一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能的化成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能的化成方法，該方法采用高溫夾具化成，采用化成后預(yù)抽氣封口，采用高溫夾具浮充。本發(fā)明從工藝上解決了鈦酸鋰電池的脹氣問題，提高了鈦酸鋰電池的循環(huán)壽命。本發(fā)明有利于鈦酸鋰與電解液的副反應(yīng)充分發(fā)生，形成穩(wěn)定的鈦酸鋰/電解液界面和緊湊的電池界面，進(jìn)而提高了電池的循環(huán)性能，適用于負(fù)極材料為鈦酸鋰材料的鋰離子電池。
【專利說明】
一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能的化成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，具體涉及一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能的化成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦酸鋰作為一種鋰離子電池負(fù)極材料，相比較于傳統(tǒng)的石墨類負(fù)極，有很多優(yōu)點(diǎn):
I)循環(huán)性能優(yōu)異，石墨類負(fù)極循環(huán)次數(shù)在300-2000次左右，而鈦酸鋰負(fù)極的循環(huán)壽命在2萬(wàn)次以上，這主要是由于鈦酸鋰充電前后晶胞大小幾乎無(wú)變化，是一種零應(yīng)變材料；2)可快充，鈦酸鋰屬于尖晶石結(jié)構(gòu)，具有三位的鋰離子通道，鋰離子擴(kuò)散速度快，在10—8?10—9CmVs之間，比石墨尚I?2個(gè)數(shù)量級(jí)；3)尚安全，欽酸裡的欣裡電位在1.55V左右，遠(yuǎn)尚于裡枝晶析出電位，無(wú)析鋰風(fēng)險(xiǎn)。由于鈦酸鋰具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，因此成為了當(dāng)前鋰離子電池研究中的熱點(diǎn)。
[0003]在鈦酸鋰應(yīng)用過程中，人們普遍發(fā)現(xiàn)，鈦酸鋰電池在高溫環(huán)境下存在嚴(yán)重的脹氣問題，這極大制約了鈦酸鋰的大規(guī)模推廣和應(yīng)用。為了解決這一問題，通常采用材料包覆、電解液配方改善、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化等方法，但這些措施還是很難徹底解決脹氣問題。
[0004]鈦酸鋰的脹氣問題限制了在軟包裝電池中的應(yīng)用，但軟包裝電池具有安全性好、電池形狀可根據(jù)需要任意設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，也成為了鋰離子電池發(fā)展的趨勢(shì)。軟包裝電池中，電池一旦脹氣，正負(fù)極極片之間出現(xiàn)空隙，電池發(fā)生變形，內(nèi)阻增大，界面變差；同時(shí)脹氣消耗大量的電解液，導(dǎo)致離子通道阻斷，電池容量、循環(huán)性能等急劇惡化。因此針對(duì)軟包裝鈦酸鋰電池的脹氣問題，非常有必要必要另辟蹊徑，采用全新的方法去克服這一難題。
[0005]基于以上原因，本發(fā)明的主要目的是提供一種通過工藝來(lái)解決鈦酸鋰脹氣問題的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)性能的化成方法，來(lái)解決鈦酸鋰由于脹氣原因?qū)е碌难h(huán)壽命下降的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明包括以下步驟:
(1)所述鋰離子電池采用高溫夾具化成，將所述高溫夾具的溫度設(shè)置成45?70°C，加熱時(shí)間設(shè)置為12?36小時(shí)，電池面壓設(shè)置為0.6?1.0MPa，以0.0200.5C的電流對(duì)所述鋰離子電池進(jìn)行恒流充電至2.5?3.3V，然后再恒壓充電至截止電流；
(2)所述鋰離子電池進(jìn)行第一次預(yù)抽氣封口；
(3)將所述鋰離子電池用高溫夾具進(jìn)行二次夾持化成，所述高溫夾具的溫度設(shè)置成45?70 °C，電池面壓設(shè)置為0.6-1.0MPa，加熱時(shí)間設(shè)置為12?36小時(shí)，用0.0200.1C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電至2.5-3.3V，循環(huán)次數(shù)1?100次；
(4)對(duì)所述鋰離子電池進(jìn)行抽氣封口，完成后對(duì)所述鋰離子電池進(jìn)行分容測(cè)試。
[0008]進(jìn)一步地，所述鋰離子電池正極活性物質(zhì)為鎳鈷錳酸鋰材料、磷酸亞鐵鋰材料、鎳酸鋰材料、錳酸鋰材料、富鋰錳基材料、磷酸錳鐵鋰材料、鎳鈷鋁材料和鎳錳酸鋰材料中的一種或幾種。
[0009]上述技術(shù)方案中，步驟(1)、(2)的作用是完成對(duì)電池活性物質(zhì)的活化，并形成緊湊的電池界面；
上述技術(shù)方案中，步驟(3)、(4)的作用是促進(jìn)鈦酸鋰與電解液的副反應(yīng)充分進(jìn)行，并將最終產(chǎn)生的氣體除去，以形成穩(wěn)定的鈦酸鋰/電解液界面和緊湊的電池界面。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明有利于鈦酸鋰與電解液的副反應(yīng)充分發(fā)生，形成穩(wěn)定的鈦酸鋰/電解液界面和緊湊的電池界面，進(jìn)而提高了電池的循環(huán)性能，適用于負(fù)極材料為鈦酸鋰材料的鋰離子電池。
【附圖說明】
[0011]圖1是實(shí)施例和對(duì)比例電池在3C充放電電流下的循環(huán)性能曲線；
圖2是本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但這些實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
[0013]實(shí)施例1:
正極的制備:將鎳猛酸鋰、納米碳粉導(dǎo)電劑Super P、片狀石墨導(dǎo)電劑KS-6:粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯(PVDF)按照93:2:2:3的質(zhì)量比混合，溶解在氮-甲基吡咯烷酮里，均勻攪拌制成正極漿料，然后按照單面120g/m2的面密度涂布于鋁箔雙面上，100°C真空干燥10小時(shí)，然后碾壓、裁切制成鋰離子電池的正極片。
[00?4]負(fù)極的制備:將鈦酸鋰、納米碳粉導(dǎo)電劑Super P、片狀石墨導(dǎo)電劑KS-6:粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯(PVDF)按照90:3:3:4的質(zhì)量比混合，溶解在氮-甲基吡咯烷酮里，均勻攪拌制成負(fù)極漿料，然后按照單面110g/m2的面密度涂布于鋁箔雙面上，100°C真空干燥10小時(shí)，然后碾壓、裁切制成鋰離子電池的負(fù)極片。
[0015]鋰離子電池電池的制備:
將負(fù)極、正極、隔膜經(jīng)疊片制作成鋰離子電池電芯，裝入到已沖殼的鋁塑復(fù)合膜中，然后將電池進(jìn)行頂側(cè)封，85度16小時(shí)烘烤，注入電解液。
[0016]電池化成:
(1)將鋰離子電池采用高溫夾具化成，將高溫夾具的溫度設(shè)置成65°C，加熱時(shí)間設(shè)置為12小時(shí)，電池面壓設(shè)置為0.6MPa，以0.2C的電流對(duì)電池進(jìn)行恒流充電至2.8V，然后再壓下充電至截止電流；
(2)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行第一次預(yù)抽氣封口；
(3)將鋰離子電池用高溫夾具進(jìn)行二次夾持化成，將高溫夾具溫度設(shè)置成65°C，加熱時(shí)間設(shè)置為12小時(shí)，電池面壓設(shè)置為0.6MPa，用0.2C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電至2.8V，循環(huán)次數(shù)100次；
(4)對(duì)經(jīng)過步驟(3)的電池進(jìn)行抽氣封口，完成后對(duì)電池進(jìn)行分容測(cè)試。
[0017]常規(guī)電池化成:
1)以0.02C的電流對(duì)電池進(jìn)行恒流充電至3.0V，然后再恒壓充電至截止電流；
2)對(duì)經(jīng)過步驟(I)后的電池進(jìn)行抽氣封口，抽氣封口后的電池進(jìn)行分容測(cè)試。
[0018]電池測(cè)試:
如圖2所示，將實(shí)施例和對(duì)比例電池在常溫下以3C的充放電電流進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，經(jīng)過電池測(cè)試，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過二次高溫化成和老化的鋰電池相對(duì)于常規(guī)電池具有較高的容積保持率，使電池內(nèi)部鈦酸鋰和電解液的副反應(yīng)充分進(jìn)行，并將最終產(chǎn)生的氣體抽出，以形成穩(wěn)定的鈦酸鋰/電解液界面和緊湊的電池界面，可以避免鋰電池在后續(xù)的使用過程中產(chǎn)生脹氣問題，從而提高了鈦酸鋰電池的循環(huán)性能。
[0019]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)壽命的化成方法，其特征在于: 包括以下步驟: 將所述鋰離子電池采用高溫夾具化成，將所述高溫夾具的溫度設(shè)置成45?70°C，加熱時(shí)間設(shè)置為12?36小時(shí)，電池面壓設(shè)置為0.6-1.0MPa，以0.0200.5C的電流對(duì)所述鋰離子電池進(jìn)行恒流充電至2.5?3.3V，然后再恒壓充電至截止電流； (2)所述鋰離子電池進(jìn)行第一次預(yù)抽氣封口； (3)將所述鋰離子電池用高溫夾具進(jìn)行二次夾持化成，所述高溫夾具的溫度設(shè)置成45?70 °C，電池面壓設(shè)置為0.6-1.0MPa，加熱時(shí)間設(shè)置為12?36小時(shí)，用0.0200.1C的電流對(duì)電池進(jìn)行充電至2.5-3.3V，循環(huán)次數(shù)1?100次； (4)對(duì)所述鋰離子電池進(jìn)行抽氣封口，完成后對(duì)所述鋰離子電池進(jìn)行分容測(cè)試。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鈦酸鋰電池循環(huán)壽命的化成方法，其特征在于:所述鋰離子電池正極活性物質(zhì)為鎳鈷錳酸鋰材料、磷酸亞鐵鋰材料、鎳酸鋰材料、錳酸鋰材料、富鋰錳基材料、磷酸錳鐵鋰材料、鎳鈷鋁材料和鎳錳酸鋰材料中的一種或幾種。
【文檔編號(hào)】H01M10/058GK105845986SQ201610205382
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】袁萬(wàn)頌, 吳偉煌
【申請(qǐng)人】廈門日臻動(dòng)力電源科技有限公司