CN109216809B - 一种聚合物锂离子电池压力化成工艺 - Google Patents
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Abstract
一种聚合物锂离子电池压力化成工艺，该压力化成工艺采用隔膜预先高温烘烤，基于不同的电池充电SOC，化成工艺采用不同的压力、温度和时间，并在化成后采用急速干燥冷却技术，相对于传统的高温大电流的化成工艺，能有效地提高电池的硬度，并改善聚合物锂离子电池的性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池制备技术领域，尤其涉及一种聚合物锂离子电池压力化成工艺。
背景技术
目前，随着电动汽车、各种便携式电子设备和无线移动通讯设备的快速发展和广泛应用，人们对于循环寿命长、能量密度高、工作电压高、无记忆效应且环保的锂离子电池需求日趋增大。
锂离子电池在使用前，需经过化成步骤。锂离子电池的化成主要有两方面的作用，一方面，激活电池正、负极的活性物质，从而使得电池达到最佳的充放电状态。另一方面，在锂离子电池的化成过程中，有机电解液在电极表面，主要是负极表面发生还原和分解，形成致密的电子绝缘，锂离子能够导电的固体电解质界面膜，固体电解质界面膜称为SEI（SolidElectrolyte Interface）膜。由于锂离子的嵌入过程必然经由覆盖在石墨负极上的SEI膜，SEI膜的均匀性及稳定性等特性对整个锂离子电池的电化学性能，例如电池容量、电池的法拉第效率、循环寿命、自放电性能、低温性能、稳定性及安全性等均有很大的影响，是决定锂离子电池性能好坏的重要原因之一。
为了使聚合物锂离子电池获得均匀性及稳定性较好的SEI膜，传统的化成工艺是采用高温大电流的化成工艺，高温大电流化成的主要流程为：在高温条件下，施加一定的压力，对锂离子电池进行大电流化成。随后对完成化成的电池进行降温冷却，耗时较短。然而，上述化成工艺生产的锂离子电池，因生产过程不能及时抽气封装等问题，导致卸去压力后静置一段时间容易发软，出现电池硬度不足的问题，致使电池在后期反复充放电的使用过程中容易变形。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够提高聚合物锂离子电池硬度的压力化成工艺，以提高产品品质，改善锂离子电池性能。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚合物锂离子电池压力化成工艺，包括以下步骤：
（1）将隔膜卷收卷在带硅胶层的卷筒进行整卷75℃高温烘烤，烘烤后跟正负极片卷绕成电池；
（2）将电池进行真空高温烘烤去除水分，然后注电解液并封口，高温搁置，使电解液快速浸润；
（3）将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化设备上，使用一定的压力跟时间将电池充电到50%SOC，其中压力设定为0.5～0.6Mpa，温度设定为50℃～60℃，时间设定为10min～20min；
（4）继续充电把电池电量充到75%SOC，其中压力设定为0.6～0.8Mpa，温度设定为60℃～70℃，时间设定30min～40min；
（5）增大压力、温度把电池电量充电到100%SOC，其中压力设定为0.8～1.0Mpa，温度设定为70℃～80℃，时间设定为40min～60min；
（6）化成完成后，使用急速干燥冷却箱冷却在一定温度下，对电池施加一定的压力并冷却一段时间，其中压力设定为1.0～1.2Mpa，温度设定为10℃～20℃，时间设定为60min～90min。
本发明的有益效果在于，相对于传统的高温大电流的化成工艺，本发明压力化成工艺隔膜预先采用高温烘烤，基于不同的电池充电SOC，化成工艺采用不同的压力、温度和时间，并在化成后采用急速干燥冷却技术，能有效地提高电池的硬度，并改善聚合物锂离子电池的性能。
具体实施方式
实施例1：
（1）将隔膜卷收卷在带硅胶层的卷筒上进行整卷75℃高温烘烤，取我司型号为355079的高电压钴酸锂体系正负极片与烘烤后隔膜卷绕成电池；
（2）将电池进行真空高温烘烤去除水分，然后注电解液并进行封口进行高温搁置，使电解液快速浸润；
（3）将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化设备上，使用一定的压力跟时间将电池充电到荷电量的50%SOC，其中压力设定为0.5 Mpa，温度设定为50℃，时间设定为10min；
（4）继续充电把电池电量充到75%SOC，其中压力设定为0.6 Mpa，温度设定为60℃，时间设定30min；
（5）增大压力、温度把电池电量充电到100%SOC，其中压力设定为0.8 Mpa，温度设定为70℃，时间设定为40min；
（6）化成完成后，使用急速干燥冷却箱冷却在一定温度下，对电池施加一定的压力并冷却一段时间，其中压力设定为1.0 Mpa，温度设定为10℃，时间设定为60min。
实施例2：
（1）将隔膜卷收卷在带硅胶层的卷筒上进行整卷75℃高温烘烤，取我司型号为355079的高电压钴酸锂体系正负极片与烘烤后隔膜卷绕成电池；
（2）将电池进行真空高温烘烤去除水分，然后注电解液并封口进行高温搁置，使电解液快速浸润；
（3）将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化设备上，使用一定的压力跟时间将电池充电到荷电量的50%SOC，其中压力设定为0.55 Mpa，温度设定为55℃，时间设定为15min；
（4）继续充电把电池电量充到75%SOC，其中压力设定为0.7 Mpa，温度设定为65℃，时间设定35min；
（5）增大压力、温度把电池电量充电到100%SOC，其中压力设定为0.9Mpa，温度设定为75℃，时间设定为50min；
（6）化成完成后，使用急速干燥冷却箱冷却在一定温度下，对电池施加一定的压力并冷却一段时间，其中压力设定为1.1 Mpa，温度设定为15℃，时间设定为75min。
实施例3：
（1）将隔膜卷收卷在带硅胶层的卷筒上进行整卷75℃高温烘烤，取我司型号为355079的高电压钴酸锂体系正负极片与烘烤后隔膜卷绕成电池；
（2）将电池进行真空高温烘烤去除水分，然后注电解液并进行封口进行高温搁置，使电解液快速浸润；
（3）将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化设备上，使用一定的压力跟时间将电池充电到荷电量的50%SOC，其中压力设定为0.6 Mpa，温度设定为60℃，时间设定为20min；
（4）继续充电把电池电量充到75%SOC，其中压力设定为0.8Mpa，温度设定为70℃，时间设定40min；
（5）增大压力、温度把电池电量充电到100%SOC，其中压力设定为1.0Mpa，温度设定为80℃，时间设定为60min；
（6）化成完成后，使用急速干燥冷却箱冷却在一定温度下，对电池施加一定的压力并冷却一段时间，其中压力设定为1.2 Mpa，温度设定为20℃，时间设定为90min。
比较例：
（1）取我司型号为355079的高电压钴酸锂体系正负极片与隔膜卷绕成电池；
（2）将电池进行真空高温烘烤去除水分，然后注电解液并封口进行高温搁置，使电解液快速浸润；
（3）将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化设备，使用一定的压力跟时间将电池充电到荷电量的50%SOC，其中压力设定为0.6 Mpa，温度设定为55℃，时间设定为15min；
（4）继续充电把电池电量充到75%SOC，其中压力设定为0.6 Mpa，温度设定为55℃，时间设定30min；
（5）继续充电把电池电量充电到100%SOC，其中压力设定为0.6 Mpa，温度设定为55℃，时间设定为75min。
对实施例1至实施例3中获得的聚合物锂离子电池和比较例没有经过隔膜卷烘烤及急速降温保压的锂离子电池进行硬度测试。具体的测试方法为：在1.5m的高度上，将质量为150g的钢球，通过自由落体的方式将钢球砸至电池表面，测量钢球在锂离子电池表面砸出凹坑的直径，由直径的数值大小来反应电池硬度的大小，直径的数值越小，电池的硬度越大。
为了获得较准确的测试结果，采用多次测量求平均值的方法来对实施例1至实施例3以及比较例中获得的聚合物锂离子电池进行硬度测试，具体的测试结果如下表1所示：
表1：实施例1-3和比较例硬度测试结果对比表
从表1可以看出，相对于比较例，本发明的压力化成工艺制备的聚合物锂离子电池硬度明显提高。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种聚合物锂离子电池压力化成工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
（1）将隔膜卷收卷在带硅胶层的卷筒进行整卷75℃高温烘烤，烘烤后跟正负极片卷绕成电池；
（2）将电池进行真空高温烘烤去除水分，然后注电解液并封口，高温搁置，使电解液快速浸润；
（3）将高温搁置后的电池，置于集分段变压力控制系统、温控系统、时间控制系统、化成充放电功能的一体化设备上，使用一定的压力跟时间将电池充电到50%SOC，其中压力设定为0.55Mpa，温度设定为55℃，时间设定为15min；
（4）继续充电把电池电量充到75%SOC，其中压力设定为0.7Mpa，温度设定为65℃，时间设定35min；
（5）增大压力、温度把电池电量充电到100%SOC，其中压力设定为0.9Mpa，温度设定为75℃，时间设定为50min；
（6）化成完成后，使用急速干燥冷却箱冷却在一定温度下，对电池施加一定的压力并冷却一段时间，其中压力设定为1.1Mpa，温度设定为15℃，时间设定为75min。
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