CN105633493B - 修复过放电受损锂离子电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种修复过放电受损锂离子电池的方法，包括如下顺序执行的步骤：步骤1：采用0.01～0.02C的恒定电流，对锂离子电池进行2.5～5小时的充电；步骤2：在20～45℃的温度下，对锂离子电池进行12～24小时的静置老化；步骤3：采用0.05～0.1C的恒定电流，对锂离子电池进行1.5～3小时的充电；步骤4：在20～45℃的温度下，对锂离子电池进行24～36小时的静置老化；步骤5：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池充电至4.2V；步骤6：在4.2V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C；步骤7：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池放电至3V；步骤8：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池充电至3.85～3.9V；步骤9：在3.85～3.9V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。上述方法，可以将过放电后发生气胀的锂离子电池进行修复。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种修复过放电受损锂离子电池的方法。
背景技术
手持移动的数码产品及一些需要充电使用的其他移动产品上基本上都使用锂离子电池，目前主要应用的锂离子电池可分为：铝壳锂离子电池、圆柱锂离子电池以及软包装的锂离子电池。
在锂离子电池的使用及贮存过程中，由于电池存在自放电，终端设备也有带载电流，若电池使用完毕后不及时充电的话，会使电池过放电并产生气体，导致电池出现气胀，并导致最终无法使用。
所谓电池的过放电，是指电池放完内部储存的电量，电压下降到一定值后，电池继续放电。对于锂离子电池而言，一般意义上的过放电压定义为2.4V。锂离子电池过放电产生气体主要是在低电压段，由于锂离子已经脱嵌完成，继续放电会导致负极石墨表面的SEI膜(solid electrolyte interface，固体电解质界面膜)氧化分解，形成气体，导致电池内部气胀并无法正常继续使用。
发明内容
基于此，有必要提供一种修复过放电受损锂离子电池的方法。
一种修复过放电受损锂离子电池的方法，包括如下顺序执行的步骤：
步骤1：采用0.01～0.02C的恒定电流，对锂离子电池进行2.5～5小时的充电；
步骤2：在20～45℃的温度下，对锂离子电池进行12～24小时的静置老化；
步骤3：采用0.05～0.1C的恒定电流，对锂离子电池进行1.5～3小时的充电；
步骤4：在20～45℃的温度下，对锂离子电池进行24～36小时的静置老化；
步骤5：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池充电至4.2V；
步骤6：在4.2V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C；
步骤7：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池放电至3V；
步骤8：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池充电至3.85～3.9V；
步骤9：在3.85～3.9V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
在其中一个实施例中，
在步骤1中，采用0.01C的恒定电流充电5小时；
在步骤2中，在45℃的温度下进行24小时的静置老化；
在步骤3中，采用0.05C的恒定电流充电3小时；
在步骤4中，在45℃的温度下进行36小时的静置老化；
在步骤5中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V
在步骤7中，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
在步骤8中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V；
在步骤9中，在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
在其中一个实施例中，
在步骤1中，采用0.02C的恒定电流充电2.5小时；
在步骤2中，在20℃的温度下进行12小时的静置老化；
在步骤3中，采用0.1C的恒定电流充电1.5小时；
在步骤4中，在20℃的温度下进行24小时的静置老化；
在步骤5中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V
在步骤7中，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
在步骤8中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V；
在步骤9中，在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
在其中一个实施例中，
在步骤1中，采用0.015C的恒定电流充电3.75小时；
在步骤2中，在33℃的温度下进行18小时的静置老化；
在步骤3中，采用0.075C的恒定电流充电2.25小时；
在步骤4中，在33℃的温度下进行30小时的静置老化；
在步骤5中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V
在步骤7中，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
在步骤8中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V；
在步骤9中，在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
上述方法，首先通过0.01～0.02C的小电流充电，使过放电所产生的气体能够参与形成新的均匀性较好的SEI膜，继而通过静置使SEI膜重整；然后通过0.05～0.1C的小电流充电，使SEI膜进一步致密和稳定，继而通过静置使SEI膜更加稳定。最后就能够将受损的SEI膜进行修复，实现对受损锂离子电池的修复。
附图说明
图1为一实施例的修复过放电受损锂离子电池的方法流程图；
图2为经过修复的锂离子电池与正常锂离子电池的容量保持率-循环周次曲线图。
具体实施方式
如图1所示，为一实施例的修复过放电受损锂离子电池的方法流程图。该方法包括如下步骤。
步骤S101：采用0.01～0.02C的恒定电流，对受损锂离子电池进行2.5～5小时的充电；
本步骤主要是采用小电流进行充电，以使得过放电所产生的气体能够在此过程中参与新的SEI膜形成；小电流的充电对新生成的SEI膜的均匀性有所保障。此处采用0.01～0.02C的恒定电流对锂离子充电，代表的是用(0.01～0.02)倍的电池标定容量C去充电，电池容量单位是mAh，此处省去时间h，下面的也是同样的道理。
步骤S102：在20～45℃的温度下，对步骤S101中的锂离子电池进行12～24小时的静置老化；
本步骤主要是通过常温或高温静置老化的方式让新生成的SEI膜重整及稳定。
步骤S103：采用0.05～0.1C的恒定电流，对步骤S102中的锂离子电池进行1.5～3小时的充电；
本步骤主要是通过较小的电流进一步让SEI膜更加致密及稳定，同时较小的电流不会导致锂在负极表面的析出。
步骤S104：在20～45℃的温度下，对步骤S103中的锂离子电池进行24～36小时的静置老化；
本步骤主要是通过常温或高温静止老化的方式让新生成的SEI膜进一步到达更稳定的状态以达到可以正常电流充电。
步骤S105：采用0.2～0.5C的恒定电流，将步骤S104中的锂离子电池充电至4.2V；
步骤S106：在4.2V的恒压下，将步骤S105中的锂离子电池充电至电流为0.02C；
步骤S105～S106为电池的正常充电过程。
步骤S107：采用0.2～0.5C的恒定电流，将步骤S106中的锂离子电池放电至3V；
本步骤为电池的正常放电分容过程。
步骤S108：采用0.2～0.5C的恒定电流，将步骤S107中的锂离子电池充电至3.85～3.9V；
步骤S109：在3.85～3.9V的恒压下，将步骤S108中的锂离子电池充电至电流为0.02C完成过放受损锂离子电池的修复。步骤S108～S109为电池的正常补半电过程。
通过上述方法，可以将过放电后发生气胀的锂离子电池进行修复。
以下提供多个具体实施例的修复过程。
用于修复的受损锂离子电池可以采用以下方式得到：
采用0.5C的恒定电流将正常电池放电到3V；
再采用0.2C的恒定电流将电池继续放电到1V；
最后采用0.05C的恒定电流将电池继续放电到0V，使正常的锂离子电池发生气胀。
本实施例中，所用的锂离子电池为软包锂离子电池，型号为484590，标称容量为2300mAh。在其他实施例中，还可以应用到铝壳锂离子电池或圆柱锂离子电池。
实施例1
步骤S201，采用0.01C的恒定电流充电5小时；
步骤S202，在45℃的温度下进行24小时的静置老化；
步骤S203，采用0.05C的恒定电流充电3小时；
步骤S204，在45℃的温度下进行36小时的静置老化；
步骤S205，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V；
步骤S206：在4.2V的恒压下，将受损锂离子电池充电至电流为0.02C；
步骤S207，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
步骤S208，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V；
步骤S209：在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
实施例2
步骤S301，采用0.02C的恒定电流充电2.5小时；
步骤S302，在20℃的温度下进行12小时的静置老化；
步骤S303，采用0.1C的恒定电流充电1.5小时；
步骤S304，在20℃的温度下进行24小时的静置老化；
步骤S305，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V。
步骤S306：在4.2V的恒压下，将受损锂离子电池充电至电流为0.02C。
步骤S307，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
步骤S308，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V。
步骤S309：在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
实施例3
步骤S401，采用0.015C的恒定电流充电3.75小时；
步骤S402，在33℃的温度下进行18小时的静置老化；
步骤S403，采用0.075C的恒定电流充电2.25小时；
步骤S404，在33℃的温度下进行30小时的静置老化；
步骤S405，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V。
步骤S406：在4.2V的恒压下，将受损锂离子电池充电至电流为0.02C。
步骤S407，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
步骤S408，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V。
步骤S409：在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
使用蓝电电池测试仪以及内阻测试仪，对使用实施例1～3及对比例的软包装锂离子电池进行常温容量、内阻、经过放修复后的容量及内阻进行循环性能的测试，容量及内阻数据见表1：
表1.四种方案电池的容量及内阻数据
备注：以上数据为平均值；对比例为正常未发生过放电的同型号电池。
从上表中的数据可以看到，实施例1～3方案过放后的修复容量大约有4.0％左右的损失，内阻有约2.0mΩ的增加，但不影响电池整体容量的使用。
在常温环境下使用蓝电电池测试仪进行电池的常温循环寿命测试，对实施例1～3修复的电池及对比例电池进行0.5C充放电测试，得到如图2所示的经过修复的锂离子电池与正常锂离子电池的容量保持率-循环周次曲线图。
1.将电池与蓝电电池测试仪连接好；
2.采用0.5C充放电进行循环500周测试，充放电间隔静止时间为10分钟；
从图1电池常温下0.5C充放电容量保持率曲线可以看到，采用实施例方案进行修复的电池与对比例一样都具有良好的循环性能，500周后容量保持率在80％以上。
使用恒温恒湿箱，蓝电电池测试仪以及游标卡尺，对使用实施例1～3及对比例的锂离子电池进行70℃72小时满电贮存的厚度变化及容量恢复率测试，性能数据见表2：
1.将电池在蓝电电池测试仪上进行0.5C充放电一周，并补电到4.20V满电；记录电池的初始容量；
2.用游标卡尺测量电池的初始满电厚度并记录；
3.将恒温恒湿箱温度设置为70℃，升温速率为5度/分钟；
4.升温到70℃后，将电池放入恒温恒湿箱内，静止72小时；
5.将电池取出，使用游标卡尺测量电池的厚度并记录；
6.将电池在蓝电电池测试仪上进行0.5C充放2周，记录电池的恢复容量。
表2.四种方案电池70度72小时满电贮存的厚度变化及容量恢复数据
从上表中的数据可以看到，采用实施例1～3方案修复后的电池与对比例电池基本上无明显差异，都具备良好的高温贮存性能。
综合以上常温500周的长循环容量保持率，以及的电池恢复后的容量，内阻数据来看，采用本发明的方案的实施例进行修复的过放锂离子电池，其性能与过放前的电池相比，无显著性差异，通过本方明能够将过放产气无法使用的锂离子电池修复并正常使用；降低由于电池过放引起的电池报废。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种修复过放电受损锂离子电池的方法，包括如下顺序执行的步骤：
步骤1：采用0.01～0.02C的恒定电流，对受损锂离子电池进行2.5～5小时的充电；
所述0.01～0.02C的恒定电流，代表的是用(0.01～0.02)倍的电池标定容量C去充电，电池容量单位是mAh，此处省去时间h，以下相似表述的解释同上；
步骤2：在20～45℃的温度下，对锂离子电池进行12～24小时的静置老化；
步骤3：采用0.05～0.1C的恒定电流，对锂离子电池进行1.5～3小时的充电；
步骤4：在20～45℃的温度下，对锂离子电池进行24～36小时的静置老化；
步骤5：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池充电至4.2V；
步骤6：在4.2V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C；
步骤7：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池放电至3V；
步骤8：采用0.2～0.5C的恒定电流，将锂离子电池充电至3.85～3.9V；
步骤9：在3.85～3.9V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C；
所述锂离子电池为软包锂离子电池、铝壳锂离子电池或圆柱锂离子电池。
2.根据权利要求1所述的修复过放电受损锂离子电池的方法，其特征在于，
在步骤1中，采用0.01C的恒定电流充电5小时；
在步骤2中，在45℃的温度下进行24小时的静置老化；
在步骤3中，采用0.05C的恒定电流充电3小时；
在步骤4中，在45℃的温度下进行36小时的静置老化；
在步骤5中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V
在步骤7中，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
在步骤8中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V；
在步骤9中，在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
3.根据权利要求1所述的修复过放电受损锂离子电池的方法，其特征在于，
在步骤1中，采用0.02C的恒定电流充电2.5小时；
在步骤2中，在20℃的温度下进行12小时的静置老化；
在步骤3中，采用0.1C的恒定电流充电1.5小时；
在步骤4中，在20℃的温度下进行24小时的静置老化；
在步骤5中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V
在步骤7中，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
在步骤8中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V；
在步骤9中，在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
4.根据权利要求1所述的修复过放电受损锂离子电池的方法，其特征在于，在步骤1中，采用0.015C的恒定电流充电3.75小时；
在步骤2中，在33℃的温度下进行18小时的静置老化；
在步骤3中，采用0.075C的恒定电流充电2.25小时；
在步骤4中，在33℃的温度下进行30小时的静置老化；
在步骤5中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至4.2V
在步骤7中，采用0.2C的恒定电流放电到3V；
在步骤8中，采用0.2C的恒定电流将待修复电池充电至3.85V；
在步骤9中，在3.85V的恒压下，将锂离子电池充电至电流为0.02C。
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Effective date of registration: 20180801 Address after: 516000 63 District, Hui Tai Industrial Park, Zhongkai hi tech Zone, Huizhou, Guangdong Applicant after: HUIZHOU JINNENG BATTERY CO.,LTD. Address before: 516000 63 District, Hui Tai Industrial Park, Zhongkai hi tech Zone, Huizhou, Guangdong Applicant before: HUIZHOU JINNENG BATTERY CO.,LTD. Applicant before: HUIZHOU TECHNE Corp. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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Effective date of registration: 20230911 Address after: 516000 No. 38, Huifeng 7th Road, Zhongkai High-tech Zone, Huizhou City, Guangdong Province Patentee after: EVE ENERGY Co.,Ltd. Address before: 516006 63 District, Hui Tai Industrial Park, Zhongkai hi tech Zone, Huizhou, Guangdong Patentee before: Huizhou Yiwei Energy Battery Co.,Ltd. |