本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術領域,尤其涉及到一種圓柱鋼殼鈦酸鋰電池的化成及產氣清除方法。
背景技術:
鋰離子電池具有電壓高,能量密度大,使用壽命長,無污染等特點。目前已經廣泛的應用于我們的生活當中。近年來鈦酸鋰材料的出現(xiàn)使得工業(yè)化生產的鋰離子電池的使用壽命由2000次提高到10000次以上。
目前,商業(yè)化的鋰離子電池負極主要采用碳材料,但以碳為負極的鋰電池在應用上仍存在一些弊端:(1)過充電時易析出鋰枝晶,造成電池短路,影響鋰電池的安全性能;(2)易形成SEI膜而導致首次充放電效率較低,不可逆容量較大;(3)即碳材料的平臺電壓較低(接近于金屬鋰),并且容易引起電解液的分解,從而帶來安全隱患; (4)在鋰離子嵌入、脫出過程中體積變化較大,循環(huán)穩(wěn)定性差。與碳材料相比,尖晶石型的Li4Ti5012具有明顯的優(yōu)勢:(1)它為零應變材料,循環(huán)性能好; 循環(huán)壽命可以達到一萬次 ;(2)放電電壓平穩(wěn),而且電解液不致發(fā)生分解,提高鋰電池安全性能;(3)與炭負極材料相比,鈦酸鋰具有高的鋰離子擴散系數,可高倍率充放電等;我司制作的鈦酸鋰負極鋰離子電池樣品可以高倍率5C充放電;同時具有優(yōu)良的高溫、低溫放電性能;(4)鈦酸鋰的電勢比純金屬鋰的高,不易產生鋰晶枝,為保障鋰電池的安全提供了基礎。然而目前以鈦酸鋰為負極材料的鋰離子電池普遍存在脹氣問題,原因為鈦酸鋰在作為負極材料使用時,電池普遍脹氣,氣體主要產生H2、CO2 和CO等氣體。
化成工序成為鋰電池生產制造過程中不可或缺的一部分,對電池容量的發(fā)揮和使用壽命的長短起著關鍵作用。
鋰電池的制造過程分為:配料、涂布、制片、裝配、注液、化成等步驟。其中鋼殼圓柱電池的注液—化成的詳細工序為:注液、封口(一封、二封、蹲封)、高溫活化、化成
傳統(tǒng)圓柱鋼殼電池化成一般是電池注液后進行封口然后45℃高溫擱置8-24小時后進行充電。充電方式一般為 小電流0.02C—0.2C 充電60—120分鐘,然后在增加電流到0.2C—0.5C恒流充電120—360分鐘,最后在一定電壓范圍內(3.9—4.2V)進行恒壓充電至0.01—0.03C截止。
鈦酸鋰材料制作的電池在充放電過程中產氣量非常大,即使在電解液添加劑方面進行改善也不能避免產氣現(xiàn)象的發(fā)生。圓柱電池化成過程中采用封口化成使得氣體無法排除導致內壓力增大致使蓋帽斷點保護使得電池報廢。這就極大的制約了鈦酸鋰電池在鋼殼圓柱電池中的應用。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述存在的不足,提供一種除氣效果顯著,且過程控制易于實現(xiàn)有利于大規(guī)模工業(yè)化生產,產品直通率的顯著提高極大的降低了產品生產成本,間接的使產品價格更具有市場競爭力的圓柱鋼殼鈦酸鋰電池的化成及產氣清除方法。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種圓柱鋼殼鈦酸鋰電池的化成及產氣清除方法,其特征在于,采用半開口高溫老化+分段式化成+負壓除氣的模式,具體按照以下方案實施:
電池在干燥房內進行半自動注液,在封口作業(yè)時只進行一封作業(yè);
將電池放入烤箱內進行45℃真空保存,真空度-0.04—-0.08mPa,時間6—24小時;
電池上柜化成,車間內濕度控制在35%RH以內,溫度25—35℃,充電電流0.02C—0.2C 充電60—180分鐘;
電池下柜,放入烤箱進行45℃真空保存,真空度-0.04—-0.08mPa,時間2—12小時;
電池在干燥房內進行封口作業(yè)(二封、蹲封),進行電池殼外部清洗;
電池繼續(xù)上柜化成,車間內濕度控制在35%RH以內,溫度25—35℃,充電電流0.05C—0.5C 充電120—240分鐘;
電池下柜老化12—24小時,測試電壓內阻。
本發(fā)明創(chuàng)造的創(chuàng)新點在于:
1、使用半開口化成使鋼殼圓柱鈦酸鋰電池化成充電過程中產生的氣體及時排除;
2、真空高溫45度半開口老化避免了常壓半開口老化過程中的水分與電解液接觸;
3、分段式化成(充電、靜置負壓除氣、再充電)使得氣體在一定長的時間內有效排出;
4、負壓除氣使得電池內部氣體排出更徹底,電解液吸收更好,電池一致性更高。
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明制作的電池除氣效果顯著,且過程控制易于實現(xiàn)有利于大規(guī)模工業(yè)化生產,產品直通率的顯著提高極大的降低了產品生產成本,間接的使產品價格更具有市場競爭力。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例的工作流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施方式,對本發(fā)明作進一步的說明:
案例一(以18650電池為例)
電池在干燥房內進行半自動注液,在封口作業(yè)時只進行一封作業(yè);
將電池放入烤箱內進行45℃真空保存,真空度-0.04mPa,時間12小時;
電池上柜化成,車間內濕度控制在35%RH以內,溫度30℃,充電電流0.02C 充電60分鐘,0.05C充電60分鐘,0.1C充電60分鐘,0.2C充電60分鐘;
電池下柜,放入烤箱進行45℃真空保存,真空度-0.06mPa,時間6小時;
電池在干燥房內進行封口作業(yè)(二封、蹲封),進行電池殼外部清洗;
電池繼續(xù)上柜化成,車間內濕度控制在35%RH以內,溫度30℃,充電電流0.2C 充電180分鐘;
電池下柜老化24小時,測試電壓內阻。
案例二
電池在干燥房內進行半自動注液,在封口作業(yè)時只進行一封作業(yè);
將電池放入烤箱內進行45℃真空保存,真空度--0.08mPa,時間24小時;
電池上柜化成,車間內濕度控制在35%RH以內,溫度35℃,充電電流0.05C 充電60分鐘,0.1C充電60分鐘,0.2C充電60分鐘;
電池下柜,放入烤箱進行45℃真空保存,真空度-0.08mPa,時間12小時;
電池在干燥房內進行封口作業(yè)(二封、蹲封),進行電池殼外部清洗;
電池繼續(xù)上柜化成,車間內濕度控制在35%RH以內,溫度35℃,充電電流0.5C 充電120分鐘;
電池下柜老化24小時,測試電壓內阻。
案例三
電池在干燥房內進行半自動注液,在封口作業(yè)時只進行一封作業(yè);
將電池放入烤箱內進行45℃真空保存,真空度-0.04mPa,時間6小時;
電池上柜化成,車間內濕度控制在35%RH以內,溫度25℃,充電電流充電電流0.02C 充電60分鐘, 0.1C充電60分鐘,0.2C充電60分鐘;
電池下柜,放入烤箱進行45℃真空保存,真空度-0.04mPa,時間2小時;
電池在干燥房內進行封口作業(yè)(二封、蹲封),進行電池殼外部清洗;
電池繼續(xù)上柜化成,車間內濕度控制在35%RH以內,溫度25℃,充電電流0.05C 充240分鐘;
電池下柜老化12小時,測試電壓內阻。
以上說明僅為本發(fā)明的應用實施例而已,當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍,因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化,仍屬本發(fā)明的保護范圍。