專利名稱：一種提高鋰離子電池儲存/擱置性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高鋰離子電池儲存/擱置性能的方法，特別是公開一種提高 LiCo02/MCMB體系鋰離子電池儲存/擱置的方法，屬于化學(xué)電源及相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋰離子電池(Lithium-ion batteries, LIB)是上世紀(jì)90年代初發(fā)展起來的新一 代綠色高能電池，具有能量密度大、工作電壓高、循環(huán)壽命長和自放電率低等特點(diǎn)，已成為 手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品的主導(dǎo)配套電源。目前，鋰離子電池的應(yīng)用 又?jǐn)U大到礦燈、電動工具、電動自行車和電動汽車上。在上述的應(yīng)用領(lǐng)域中，與其它二次電 池一樣，儲存或擱置會導(dǎo)致鋰離子電池容量的衰減。 通常認(rèn)為，鋰離子電池的容量衰減與電池過充電/過放電時正、負(fù)極發(fā)生的一系 列副反應(yīng)、電解液的氧化/還原反應(yīng)以及固體電解質(zhì)膜(SEI)的形成與演化、活性物質(zhì)的相 變和集流體等有關(guān)[黃可龍，呂正中，劉素琴.鋰離子電池容量損失原因分析，電池，2001， 31(3) :142-145]。各國的研究者針對上述問題進(jìn)行了大量的研究，提出了抑制電池的容量 衰減的辦法。目前主要的方法有(l)嚴(yán)格控制電池電化學(xué)充放電窗口，以盡可能降低正/ 負(fù)電極活性物質(zhì)、電解液組分的自氧化還原反應(yīng)程度，例如控制LiCo02/MCMB體系的充電電 位上限為4. 2-4. 5V，下限2. 5-2. 75V ; (2)采用低荷電態(tài)儲存， 一般控制在20-50% ，以降低 正極活性物質(zhì)的氧化態(tài)，避免與電解液不可逆副反應(yīng)的發(fā)生；(3)使用添加劑等，目前最廣 泛使用的添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸丙烯酯(PS)和亞硫酸乙烯酯(ES)等；(4)優(yōu) 化的電池化成工藝，如多次調(diào)變式小電流對電池反復(fù)充放電，以強(qiáng)化電解質(zhì)界面膜的完善， 從而提高隨后的儲存性能。其它方法還包括使用兼容性更好的電解液和低溫儲存等。盡管 如此，目前商品化的鋰離子電池年擱置容量損失一般仍在5-20%，很有必要尋找更加有效 抑制鋰離子電池容量衰減的辦法，以滿足特定需要長時間擱置應(yīng)用的場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種提高鋰離子電池儲存/擱置性能方法，特別涉及商品化應(yīng) 用最廣泛的LiCo02/MCMB體系，采用本發(fā)明的鋰離子電池的年儲存/擱置容量損失可控制 在2%以內(nèi)。其基本原理是利用快速的高低溫的溫差效應(yīng)使SEI膜在低溫區(qū)老化成型，從而 防止了鋰離子電池在隨后的儲存/擱置時活性鋰被SEI膜捕獲而失去活性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是(1)將商品化的鋰離子電池在室溫下充電至4.2V，靜置5分 鐘后再充電至4. 5V，最后恒壓數(shù)分鐘；(2)將上述鋰離子電池置于不同的溫度條件下保持 5-60分鐘，溫度區(qū)間為至少高于3(TC而低于或等于55t: ;(3)將在上述溫度環(huán)境中處理的 鋰離子電池，置于低溫箱快速老化成型，然后取出，于室溫下放電至2. 75V后儲存/擱置；所 述的低溫箱老化成型的溫度為-30-(TC，低溫老化成型的時間為10-60分鐘。儲存/擱置一 定時間后對鋰離子電池進(jìn)行容量損失測試(詳見實(shí)施例)。 相對于已公開的專利方法，本發(fā)明所涉及的方法可操作性強(qiáng)、簡單實(shí)用，成本低廉，有利于推廣應(yīng)用。與已公開的容量損失5-20%相比，在本發(fā)明提供的高低溫范圍內(nèi)處理后容量損失可控制在2. 1 %以內(nèi)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 選用目前商品化最廣泛的LiCo02/MCMB體系的LIB電池，1C容量為380mAh。實(shí)驗(yàn)方法為(l)將化成后的LIB在室溫(20±3°C )下1C充電至4. 2V，靜置5分鐘后再充電至4. 5V，最后恒壓數(shù)分鐘；(2)將LIB置于5(TC烘箱保持5_60分鐘；(3)將在上述溫度環(huán)境中處理的LIB置于冰柜10-60分鐘，取出，于室溫下放電至2. 75V后置于室溫下儲存/擱置；儲存/擱置一定時間后對LIB進(jìn)行容量測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電池儲存/擱置6個月的容量損失僅為1. 24%，1年的容量損失也只有1. 28%。 與之對比，未經(jīng)上述處理的LIB電池相同條件下儲存6個月容量損失2. 24%，1年期容量損失3. 39%。從而可見，經(jīng)本發(fā)明提供的方法，可提高鋰離子電池儲存或擱置后的性
能，減少容量損失。
實(shí)施例2 其它條件同實(shí)施例1，僅改變熱處理溫度為45t:。該電池儲存/擱置6個月的容量損失為1.73%，1年的容量損失為1.92%。
實(shí)施例3 其它條件同實(shí)施例1 ，僅改變熱處理溫度為55°C ，該電池儲存/擱置6個月的容量損失為1.97%，1年的容量損失為2.06%。
對比實(shí)施例 ①其它條件同實(shí)施例1 ，僅改變熱處理溫度為30°C ，該電池儲存/擱置6個月的容量損失為2. 48%， 1年的容量損失為3. 73%。 ②其它條件同實(shí)施例1 ，僅改變熱處理溫度為60°C ，該電池儲存/擱置6個月的容量損失為4. 02%， 1年的容量損失為6. 37%。 需要說明的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，對本發(fā)明的任何等同或替換都在本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種提高鋰離子電池儲存/擱置性能的方法，其特征在于利用高低溫的溫差效應(yīng)使SEI膜在低溫區(qū)快速老化成型，防止鋰離子電池在隨后的儲存/擱置時活性鋰被SEI膜捕獲而失去活性；所述的SEI膜是指固體電解質(zhì)膜。
2. 按權(quán)利要求1所述的提高鋰離子電池儲存/擱置性能的方法，其特征在于具體步驟是(1) 將鋰離子電池在室溫下充電至4. 2V，靜置5分鐘后再充電至4. 5V，最后恒壓數(shù)分鐘；(2) 將步驟1處理后的鋰離子電池置于高于3(TC而低于或等于55t:溫度條件下保持 5-60分鐘；(3) 將步驟2處理后的鋰離子電池，置于-3(TC -(TC低溫箱中快速老化成型，取出后在 室溫下放電至2. 75V后儲存/擱置。
3. 按權(quán)利要求2所述的提高鋰離子電池儲存/擱置性能的方法，其特征在于所述的鋰 離子電池為LiCo02/MCMB體系。
4. 按權(quán)利要求2所述的提高鋰離子電池儲存/擱置性能的方法，其特征在于步驟3所 述的低溫箱老化成型的時間為10-60分鐘。
5. 按權(quán)利要求4所述的提高鋰離子電池儲存/擱置性能的方法，其特征在于所述的低 溫箱為冰柜。
全文摘要
本發(fā)明目的是提供一種提高鋰離子電池儲存/擱置性能的方法。特別涉及商品化應(yīng)用最廣泛的LiCoO2/MCMB體系，其基本特征是利高低溫溫差效應(yīng)使SEI膜在低溫區(qū)快速老化成型，從而防止了鋰離子電池在隨后的儲存/擱置時活性鋰被SEI膜捕獲而失去活性。采用本發(fā)明的鋰離子電池的年儲存/擱置容量損失可控制在2.1％以內(nèi)。
文檔編號H01M10/42GK101714673SQ20091019899
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者張建, 張熙貴, 李佳, 謝曉華 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所