一種鋰離子電容電池的負壓階梯式化成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電容電池的負壓階梯式化 成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池是一種能量密度大，平均輸出電壓高，自放電小并且不含有毒物質(zhì)的 綠色二次電池。經(jīng)過了將近二十年的發(fā)展，鋰離子電池已經(jīng)能達到1〇〇 Wh/kg到150 Wh/ kg，工作電壓最大可達4V。超級電容是基于雙電層儲能原理以及可逆性較高的氧化還原準 電容原理的儲能器件，具有功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬等優(yōu) 點，同時也具有能量密度相對較低等劣勢。
[0003]鋰離子電池和超級電容在比能量和比功率上的差異決定了兩者充放電速率的差 異，而在實際的應(yīng)用中，由于超級電容和鋰離子電池具有各自突出的優(yōu)點以及局限性，兩者 結(jié)合起來的并聯(lián)式或者串聯(lián)式電容電池的應(yīng)用彌補了這一塊的空白。由于鋰離子電容電池 自身的突出特性，往往將其應(yīng)用在動力電源等相關(guān)領(lǐng)域，在實際使用過程中，動力電源存在 的問題就是大電流充電以及反復(fù)充放的問題。
[0004] 長期處于大電流充電的電容電池，往往會導(dǎo)致活性炭中的少量含氧官能團的不可 逆氧化還原反應(yīng)以及電解液的分解，導(dǎo)致產(chǎn)生一部分的氣體在電池中。如果該部分的氣體 未能及時排除，影響電池性能，會導(dǎo)致電池的鼓脹嚴重得甚至破壞電池的結(jié)構(gòu)。
[0005]在電容電池的制作工藝中，化成工藝是非常重要的一個步驟，在化成過程中，負極 表面形成一層鈍化層（SEI膜），SEI膜形成的程度直接影響到電池的穩(wěn)定性、壽命、安全性 等因素。傳統(tǒng)的長時間小電流化成辦法不僅耗時較長，而且對于工作電壓較高的電容電池 來說會導(dǎo)致SEI膜阻抗增大，影響電容電池的倍率性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電容電池的負壓階梯式化成方法，改變目前沿用 傳統(tǒng)鋰離子電池的化成方法的現(xiàn)狀，探索并尋找適合不同體系電容電池最佳的化成方法。 由于不同體系的電容電池使用的鋰離子電池正負極不同所導(dǎo)致的氧化還原電位不同，以及 復(fù)合正負極的正負極的摻雜比不同，因此需要提供不同的化成方案。
[0007]為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種鋰離子電容電池的負壓階梯式化成方法，具體包括以下步驟：在對電容電池的單 體進行封裝時封上一根20mm長，5mm直徑的PP管，用做注液孔并連接真空泵，將電池電 容單體注液并且靜置18±4小時，根據(jù)正極和負極的氧化還原電位確定充放電電位，并采 用階梯式充放電循環(huán)使用不同大小的電流進行化成，于此同時將PP管連接上真空泵，保 持-0. 5MPa的真空度，不同階段的具體電壓和電流大小如下： 第一階段：起始電壓為初始電壓，截止電壓U1，電流為0. 02 -0. 05C ; 第二階段：起始電壓為工作電壓下限，截止電壓U2,電流0. 05-0. 1C ; 第三階段：起始電壓為工作電壓下限，截止電壓U3,電流0. 1-0. 2C ; 第四階段：起始電壓為工作電壓下限，截止電壓U4,電流0. 1-0. 2C ; 第五階段：起始電壓為工作電壓下限，截止電壓U5,電流0. 1-0. 2C ; 所述U1<U2<U3<U4< U5=工作電壓上限。
[0008] 作為優(yōu)選，電容電池的正極材料包括A和B兩類活性物質(zhì)混合，A類活性物質(zhì)為 LiCo0 2、LiMn204、LiMn02、LiNi02、LiFeP0 4、LiMnP04、LiNi。.8Co。.202、LiNi 1/3Co1/3Mn1/302中的一 種或多種混合物；B類活性物質(zhì)為多孔碳材料為活性炭、介孔碳、碳氣凝膠、碳纖維、碳納米 管、炭黑、硬炭、石墨烯中的一種或多種混合物。
[0009] 作為優(yōu)選，正極復(fù)合材料的配比為：5%-85%的A類活性物質(zhì)，5%-85%的B類活性物 質(zhì)，3%-8%的復(fù)合導(dǎo)電劑，2%-7%的粘結(jié)劑。
[0010] 作為優(yōu)選，電容電池的負極材料的活性物質(zhì)為活性炭、天然石墨、人造石墨、軟炭、 納米炭管、炭纖維、硬炭中的一種或多種混合物。
[0011] 作為優(yōu)選，負極復(fù)合材料的配比為：90%-92%的活性物質(zhì)，2%-5%的復(fù)合導(dǎo)電劑， 3%-5%的粘結(jié)劑。
[0012] 作為優(yōu)選，電容電池的集流體為涂炭鋁箔、鋁箔、帶孔鋁箔、銅箔或帶孔銅箔。
[0013] 作為優(yōu)選，電容電池的復(fù)合導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、石墨烯、碳納米管中的一種或多種 混合物。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是： 1本化成方法高效且快速； 2適用面廣。
【附圖說明】
[0015] 圖1為化成過程的充放電曲線圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述說明。
[0017] 如果無特殊說明，本發(fā)明的實施例中所采用的原料均為本領(lǐng)域常用的原料，實施 例中所采用的方法，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0018] 實施例1 : LFP-AC/MCMB軟包試樣的化成過程，圖1為化成過程的充放電曲線圖 正極復(fù)合材料：LiFeP04、活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照質(zhì)量比為25:65:5:5比例進行制 楽、涂覆、碾壓以及極片的分切，極片大小為75mm*56mm。
[0019] 負極復(fù)合材料：MCMB、硬炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照質(zhì)量比為50:40:5:5比例進行制 楽、涂覆、碾壓以及極片的分切，極片大小為75mm*56mm。
[0020] 將正負極各10對進行疊片，使用PP-PE-PP三層聚合隔膜，經(jīng)過24小時的60°C干 燥得到電芯，將電芯進行組裝，封裝時封上一根20mm長，5mm直徑的PP管，用做注液孔及連 接真空泵。將電池電容單體注液并且靜置18±4小時。
[0021] 將得到的電容電池的PP注液管連接上真空泵，保持-0. 5MPa的真空度，并根據(jù)磷 酸鐵鋰和MCMB的氧化還原電位進行階段式化成的電流和電壓設(shè)置，具體情況如下所述：
【主權(quán)項】
1. 一種裡離子電容電池的負壓階梯式化成方法，其特征在于，具體包括w下步驟：在 對電容電池的單體進行封裝時封上一根20mm長，5mm直徑的PP管，用做注液孔并連接真空 粟，將電池電容單體注液并且靜置18 + 4小時，根據(jù)正極和負極的氧化還原電位確定充放 電電位，并采用階梯式充放電循環(huán)使用不同大小的電流進行化成，于此同時將PP管連接上 真空粟，保持-0. 5MPa的真空度，不同階段的具體電壓和電流大小如下： 第一階段；起始電壓為初始電壓，截止電壓U1，電流為0. 02 -0. 05C ; 第二階段；起始電壓為工作電壓下限，截止電壓U2,電流0.05-0. 1C; 第H階段；起始電壓為工作電壓下限，截止電壓U3,電流0. 1-0. 2C; 第四階段；起始電壓為工作電壓下限，截止電壓U4,電流0. 1-0. 2C; 第五階段；起始電壓為工作電壓下限，截止電壓U5,電流0. 1-0. 2C; 所述U1<U2<U3<U4<呪=工作電壓上限。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裡離子電容電池的負壓階梯式化成方法，其特征在 于，電容電池的正極材料包括A和B兩類活性物質(zhì)混合，A類活性物質(zhì)為LiCo〇2、LiMri2〇4、 LiMn〇2、LiNi〇2、Li 化 P〇4、LiMnP〇4、LiNio.sCo。. 2〇2、LiNii/3C〇i/3Mni/3〇2 中的一種或多種混合物； B類活性物質(zhì)為多孔碳材料為活性炭、介孔碳、碳氣凝膠、碳纖維、碳納米管、炭黑、硬炭、石 墨帰中的一種或多種混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種裡離子電容電池的負壓階梯式化成方法，其特征在于， 正極復(fù)合材料的配比為；5%-85%的A類活性物質(zhì)，5%-85%的B類活性物質(zhì)，3%-8%的復(fù)合導(dǎo) 電劑，2%-7%的粘結(jié)劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裡離子電容電池的負壓階梯式化成方法，其特征在于， 電容電池的負極材料的活性物質(zhì)為活性炭、天然石墨、人造石墨、軟炭、納米炭管、炭纖維、 硬炭中的一種或多種混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種裡離子電容電池的負壓階梯式化成方法，其特征在于， 負極復(fù)合材料的配比為；90%-92%的活性物質(zhì)，2%-5%的復(fù)合導(dǎo)電劑，3%-5%的粘結(jié)劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裡離子電容電池的負壓階梯式化成方法，其特征在于， 電容電池的集流體為涂炭鉛鉛、鉛鉛、帶孔鉛鉛、銅鉛或帶孔銅鉛。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裡離子電容電池的負壓階梯式化成方法，其特征在于， 電容電池的復(fù)合導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、石墨帰、碳納米管中的一種或多種混合物。
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電容電池的負壓階梯式化成方法。具體包括以下步驟：在對電容電池的單體進行封裝時封上一根20mm長，5mm直徑的PP管，用做注液孔并連接真空泵，將電池電容單體注液并且靜置18±4小時，根據(jù)正極和負極的氧化還原電位確定充放電電位，并采用階梯式充放電循環(huán)使用不同大小的電流進行化成，于此同時將PP管連接上真空泵，保持-0.5MPa的真空度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅高效且快速；其適用面較廣。
【IPC分類】H01M10-44
【公開號】CN104681888
【申請?zhí)枴緾N201510005192
【發(fā)明人】阮殿波, 袁峻, 傅冠生
【申請人】寧波南車新能源科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月6日