1、(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810084017.8(22)申请日 2018.01.29(71)申请人 山西长征动力科技有限公司地址 048404 山西省晋城市高平市米山镇勾要村(72)发明人 赵洪量(74)专利代理机构 北京纽乐康知识产权代理事务所(普通合伙) 11210代理人 王珂(51)Int.Cl.H01M 10/44(2006.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法(57)摘要本发明公开了一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工
2、艺方法， 具体步骤为： 首先进行一级电流充电， 控制电池在以无机物形成为主的电压范围内， 形成SEI膜内层； 其次， 进行恒压充电， 在上一步的一级恒电流充电后， 紧接着控制电池在无机物形成为主的截止电压下进行恒电压充电， 使得大颗粒负极材料的表面SEI膜更为均匀致密， 控制截止充电时间； 进行二级电流的充电， 在步骤S2恒压充电完成后， 搁置5-10分钟，进行二级恒电流充电， 截止电压控制在有机物外层成膜基本完成的电池电压范围内； 最后， 常温搁置三天， 二级恒电流充电至4.20V后， 转4.20V恒压充电至电流不大于0.02C。 本发明的有益效果： 提高成膜的稳定性和一致性， 从而提高电池
3、的性能及其一致性。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 108365284 A2018.08.03CN 108365284 A1.一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 其特征在于， 包括以下步骤：S1： 一级电流首次充电， 控制电池在以无机物形成为主的电压范围内， 形成SEI膜内层；S2： 恒压充电， 在上一步的一级恒电流充电后， 紧接着控制电池在无机物形成为主的截止电压下进行恒电压充电， 使得大颗粒负极材料的表面SEI膜更为均匀致密， 同时控制截止充电时间；S3： 二级电流的充电， 在步骤S2恒压充电完成后， 搁置5-10分钟， 进行二级恒电流充电，截止电压控制在有机物外层成膜
4、基本完成的电池电压范围内；S4： 常温搁置三天， 二级恒电流充电至4.20V后， 转4.20V恒压充电至电流不大于0.02C。2.根据权利要求1所述的一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 其特征在于， 在步骤S1中， 所述的一级电流是指在开路电压下， 以0.05-0.10C的恒电流充电。3.根据权利要求2所述的一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 其特征在于， 在步骤S1中， 所述的控制电池在以无机物形成为主的电压范围内是指截止电压为3.4V。4.根据权利要求1所述的一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 其特征在于， 在步骤S2中， 所述的截止充电时间的范围为0.
5、5h-1h。5.根据权利要求1所述的一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 其特征在于， 在步骤S3中， 所述的二级电流是指以0.10C-0.20C的恒电流充电。6.根据权利要求5所述的一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 其特征在于， 在步骤S3中， 所述的截止电压控制在有机物外层成膜基本完成的电池电压范围内是指截止电压为3.80V。权利要求书1/1 页2CN 108365284 A2一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法技术领域0001本发明涉及锂离子电池技术领域， 具体来说， 涉及一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法。背景技术0002由于具有能量密度高，
6、没有记忆效应， 锂离子电池作为纯电动汽车首选的动力电池， 已经得到大规模的生产和使用。 众所周知， 锂离子电池的性能不仅取决于电池的材料组成， 电池的内部结构， 而且与电池的化成工艺密切有关。 这是因为锂离子电池在化成过程中， 电解液中锂盐或者成膜添加剂首先在负极颗粒表面还原， 形成固体-电解质界面膜(简称SEI膜)。 成膜质量， 比如形貌， 厚度， 组成成分等对电池的电化学性能起决定性作用。 因此锂离子各大生产企业无不花费大量的人力物力去改进化成工艺， 以期望使电池的性能最优化。 部分企业的目标往往是出于产能的需要， 在不降低电池性能的基础上， 加快化成工艺的生产周期， 对于电池的一致性更没
7、有通过化成工艺改进去加以控制。发明内容0003针对相关技术中的上述技术问题， 本发明提出一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 能够克服现有技术的上述不足。0004为实现上述技术目的， 本发明的技术方案是这样实现的：一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 包括以下步骤：S1： 一级电流首次充电， 控制电池在以无机物形成为主的电压范围内， 形成SEI膜内层；S2： 恒压充电， 在上一步的一级恒电流充电后， 紧接着控制电池在无机物形成为主的截止电压下进行恒电压充电， 使得大颗粒负极材料的表面SEI膜更为均匀致密， 同时控制截止充电时间；S3： 二级电流的充电， 在步骤S2恒压充电完
8、成后， 搁置5-10分钟， 进行二级恒电流充电，截止电压控制在有机物外层成膜基本完成的电池电压范围内；S4： 常温搁置三天， 二级恒电流充电至4.20V后， 转4.20V恒压充电至电流不大于0.02C。0005进一步的， 在步骤S1中， 所述的一级电流是指在开路电压下， 以0.05-0.10C的恒电流充电。0006进一步的， 在步骤S1中， 所述的控制电池在以无机物形成为主的电压范围内是指截止电压为3.4V。0007进一步的， 在步骤S2中， 所述的截止充电时间的范围为0.5h-1h。0008进一步的， 在步骤S3中， 所述的二级电流是指以0.10C-0.20C的恒电流充电。0009进一步的，
9、 在步骤S3中， 所述的截止电压控制在有机物外层成膜基本完成的电池电压范围内是指截止电压为3.80V。0010本发明的有益效果： 本发明通过一级电流充电， 有利于形成小颗粒为主的SEI膜中的无机物内层； 通过恒电压充电， 有利于形成更为致密均匀的SEI膜中的无机物内层， 从而说明书1/3 页3CN 108365284 A3保证电池内阻一致性和循环过程中的一致性； 通过二级电流充电， 有利于形成疏松的SEI膜中的有机物外层， 提高循环过程中颗粒表面SEI膜的机械应力， 进而提高成膜的稳定性和一致性， 从而提高电池的性能及其一致性。附图说明0011为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案
10、， 下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。0012图1是根据本发明实施例所述的一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法的流程图；图2是根据本发明实施例所述的实施例与对比例的放电容量保持率曲线对比图。具体实施方式0013下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员所获得的所有其他
11、实施例， 都属于本发明保护的范围。0014如图1所示， 根据本发明实施例所述的一种提升锂离子电池性能与一致性的化成工艺方法， 包括以下步骤：S1： 一级电流首次充电， 控制电池在以无机物形成为主的电压范围内， 形成SEI膜内层；S2： 恒压充电， 在上一步的一级恒电流充电后， 紧接着控制电池在无机物形成为主的截止电压下进行恒电压充电， 使得大颗粒负极材料的表面SEI膜更为均匀致密， 同时控制截止充电时间；S3： 二级电流的充电， 在步骤S2恒压充电完成后， 搁置5-10分钟， 进行二级恒电流充电，截止电压控制在有机物外层成膜基本完成的电池电压范围内；S4： 常温搁置三天， 二级恒电流充电至4.
12、20V后， 转4.20V恒压充电至电流不大于0.02C。0015在一具体实施例中， 在步骤S1中， 所述的一级电流是指在开路电压下， 以0.05-0.10C的恒电流充电。0016在一具体实施例中， 在步骤S1中， 所述的控制电池在以无机物形成为主的电压范围内是指截止电压为3.4V。0017在一具体实施例中， 在步骤S2中， 所述的截止充电时间的范围为0.5h-1h。0018在一具体实施例中， 在步骤S3中， 所述的二级电流是指以0.10C-0.20C的恒电流充电。0019在一具体实施例中， 在步骤S3中， 所述的截止电压控制在有机物外层成膜基本完成的电池电压范围内是指截止电压为3.80V。00
13、20为了方便理解本发明的上述技术方案， 以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。0021在具体使用时， 本发明的工艺流程如下： 第一步， 小电流首次充电， 在开路电压下，说明书2/3 页4CN 108365284 A4以0.05-0.10C恒电流充电， 控制电池在以无机物形成为主的电压范围内即截止电压为3.4V， 形成SEI膜内层； 第二步， 恒压充电， 第一步恒电流充电后， 紧接着控制电池在无机物形成为主的截至电压 （3.40V） 下进行恒电压充电， 使得大颗粒负极材料的表面SEI膜更为均匀致密， 控制截止充电时间在0.5h-1h的范围内； 第三步， 较大电流的充电， 第二
14、步恒压充电完成， 搁置5-10分钟后， 进行0.10C-0.20C的恒电流充电， 截止电压控制在有机物外层成膜基本完成的电池电压范围内即截止电压为3.80V； 第四步， 常温搁置三天， 0.2C恒电流充电至4.20V后， 转4.20V恒压充电至电流不大于0.02C。0022本发明针对能量型的锰酸锂-石墨电池体系， 实施例：第一步， 一级电流首次充电， 在开路电压下， 以0.05C恒电流充电， 截止电压为3.4V；第二步， 恒压充电， 第一步恒电流充电后， 紧接着进行3.40V电池电压下的恒电压充电，截止时间1h；第三步， 二级电流的充电， 第二步恒压充电完成， 搁置10分钟后， 进行0.10C
15、的恒电流充电， 截止电压为3.80V；第四步， 常温搁置三天， 0.2C恒电流充电至4.20V后， 转4.20V恒压充电至电流不大于0.02C。0023对比例：第一步， 一级电流首次充电， 在开路电压下， 以0.10C恒电流充电， 截止电压为3.80V；第二步， 常温搁置三天， 0.2C恒电流充电至4.20V后， 转4.20V恒压充电至电流不大于0.02C。0024判定方法与结果如下：在55高温下， 对比例与实施例的锰酸锂-石墨体系电池各两只， 以0.3C恒流充电至4.2V， 转4.2V恒压充电， 至电流小于0.03C， 然后1.0C放电至3.0V， 如此循环约50圈， 通过放电的容量保持率
16、（即每圈容量除以初始容量的比值） 的变化来判断成膜的稳定性， 衰减程度越高， 证明成膜相对不稳定， 电池高温性能更差； 通过2只电池的循环衰减曲线的重合程度来判断不同工艺下电池的高温性能差异性； 如图2所示， 相对于对比例， 实施例在化成工艺下， 电池的高温性能更好， 性能差异性更小； 我们通过化成制度的优化， 提高成膜稳定性和一致性， 从而提高电池的性能及其一致性。0025综上所述， 本发明通过一级电流充电， 有利于形成小颗粒为主的SEI膜中的无机物内层； 通过恒电压充电， 有利于形成更为致密均匀的SEI膜中的无机物内层， 从而保证电池内阻一致性和循环过程中的一致性； 通过二级电流充电， 有利于形成疏松的SEI膜中的有机物外层， 提高循环过程中颗粒表面SEI膜的机械应力， 进而提高成膜的稳定性和一致性， 从而提高电池的性能及其一致性。0026以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。说明书3/3 页5CN 108365284 A5图1说明书附图1/2 页6CN 108365284 A6图2说明书附图2/2 页7CN 108365284 A7
