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CN108539277A - 一种动力型锂离子电池的分容方法 - Google Patents

一种动力型锂离子电池的分容方法 Download PDF

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朱庆俊
姚汪兵
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Abstract

本发明涉及一种动力型锂离子电池的分容方法，按步骤依次包括第一恒流充电阶段、充放电循环阶段，第二恒流充电阶段、恒流放电阶段，其中所述第一恒流充电阶段的充电电流为0.1C～0.7C，第二恒流充电阶段的充电电流为0.5～0.8C，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，所述恒流放电阶段的放电电流为0.5～0.8C。本发明所述的动力型锂离子电池的分容方法耗时短，工艺简单，可以在有限的时间内尽可能的稳定在化成时期形成的SEI膜，经过本发明所述的分容工艺分容的电池，在放电容量与容量保持率上与原分容工艺制得的电池相差不大。因此，采用该分容方法在不损失电池性能的前提下，有效的提高了生产产能。

Description

一种动力型锂离子电池的分容方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产制造领域，具体涉及一种动力型锂离子电池的分容方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，作为不可再生能源的化石燃料消耗量不断增加，给环境带来严重影响，使得世界各国致力于新能源和相关技术的科研开发。其中，二次电池高效、清洁无污染，将其作为内燃机车辆的动力或者辅助电源，可以有效的降低燃料的消耗。相比于传统的铅蓄电池和镍金属氢电池，锂离子电池在循环寿命、能量密度、功率密度和环境友好性能上优势明显。虽然，在能量密度上与燃料电池有一定差距，但是燃料电池高昂的制造成本以及复杂的生产工艺使其实现商业化难度很大。因此，锂离子电池是未来电动汽车以及混合动力电池的理想动力电源。
以磷酸亚铁锂为正极材料，石墨作为负极材料的动力型锂离子电池，虽然在能量密度和循环寿命上不如以三元材料（Ni，Mn和Co）为正极的锂离子电池，但是其安全性能、原料成本、制造工艺成熟度上优势明显。因此，凭借其较高的性价比，磷酸亚铁锂为正极材料的锂离子电池会在锂离子电池市场中占据不可动摇的地位。一般，经过化成工序的锂离子电池的荷电状态（SOC）为28%，需要在分容工序充满电后进行数次的充放电循环。分容工序的目的在于：使得在化成期间负极石墨表面生成的固态电解质膜更加稳定（SEI），并且以分容工序中电池的放电容量作为PACK包装的标准。通常，这一过程需要进行数次的充放电循环，在工序时间和能耗上要高于化成工序，在整个锂离子生产制造期间的成本占比较高。因此，在分容工序的满放电之前，进行数次的浅放浅充循环，不仅有利于SEI膜的稳定，更可以缩短分容工序所消耗的时间，降低能耗的同时可以提高产能。
目前采用的分容方法耗时约8h，采用两步深充深放，不利于在高荷电状态下生成更多的稳定致密的有机锂化合物（ROCO2Li）。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力型锂离子电池的分容方法，分容时间可缩短2-3h，不仅可以提高产能,同时也可以提高电池的循环性能。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种动力型锂离子电池的分容方法，按步骤依次包括第一恒流充电阶段、充放电循环阶段，第二恒流充电阶段、恒流放电阶段，其中所述第一恒流充电阶段的充电电流为0.1C～0.7C，第二恒流充电阶段的充电电流为0.5～0.8C，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，所述恒流放电阶段的放电电流为0.5～0.8C。
进一步的，所述第一充电阶段的截止电压为3.65V，截止电流为0.02C。
进一步的，所述充放电循环阶段的充放电电流为0.3～0.8C，充放电次数为2～5次，充电和放电期间的限制时间均为10min～40min。
进一步的，所述第一充电阶段的限制时间为60～180min。
进一步的，所述恒流放电阶段的截止电流为2.0～2.5V，时间限制为110～130min。
进一步的，所述第二恒流充电阶段的限制时间为30～60min。
进一步的，所述动力型锂离子电池的正极材料为磷酸亚铁锂，负极材料为人造石墨。
由上述技术方案可知，本发明所述的一种动力型锂离子电池的分容方法耗时短，工艺简单，可以在有限的时间内尽可能的稳定在化成时期形成的SEI膜，经过本发明所述的分容工艺分容的电池，在放电容量与容量保持率上与原分容工艺制得的电池相差不大。因此，采用该分容方法在不损失电池性能的前提下，有效的提高了生产产能。
附图说明
图1是本发明的分容方法和原分容方法的电位-容量图；
图2是本发明实施例5与对比例容量保持率曲线对比图；
图3是本发明实施例5与对比例循环容量曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
本发明的动力型锂离子电池的分容方法，依次包括第一恒流充电阶段、充放电循环阶段，第二恒流充电阶段、恒流放电阶段，其中所述第一恒流充电阶段的充电电流为0.1C～0.7C，第二恒流充电阶段的充电电流为0.5～0.8C，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，所述恒流放电阶段的放电电流为0.5～0.8C。
下面以磷酸亚铁锂为正极材料，石墨为负极材料的动力型磷酸亚铁锂电池，标准容量为28.5Ah，分容期间的环境温度27℃±3℃，按照锂离子电池常规制作流程进行制造后进行分容。
实施例1
对化成封口后的锂离子电池，在室温下进行分容，具体步骤为：
（1）进行第一充电阶段，以0.1C的电流进行恒流充电，其充电时间为60 min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（2）以0.3C的电流进行2次重复充放电循环，放电与充电的时间相同均为30min，每一次放电或者充电结束后电池搁置1min；
（3）以0.6C的电流进行恒流恒压充电，时间上限为60min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（4）以0.5C的电流进行恒流放电，限制时间为110min，截止电压为2.0V。
实施例2
（1）进行第一充电阶段，以0.7C的电流进行恒流充电，其充电时间为180 min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置2min；
（2）以0.8C的电流进行5次重复充放电循环，放电与充电的时间相同均为40min，每一次放电或者充电结束后电池搁置1min；
（3）以0.8C的电流进行恒流恒压充电，时间上限为60min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（4）以0.8C的电流进行恒流放电，限制时间为130min，截止电压为2.5V。
实施例3
（1）进行第一充电阶段，以0.2C的电流进行恒流充电，其充电时间为150 min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（2）以0.7C的电流进行3次重复充放电循环，放电与充电的时间相同均为25min，每一次放电或者充电结束后电池搁置1min；
（3）以0.7C的电流进行恒流恒压充电，时间上限为50min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（4）以0.6C的电流进行恒流放电，限制时间为110min，截止电压为2.0V。
实施例4
（1）进行第一充电阶段，以0.3C的电流进行恒流充电，其充电时间为60 min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（2）以0.8C的电流进行3次重复充放电循环，放电与充电的时间相同均为20min，每一次放电或者充电结束后电池搁置1min；
（3）以0.8C的电流进行恒流恒压充电，时间上限为45min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（4）以0.6C的电流进行恒流放电，限制时间为110min，截止电压为2.0V。
实施例5
（1）进行第一充电阶段，以0.2C的电流进行恒流充电，其充电时间为150 min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（2）以0.6C的电流进行3次重复充放电循环，放电与充电的时间相同均为15min，每一次放电或者充电结束后电池搁置1min；
（3）以0.6C的电流进行恒流恒压充电，时间上限为60min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min；
（4）以0.6C的电流进行恒流放电，限制时间为110min，截止电压为2.0V。
对比例：
（1）进行第一充电阶段，0.2C的电流进行恒流充电，时间为180min，限制电压为3.65V，搁置3min；
（2）以0.6C的电流放电，时间限制为70min，截止电压为2.0V，搁置3min。
（3）以0.6C的电流恒流恒压充电，时间限制为130min，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，搁置3min。
（4）以0.6C的电流恒流放电，时间限制为110min，截止电压为2.0V。
通过以上实施例5与对比例的附图对比，实施例5和对比例分容耗时分别为约5.5h和8.0h。在室温下以1C的速率循环400周后，如图2和图3所示，实施例5的容量保持率为92.21%，容量为25.35Ah，对比例的容量保持率为96.02%，容量为26.05Ah。因此，采用本发明公开的分容方法不仅缩短了分容所需时间而且提高了电芯的循环稳定性。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种动力型锂离子电池的分容方法，其特征在于：按步骤依次包括第一恒流充电阶段、充放电循环阶段，第二恒流充电阶段、恒流放电阶段，其中所述第一恒流充电阶段的充电电流为0.1C～0.7C，第二恒流充电阶段的充电电流为0.5～0.8C，截止电压为3.65V，截止电流为0.02C，所述恒流放电阶段的放电电流为0.5～0.8C。
2.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述第一充电阶段的截止电压为3.65V，截止电流为0.02C。
3.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述充放电循环阶段的充放电电流为0.3～0.8C，充放电次数为2～5次，充电和放电期间的限制时间均为10min～40min。
4.根据权利要求1或2所述的动力型锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述第一充电阶段的限制时间为60～180min。
5.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述恒流放电阶段的截止电流为2.0～2.5V，时间限制为110～130min。
6.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述第二恒流充电阶段的限制时间为30～60min。
7.根据权利要求1所述的动力型锂离子电池的分容方法，其特征在于：所述动力型锂离子电池的正极材料为磷酸亚铁锂，负极材料为人造石墨。
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