一种动力锂离子电池的注液化成方法

技术领域

本发明涉及一种动力锂离子电池的注液化成方法。

背景技术

动力锂离子电池需要具有高倍率下的稳定工作能力，而动力电池由于电流较大，所以工作温度较高，而高温下，电解液容易在电池表面分解产气，导致电池正负极接触不良，从而电阻增大，更有甚者电池起鼓引发安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种动力锂离子电池的注液化成方法，所述动力锂离子电池的正极活性材料为LiNi

具体的方案如下：

一种动力锂离子电池的注液化成方法，所述动力锂离子电池的正极活性材料为LiNi

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，并且按锂离子的浓度计算，含有2-4mol/L的电解质锂盐，以及按钠离子的浓度计算，含有0.03-0.06mol/L的钠盐，并且含有1-环己基-2-吡咯烷酮以及1,3-丙磺酸内酯作为添加剂；

2)以0.2-0.5C的电流恒流充电至第一预定电压；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于充电截止电流；

4)以0.1-0.2C的电流恒流充电至高于充电截止电压的第二预定电压；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于充电截止电流；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂；

8)在充电截止电压和放电截止电压之间恒流循环若干次，封口，得到所述锂离子电池。

进一步的，所述第一电解液中，1-环己基-2-吡咯烷酮的浓度为3.5-4.5体积％，1,3-丙磺酸内酯的浓度为1.5-1.8体积％。

进一步的，所述第一电解液中，锂离子浓度和钠离子浓度的摩尔比为100:1.5。

进一步的，所述第一预定电压＝3.86+k*1-环己基-2-吡咯烷酮的体积浓度，其中k＝2.2。

进一步的，所述第二预定电压＝充电截止电压+r*1,3-丙磺酸内酯的体积浓度，r＝8.4。

进一步的，所述第二电解液中，以锂离子浓度计，含有1.2-1.5mol/L的电解质锂盐，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.6-1.8％。

进一步的，所述第二电解液中，有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯的混合物。

进一步的，所述充电截止电压为4.25V；所述放电截止电压为2.85V。

本发明具有如下有益效果：

1)、正极活性材料LiNi

2)、预化成工艺采用开放式的浸入第一电解液中的方法化成，在预化成期间，在高于充电截止电压的第二预定电压下，电极表面会发生较为剧烈的分解反应生成SEI膜，并产生较多气体，而由于其未处于电池壳体中，因此，能够顺利排出气体，并且避免正负极之间由于气体产生位置错位或者是间隙。

3)、1-环己基-2-吡咯烷酮以及1,3-丙磺酸内酯两种添加剂能够产生协同效应，生成的SEI膜具有良好的高温稳定性以及较低的内阻，并且经过研究，锂离子和钠离子在预定的比例下也能够形成多离子共嵌入的SEI膜，提高SEI膜的粒子电导率；

4)、针对不同的添加剂，设置第一预定电压和第二预定电压，其分别与两种不同的添加剂浓度有关，能够更好的形成稳定的SEI膜，提升电池的循环性能。

5)、本发明的化成工艺简单，并且在电池中使用的电解液不再含有成膜添加剂，能够避免电池在使用过程中内阻增大，提高电池的倍率性能。

具体实施方式

本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。动力锂离子电池的正极活性材料为LiNi

实施例1

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，含有2mol/L的六氟磷酸锂，以及含有0.03mol/L的六氟磷酸钠，并且含有1-环己基-2-吡咯烷酮以及1,3-丙磺酸内酯作为添加剂，1-环己基-2-吡咯烷酮的浓度为3.5体积％，1,3-丙磺酸内酯的浓度为1.5体积％；

2)以0.2C的电流恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压＝3.86+2.2*0.035＝3.94V；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)以0.1C的电流恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压＝4.25V+8.4*0.015＝4.38V；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.05C；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下60摄氏度真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.2mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.6％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

8)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

实施例2

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，含有4mol/L的六氟磷酸锂，以及含有0.06mol/L的六氟磷酸钠，并且含有1-环己基-2-吡咯烷酮以及1,3-丙磺酸内酯作为添加剂，1-环己基-2-吡咯烷酮的浓度为4.5体积％，1,3-丙磺酸内酯的浓度为1.8体积％；

2)以0.5C的电流恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压＝3.86+2.2*0.045＝3.96V；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)以0.2C的电流恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压＝4.25V+8.4*0.018＝4.40V；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.05C；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下60摄氏度真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.5mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.8％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

8)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

实施例3

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，含有3mol/L的六氟磷酸锂，以及含有0.045mol/L的六氟磷酸钠，并且含有1-环己基-2-吡咯烷酮以及1,3-丙磺酸内酯作为添加剂，1-环己基-2-吡咯烷酮的浓度为4体积％，1,3-丙磺酸内酯的浓度为1.6体积％；

2)以0.3C的电流恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压＝3.86+2.2*0.04＝3.95V；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)以0.15C的电流恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压＝4.25V+8.4*0.016＝4.38V；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.05C；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下60摄氏度真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.4mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.7％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

8)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

对比例1

1)将正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.4mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.7％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

2)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

对比例2

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，含有3mol/L的六氟磷酸锂，并且含有1-环己基-2-吡咯烷酮以及1,3-丙磺酸内酯作为添加剂，1-环己基-2-吡咯烷酮的浓度为4体积％，1,3-丙磺酸内酯的浓度为1.6体积％；

2)以0.3C的电流恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压＝3.86+2.2*0.04＝3.95V；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)以0.15C的电流恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压＝4.25V+8.4*0.016＝4.38V；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.05C；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下60摄氏度真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.4mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.7％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

8)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

对比例3

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，含有3mol/L的六氟磷酸锂，以及含有0.045mol/L的六氟磷酸钠，并且含有1-环己基-2-吡咯烷酮作为添加剂，1-环己基-2-吡咯烷酮的浓度为4体积％；

2)以0.3C的电流恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压＝3.95V；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)以0.15C的电流恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压＝4.38V；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.05C；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下60摄氏度真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.4mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.7％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

8)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

对比例4

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，含有3mol/L的六氟磷酸锂，以及含有0.045mol/L的六氟磷酸钠，并且含有1,3-丙磺酸内酯作为添加剂，1,3-丙磺酸内酯的浓度为1.6体积％；

2)以0.3C的电流恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压＝3.95V；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)以0.15C的电流恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压＝4.38V；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.05C；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下60摄氏度真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.4mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.7％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

8)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

对比例5

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，含有3mol/L的六氟磷酸锂，以及含有0.045mol/L的六氟磷酸钠，并且含有1-环己基-2-吡咯烷酮以及1,3-丙磺酸内酯作为添加剂，1-环己基-2-吡咯烷酮的浓度为4体积％，1,3-丙磺酸内酯的浓度为1.6体积％；

2)以0.3C的电流恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压＝3.86V；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)以0.15C的电流恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压＝4.25V；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.05C；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下60摄氏度真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.4mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.7％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

8)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

对比例6

1)将动力锂离子电池的正极和负极间隔对置，放置于第一电解液中，所述第一电解液中，采用碳酸丙烯酯作为有机溶剂，含有3mol/L的六氟磷酸锂，以及含有0.045mol/L的六氟磷酸钠，并且含有1-环己基-2-吡咯烷酮以及1,3-丙磺酸内酯作为添加剂，1-环己基-2-吡咯烷酮的浓度为2体积％，1,3-丙磺酸内酯的浓度为1体积％；

2)以0.3C的电流恒流充电至第一预定电压，所述第一预定电压＝3.95V；

3)以第一预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.01C；

4)以0.15C的电流恒流充电至第二预定电压，所述第二预定电压＝4.38V；

5)以第二预定电压恒压充电，直至充电电流低于0.05C；

6)取出正极和负极，用碳酸乙烯酯冲洗后，在惰性气氛保护下60摄氏度真空干燥；

7)将干燥后的正极，负极，夹持隔膜组装成电池，注入第二电解液，所述第二电解液中，含有2,4-二氟联苯作为添加剂，所述第二电解液中，含有1.4mol/L的六氟磷酸锂，2,4-二氟联苯的体积浓度为1.7％；所述第二电解液的有机溶剂为碳酸乙烯酯，碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯以体积比为1:2:1的混合物；

8)在4.25V和2.85V之间0.2C恒流循环3次，封口，得到所述锂离子电池。

测试及结果

测试实施例1-3和对比例1-6的电池，在45℃采用1C的电流下4.25V和2.85V之间的电压区间进行充放电循环300次，测量电池的循环容量保持率，结果见表1。

表1

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。