一种钠离子电池化成方法

技术领域

本发明属于电池化成技术领域，具体涉及一种钠离子电池化成方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

钠离子电池是一种以钠离子作为储能介质的电池，与传统的锂离子电池相比，钠离子电池具有钠资源丰富、成本低廉等优势。但是现有的钠离子电池化成借鉴于锂电池的化成方法，传统的软包锂离子电池按照化成-degas-分容来进行，但是将该工艺应用于钠离子电池时，在后期循环过程中存在较大的产气风险。产生的气体会增加电池内部的压力，可能导致电池的膨胀、变形甚至爆炸。气体的产生会占据电池内部的有效空间，降低电池的能量密度。此外，气体的产生还会阻碍钠离子的嵌入和脱嵌过程，导致电池的循环寿命下降。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种钠离子电池化成方法。该方法可以有效改善钠离子电池循环产气的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种钠离子电池化成方法，包括如下步骤：

将电解液注入电芯后，静置浸润；

将电池进行化成和老化；

在45-55℃进行恒温恒压循环充放电：充电模式的结束电压大于或等于4.05V，循环充放电的次数为2-10次；

将循环充放电的电池抽真空、封口，即可。

在高温高压(此处的高压为高结束电压)的环境下，使得电池充分激活，保证气体的全部产出，防止在后续电芯循环时产气。

在一些实施例中，所述静置浸润的温度为45-50℃，浸润时间为36-48h。如，静置浸润的温度可以为45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃。浸润时间可以为36h、37h、38h、39h、40h、41h、42h、43h、44h、45h、46h、47h、48h等。

在一些实施例中，所述化成的温度为45-50℃，压力为200-400kgf。如，化成的温度可以为45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃。压力可以为200kgf、210kgf、220kgf、230kgf、240kgf、250kgf、260kgf、270kgf、280kgf、290kgf、300kgf、310kgf、320kgf、330kgf、340kgf、350kgf、360kgf、370kgf、380kgf、390kgf或400kgf等。

优选的，化成过程中，以0.02-0.05C恒流充电，结束电压为3-3.1V；静置设定时间后，再以0.1-0.2C恒流充电，结束电压为3.6-3.7V。

进一步优选的，静置的时间为5-10min。如，可以为5min、6min、7min、8min、9min、10min等。

在一些实施例中，所述老化的方法为将电池在45-50℃环境中静置20-28h。如，老化的温度可以为45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃。静置的时间可以为20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h等。

在一些实施例中，循环充放电时，充电模式的结束电压为4.2-4.4V。

优选的，循环充放电时的压力为300-500kgf。如，可以为300kgf、310kgf、320kgf、330kgf、340kgf、350kgf、360kgf、370kgf、380kgf、390kgf、400kgf、410kgf、420kgf、430kgf、440kgf、450kgf、460kgf、470kgf、480kgf、490kgf、500kgf等。

优选的，循环充放电的次数为3-7次。

进一步优选的，循环充放电的次数为4-6次。

优选的，循环充放电时，以0.3-0.5C的恒流恒压充电模式充电，以0.3-0.5C的恒流放电模式放电。

进一步优选的，放电模式的结束电压为1.5-2.5V。

在一些实施例中，所述抽真空的真空度为-85±5KPa。

上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

利用高温高压(此处的高压为充电的结束电压高)条件，在化成阶段，进行多次的高温高压循环，能保证电池气体的充分排出，防止电池在后期循环中产气，使得电池失效。

高温静置能提高钠离子电池电解液的浸润，使极片能够充分浸润，利于化成；而在较高的压力下进行化成，也能避免化成产气未及时排出导致极片间产生浸润不良区域。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的钠离子电池化成方法的工艺流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例中软包装锂离子电池规格为3Ah；

钠离子电池化成方法，包括以下步骤：

1、取注液完成的10支电池侧封口竖直向上放置于电池盒中，将电池盒放置于温度45℃的环境中，静置时间48h；

2、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为300kgf，以0.02C恒流充电模式给电池充电，结束电压为3.0V，静置5分钟后，再以0.1C恒流充电模式给电池充电，电池结束电压为3.6V；

3、将所得电池侧封口竖直向上放置于电池盒中并转移至高温环境中，高温环境温度45℃，高温老化24h；

4、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为400kgf，电池以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V。后以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V，循环5次。

5、将所得电池置于二封机(或其它可抽真空的机器)上，在-85KPa的真空度下，将侧封口下的气袋刺破，排气、切除气袋并封口。

实施例2

本实施例中软包装锂离子电池规格为3Ah；与实施例1比，区别在于参数有变化；

钠离子电池化成方法，包括以下步骤：

1、取注液完成的10支电池侧封口竖直向上放置于电池盒中，将电池盒放置于温度45℃的环境中，静置时间36h；

2、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为200kgf，以0.02C恒流充电模式给电池充电，结束电压为3.1V，静置5分钟后，再以0.1C恒流充电模式给电池充电，电池结束电压为3.7V；

3、将所得电池侧封口竖直向上放置于电池盒中并转移至高温环境中，高温环境温度45℃，高温老化24h；

4、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为300kgf，电池以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V。后以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V，循环5次。

5、将所得电池置于二封机(或其它可抽真空的机器)上，在-85KPa的真空度下，将侧封口下的气袋刺破，排气、切除气袋并封口。

实施例3

本实施例中软包装锂离子电池规格为3Ah；与实施例1比，区别在于参数有变化；

钠离子电池化成方法，包括以下步骤：

1、取注液完成的10支电池侧封口竖直向上放置于电池盒中，将电池盒放置于温度45℃的环境中，静置时间48h；

2、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为400kgf，以0.02C恒流充电模式给电池充电，结束电压为3.0V，静置5分钟后，再以0.1C恒流充电模式给电池充电，电池结束电压为3.6V；

3、将所得电池侧封口竖直向上放置于电池盒中并转移至高温环境中，高温环境温度45℃，高温老化24h；

4、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为500kgf，电池以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V。后以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V，循环5次。

5、将所得电池置于二封机(或其它可抽真空的机器)上，在-85KPa的真空度下，将侧封口下的气袋刺破，排气、切除气袋并封口。

实施例4

本实施例中软包装锂离子电池规格为3Ah；与实施例1比，区别在于参数有变化；

钠离子电池化成方法，包括以下步骤：

1、取注液完成的10支电池侧封口竖直向上放置于电池盒中，将电池盒放置于温度45℃的环境中，静置时间48h；

2、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为200kgf，以0.02C恒流充电模式给电池充电，结束电压为3.0V，静置5分钟后，再以0.1C恒流充电模式给电池充电，电池结束电压为3.6V；

3、将所得电池侧封口竖直向上放置于电池盒中并转移至高温环境中，高温环境温度45℃，高温老化24h；

4、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为400kgf，电池以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V。后以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V，循环4次。

5、将所得电池置于二封机(或其它可抽真空的机器)上，在-85KPa的真空度下，将侧封口下的气袋刺破，排气、切除气袋并封口。

对比例1

本对比例中软包装锂离子电池规格为3Ah；与实施例1相比，区别在于步骤及参数有变化；

钠离子电池化成方法，包括以下步骤：

1、取注液完成的10支电池侧封口竖直向上放置于电池盒中，将电池盒放置于温度45℃的环境中，静置时间48h；

2、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为300kgf，以0.02C恒流充电模式给电池充电，结束电压为3.0V，静置5分钟后，再以0.1C恒流充电模式给电池充电，电池结束电压为3.6V；

3、将所得电池侧封口竖直向上放置于电池盒中并转移至高温环境中，高温环境温度45℃，高温老化24h；

4、将所得电池置于二封机(或其它可抽真空的机器)上，在-85KPa的真空度下，将侧封口下的气袋刺破，排气、切除气袋并封口。

5、将上述电池置于分容柜上，化成温度45℃，夹具力为400kgf，电池以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.0V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V。

对比例2

本实施例中软包装锂离子电池规格为3Ah；与实施例1相比，区别在于步骤4的操作有变化；

钠离子电池化成方法，包括以下步骤：

1、取注液完成的10支电池侧封口竖直向上放置于电池盒中，将电池盒放置于温度45℃的环境中，静置时间48h；

2、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为300kgf，以0.02C恒流充电模式给电池充电，结束电压为3.0V，静置5分钟后，再以0.1C恒流充电模式给电池充电，电池结束电压为3.6V；

3、将所得电池侧封口竖直向上放置于电池盒中并转移至高温环境中，高温环境温度45℃，高温老化24h；

4、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为400kgf，电池以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V。

5、将所得电池置于二封机(或其它可抽真空的机器)上，在-85KPa的真空度下，将侧封口下的气袋刺破，排气、切除气袋并封口。

对比例3

本对比例中软包装锂离子电池规格为3Ah；与实施例1相比，区别在于参数有变化；

钠离子电池化成方法，包括以下步骤：

1、取注液完成的10支电池侧封口竖直向上放置于电池盒中，将电池盒放置于温度45℃的环境中，静置时间48h；

2、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为300kgf，以0.02C恒流充电模式给电池充电，结束电压为3.0V，静置5分钟后，再以0.1C恒流充电模式给电池充电，电池结束电压为3.6V；

3、将所得电池侧封口竖直向上放置于电池盒中并转移至高温环境中，高温环境温度45℃，高温老化24h；

4、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为400kgf，电池以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.0V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V。后以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V，循环5次。

5、将所得电池置于二封机(或其它可抽真空的机器)上，在-85KPa的真空度下，将侧封口下的气袋刺破，排气、切除气袋并封口。

对比例4

本对比例中软包装锂离子电池规格为3Ah；与实施例1比，区别在于参数有变化；

钠离子电池化成方法，包括以下步骤：

1、取注液完成的10支电池侧封口竖直向上放置于电池盒中，将电池盒放置于温度45℃的环境中，静置时间48h；

2、将上述电池置于化成柜上，化成温度45℃，夹具力为300kgf，以0.02C恒流充电模式给电池充电，结束电压为3.0V，静置5分钟后，再以0.1C恒流充电模式给电池充电，电池结束电压为3.6V；

3、将所得电池侧封口竖直向上放置于电池盒中并转移至高温环境中，高温环境温度45℃，高温老化24h；

4、将上述电池置于化成柜上，化成温度25℃，夹具力为400kgf，电池以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V。后以0.33C的恒流恒压充电模式充电，控制电池结束电压为4.2V，再以0.33C的恒流放电模式放电至1.5V，循环5次。

5、将所得电池置于二封机(或其它可抽真空的机器)上，在-85KPa的真空度下，将侧封口下的气袋刺破，排气、切除气袋并封口。

同一批生产的3Ah的软包锂离子电池随机分为8组，每组10支电芯，按照上述实施例1-4与对比例1-4方法，进行实验，电池生产完成后，按照0.5C/0.5C进行充放电循环，电压区间为1.5V-4.0V；200圈后，观察电池产气状态。

表1 200圈循环后电池状态

从表1可以看出，通过本发明所采用的钠离子电池化成方法，所得到的电池有明显的优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。