行靜態(tài)熱壓，完成聚合；所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述時間區(qū)間為8min±2min，保證電池在一定時間內(nèi)通過熱量積分促進隔膜表面膠粒分子鏈打開與正極粉粘接，完成聚合；
第三步，電池完成聚合后，移送至冷壓模塊，在以下限定的溫度、壓力、時間條件下，完成電池冷壓；所述第三步電池在冷壓模塊中，所述溫度區(qū)間為15℃±10℃，保證電池在相對較低的溫度條件下，完成冷卻；所述第三步電池在冷壓模塊中，所述壓力區(qū)間為轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為0.8mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行冷壓塑形，更好的控制電池厚度一致性；所述第三步電池在冷壓模塊中，所述時間區(qū)間為8min±2min，保證電池在一定時間內(nèi)通過熱量傳遞積分，完成電池冷卻；
其電池隔膜材料優(yōu)選雙面涂膠隔膜，電池在第一步中完成了首次充電活化，在負(fù)極表面形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜，通過第二步高溫?zé)釅?，隔膜表面膠粒分子鏈打開與正極粉粘接，完成聚合過程，通過第三步冷壓，完成了電池冷卻。
本發(fā)明的有益效果是：該方法實現(xiàn)了鋰離子軟包裝電池在同一臺夾具化成設(shè)備上完成低溫充電活化、高溫?zé)釅壕酆?、低溫冷壓降溫的過程。通過該夾具化成方法，改善了電池sei膜結(jié)構(gòu)，對提高電池容量、內(nèi)阻等電性能一致性、低溫倍率放電性能、存儲電壓衰減kvalue一致性、以及電池厚度一致性提供了一定幫助。本發(fā)明同時完成靜態(tài)高溫?zé)釅壕酆系男Ч?；對于鋰離子軟包裝電池容量提升、內(nèi)阻降低、低溫倍率放電性能提升、存儲電壓衰減kvalue一致性提升等電性能方面有非常明顯優(yōu)勢。同時，對電池厚度降低也有很大幫助，大大降低了電池厚度控制的難度。本發(fā)明工藝簡單，設(shè)計合理，應(yīng)用效果非常顯著。
附圖說明
圖1是本發(fā)明優(yōu)化鋰離子電池性能的夾具化成方法程序示意圖：
圖中：
1上料模塊；
2熱壓充電模塊；
3純熱壓模塊；
4冷壓模塊；
5下料模塊；
6上料位、熱壓充電模塊，電池完成上料，在一定溫度、壓力、充電流程條件下完成電池充電活化；
7熱壓充電模塊、純熱壓模塊，電池完成充電活化后，移送至純熱壓模塊，在一定溫度、壓力、時間條件下，完成電池聚合；
8純熱壓模塊、冷壓模塊，電池完成聚合后，移送至冷壓模塊，在一定溫度、壓力、時間條件下，完成電池降溫冷卻；
9冷壓模塊、下料模塊，電池完成降溫冷卻后，移送至下料模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的具體實施方式、特征詳述如下：
如圖1所示，一種優(yōu)化鋰離子電池性能的夾具化成方法，該方法實施步驟如下：
第一步，電池從上料位，移送至熱壓充電模塊，在以下限定的溫度、壓力、充電流程條件下，完成電池充電活化；電池在熱壓充電模塊中，所述溫度區(qū)間為60℃±10℃，保證電池在相對較低的溫度條件下進行充電；所述壓力區(qū)間轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為1.0mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行充電；所述充電流程中，在成膜電位區(qū)間，首先進行小倍率充電，其電流大小為0.2c；所述充電流程中，在非成膜電位區(qū)間，采用較大倍率遞增方式充電，其電流大小為0.5c～2.0c，最終充電荷電量（簡稱soc）為75%±10%；
第二步，電池完成充電活化后，移送至純熱壓模塊，在以下限定的溫度、壓力、時間條件下，完成電池聚合；所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述溫度區(qū)間為95℃±10℃，保證電池在相對較高的溫度條件下進行靜態(tài)熱壓，完成聚合；所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述壓力區(qū)間為轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為1.3mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行靜態(tài)熱壓，完成聚合；所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述時間區(qū)間為8min±2min，保證電池在一定時間內(nèi)通過熱量積分促進隔膜表面膠粒分子鏈打開與正極粉粘接，完成聚合；
第三步，電池完成聚合后，移送至冷壓模塊，在以下限定的溫度、壓力、時間條件下，完成電池冷壓；所述第三步電池在冷壓模塊中，所述溫度區(qū)間為15℃±10℃，保證電池在相對較低的溫度條件下，完成冷卻；所述第三步電池在冷壓模塊中，所述壓力區(qū)間為轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為0.8mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行冷壓塑形，更好的控制電池厚度一致性；所述第三步電池在冷壓模塊中，所述時間區(qū)間為8min±2min，保證電池在一定時間內(nèi)通過熱量傳遞積分，完成電池冷卻；
其電池隔膜材料優(yōu)選雙面涂膠隔膜，電池在第一步中完成了首次充電活化，在負(fù)極表面形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜（簡稱sei膜），通過第二步高溫?zé)釅?，隔膜表面膠粒分子鏈打開與正極粉粘接，完成聚合過程，通過第三步冷壓，完成了電池冷卻。
舉例詳細(xì)說明，該方法實施步驟如下：
第一步，電池從上料位，移送至熱壓充電模塊，在一定的溫度、壓力、充電流程條件下，完成電池充電活化；
第二步，電池完成充電化后，移送至純熱壓模塊，在一定的溫度、壓力、時間條件下，完成電池聚合；
第三步，電池完成聚合后，移送至冷壓模塊，在一定的溫度、壓力、時間條件下，完成電池冷卻；
其電池隔膜材料優(yōu)選雙面涂膠隔膜，電池在第一步中完成了首次充電活化，在負(fù)極表面形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜（簡稱sei膜），通過第二步高溫?zé)釅海裟け砻婺z粒分子鏈打開與正極粉粘接，完成聚合過程，通過第三步冷壓，完成了電池冷卻。
所述第一步電池在熱壓充電模塊中，所述溫度區(qū)間為60℃±10℃，保證電池在相對較低的溫度條件下進行充電。
所述第一步電池在熱壓充電模塊中，所述壓力區(qū)間轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為1.0mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行充電。
所述第一步電池在熱壓充電模塊中，所述充電流程中，在成膜電位區(qū)間，首先進行小倍率充電，其電流大小為0.2c。
所述第一步電池在熱壓充電模塊中，所述充電流程中，在非成膜電位區(qū)間，可以采用較大倍率遞增方式充電，其電流大小為0.5c～2.0c。
所述第一步電池在熱壓充電模塊中，所述充電流程，電池充電結(jié)束后電池充電荷電量（簡稱soc）狀態(tài)區(qū)間為75%±10%。
所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述溫度區(qū)間為95℃±10℃，保證電池在相對較高的溫度條件下進行靜態(tài)熱壓，完成聚合。
所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述壓力區(qū)間為轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為1.3mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行靜態(tài)熱壓，完成聚合。
所述第二步電池在純熱壓模塊中，所述時間區(qū)間為8min±2min，保證電池在一定時間內(nèi)通過熱量積分促進隔膜表面膠粒分子鏈打開與正極粉粘接，完成聚合。
優(yōu)選的，第三步電池在冷壓模塊中，所述溫度區(qū)間為15℃±10℃，保證電池在相對較低的溫度條件下，完成降溫。
所述第三步電池在冷壓模塊中，所述壓力區(qū)間為轉(zhuǎn)化為電池表面單位面積壓力，即電池表面壓強區(qū)間為0.8mpa±0.2mpa，保證電池在相對較大的壓力條件下進行冷壓塑性，更好的控制電池厚度一致性。
所述第三步電池在冷壓模塊中，所述時間區(qū)間為8min±2min，保證電池在一定時間內(nèi)通過熱量傳遞積分，完成電池冷卻。
電池在熱壓充電模塊中充電時間為50min±15min，在純熱壓模塊中熱壓的時間為8min±2min，在冷壓模塊中冷壓的時間為8min±2min。電池先后通過熱壓充電模塊（共6個治具，每個治具獨立運行，流程時間50min，平均每個治具產(chǎn)出電池的時間為50/6=8.3min）、純熱壓模塊（共1個治具，產(chǎn)出電池的時間為8min）、冷壓模塊（共1個治具，產(chǎn)出電池的時間為8min），產(chǎn)能匹配較為完美。
本發(fā)明的技術(shù)原理為：本發(fā)明提供一種可優(yōu)化鋰離子軟包裝電池性能的夾具化成方法，在夾具化成設(shè)備上實現(xiàn)低溫充電活化，同時完成高溫?zé)釅壕酆系男Ч?。在生產(chǎn)作業(yè)過程中，鋰離子軟包裝電池先放入熱壓充電模塊，在低溫條件下發(fā)送指定的充電流程進行充電活化，充電過程中在負(fù)極表面形成均勻致密的sei膜，電池充電后移送至純熱壓模塊，在高溫條件下熱壓一定時間，完成電池聚合，最后將電池移送至冷壓模塊，在低溫條件下冷壓一定時間，完成電池冷卻過程。通過夾具化成程序更新，將現(xiàn)有的“熱壓充電（7個模塊）+冷壓（1個模塊）”程序，更新為“熱壓充電（6個模塊）+純熱壓（1個模塊）+冷壓（1個模塊）”程序，其中6個熱壓充電模塊完成低溫條件下充電，1個純熱壓模塊完成熱壓聚合，1個冷壓模塊完成電池冷卻。將原7個熱壓模塊，優(yōu)化為6個熱壓充電模塊和1個純熱壓模塊，為低溫條件充電活化和高溫條件熱壓聚合兩個步驟分離創(chuàng)造條件。
本發(fā)明通過夾具化成對電池電性能極尺寸性能影響分析，對夾具化成設(shè)備進行了動作步驟分解，并更新了夾具化成運行程序，實現(xiàn)了在夾具化成設(shè)備上完成低溫充電活化，同時完成高溫?zé)釅壕酆系男Ч?，?yōu)化了電池電性能和尺寸性能。
上述參照實施例對該優(yōu)化鋰離子電池性能的夾具化成方法的詳細(xì)描述，是說明性的而不是限定性的；因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。