化成方法及化成后的锂离子电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产领域，尤其涉及一种化成方法及化成后的锂离子电池。

背景技术

随着电动汽车和大型储能装置的快速发展，锂离子电池由于电压高、能量大和重量轻等优点，在电动汽车和大型储能装置上获得了广泛的应用。锂离子电池中电极材料会影响电池的电化学性能，尤其是能量密度，目前通用的电池负极材料为石墨材料，然而其理论比容量为372mAh/g，已经无法满足市场对高能量密度电池的需求。

硅基材料具有较高的理论比容量，逐渐被应用于高能量密度的动力电池体系。其中，氧化亚硅复合石墨材料(C-SiO

目前广泛研究的锂离子补充材料Li

一种技术方案提供了一种锂离子正极材料补锂添加剂，其包括Li

然而，在Li

因此，如何解决上述问题，制备出性能更好的锂离子电池已成为目前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种化成方法及化成后的锂离子电池。本发明通过改善化成工艺，在化成阶段将电压提升至4.0V以上，促进Li

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种化成方法，所述化成方法包括：

将锂离子电池进行充放电，充电截止电压大于或等于4.0V，其中所述锂离子电池的正极片中含有Li

Li

本发明通过改善化成工艺，在化成阶段将电压提升至4.0V以上，促进Li

本发明的化成方法中，所述充电截止电压大于或等于4.0V，例如可以是4.0V、4.05V、4.1V、4.2V、4.3V、4.4V或4.5V等。

优选地，所述充电截止电压为4.0～4.5V，优选为4.2～4.3V。

优选地，所述充放电过程中，充放电的次数为1～5次，例如可以是1次、2次、3次、4次或5次，优选为2～3次。

优选地，所述充放电过程中充电的电流大小为0～1A且不包含0，例如可以是0.01A、0.02A、0.05A、0.1A、0.2A、0.5A、0.8A或1A等，优选为0.01～0.2A。

优选地，所述充电包括：先以0.01～0.2A的电流充电，再提高电流充电至电压达到截止电压，所述截止电压大于等于4.0V。

优选地，将提高电流至0.1～1A，例如可以是0.1A、0.2A、0.5A、0.8A或1A等。

电流密度合适时，有利于提高负极中SEI膜成膜的均匀度。本发明中优选采用两步充电模式，在第一步充电时选用0～0.2A范围内较小的电流，使电池负极成膜更好，稳定性更高，在第二步充电时选用0～1A范围内较大的电流，同时提高工作效率。

优选地，所述充放电过程中，锂离子电池的温度为25～60℃，例如可以是25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃等，优选为40～50℃。

本发明中，锂离子电池在充放电过程中的温度会影响脱锂反应的反应程度，合适的温度能够加快反应速度，从而使补锂材料充分转化。

作为本发明所述化成方法的优选技术方案，所述充放电包括：

将锂离子电池在40～50℃下，以0.01～0.2A的电流恒流充电1.5～3.5h，然后以0.1～1A的电流充电至电压达到截止电压，所述截止电压为4.0～4.5V；以及放电。

优选地，所述充电之后、所述放电之前，所述充放电还包括：放置，所述放置的时间为40～50h，例如可以是40h、41h、42h、45h、48h或50h，放置能够让反应更加完全，界面更加均匀。

优选地，所述正极片中包括Li

优选地，所述正极片中的Li

优选地，所述正极活性物质包括磷酸铁锂和三元材料中的至少一种。

优选地，所述磷酸铁锂的形貌为球形。

优选地，所述磷酸铁锂为纳米磷酸铁锂。

优选地，所述磷酸铁锂的形貌为球形，且磷酸铁锂的粒径D50为6～15μm，例如可以是6μm、8μm、10μm、11μm、12μm、13μm或15μm等。

优选地，所述磷酸铁锂为纳米磷酸铁锂，且磷酸铁锂的粒径D50为0.3～2.0μm，例如可以是0.3μm、0.5μm、0.6μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.5μm或2.0μm等。需要说明的是，本发明中，纳米磷酸铁锂指的是一次颗粒的粒径在纳米级别，实际上磷酸铁锂有可能以二次团聚体的形式存在，因此磷酸铁锂的粒径D50有可能在微米级。

优选地，所述三元材料的化学组成为LiNi

优选地，所述三元材料为二次球形，也即该三元材料是一次颗粒形成的二次颗粒，且二次颗粒为球形。

优选地，所述三元材料为单晶材料。

优选地，所述三元材料为二次球形，且所述三元材料的粒径D50为9～25μm，例如可以是9μm、10μm、12μm、13μm、14μm、15μm、17μm、18μm、20μm、21μm、22μm、23μm或25μm等。

优选地，所述三元材料为单晶材料，且所述三元材料的粒径D50为2～6μm，例如可以是2μm、2.5μm、3μm、4μm、4.5μm、5μm或6μm等。

优选地，所述正极片中还包括复合导电剂和/或粘结剂。

优选地，所述复合导电剂包括导电炭黑Super P和碳纳米管。

优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。

优选地，所述复合导电剂和所述粘结剂的质量之和占所述正极片总质量的1～5％，例如可以是1％、1.5％、2％、3％、3.5％、4％或5％等。

第二方面，本发明提供了一种根据第一方面所述的化成方法得到的化成后的锂离子电池，所述化成后的锂离子电池包括正极片，在所述正极片中，以LiFeO

本发明中，所述LiFeO

本发明中，锂离子电池的正极片中含有补锂添加剂Li

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明通过改善化成工艺，在化成阶段将电压提升至4.0V以上，促进Li

附图说明

图1为实施例1与对比例1的化成产气结果图。

图2为实施例1与对比例1中的正极片中Li

图3为实施例1与对比例1的化成后的锂离子电池的存储产气量图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

现有技术方案通过在正极材料中添加补锂材料Li

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种化成方法及化成后的锂离子电池。

本发明的实施例部分提供了一种化成方法，所述化成方法包括：将锂离子电池进行充放电，充电截止电压大于或等于4.0V，其中所述锂离子电池的正极片中含有Li

本发明通过改善化成工艺，在化成阶段将电压提升至4.0V以上，促进Li

在一些实施方式中，所述充电截止电压为4.0～4.5V，优选为4.2～4.3V。

在一些实施方式中，所述充放电过程中，充放电的次数为1～5次，优选为2～3次。

在一些实施方式中，所述充放电过程中充电的电流大小为0～1A且不包含0，优选为0.01～0.2A。

在一些实施方式中，所述充电包括：先以0.01～0.2A的电流充电，再提高电流充电至电压达到截止电压，所述截止电压大于等于4.0V。

在一些实施方式中，将提高电流至0.1～1A。

在一些实施方式中，所述充放电过程中，锂离子电池的温度为25～60℃，优选为40～50℃。

在一些实施方式中，所述充放电包括：将锂离子电池在40～50℃下，以0.01～0.2A的电流充电1.5～3.5h，然后以0.1～1A的电流充电至电压达到截止电压，所述截止电压为4.0～4.5V；以及放电。

在一些实施方式中，所述充电之后、所述放电之前，所述充放电还包括：放置，所述放置的时间为40～50h。

在一些实施方式中，所述正极片中包括Li

在一些实施方式中，所述正极片中的Li

在一些实施方式中，所述正极活性物质包括磷酸铁锂和三元材料中的至少一种。

在一些实施方式中，所述磷酸铁锂的形貌为球形。

在一些实施方式中，所述磷酸铁锂为纳米磷酸铁锂。

在一些实施方式中，所述磷酸铁锂的形貌为球形，且磷酸铁锂的粒径D50为6～15μm。

在一些实施方式中，所述磷酸铁锂为纳米磷酸铁锂，且磷酸铁锂的粒径D50为0.3～2.0μm。

在一些实施方式中，所述三元材料的化学组成为LiNi

在一些实施方式中，所述三元材料为二次球形。

在一些实施方式中，所述三元材料为单晶材料。

在一些实施方式中，所述三元材料为二次球形，且所述三元材料的粒径D50为9～25μm。

在一些实施方式中，所述三元材料为单晶材料，且所述三元材料的粒径D50为2～6μm。

在一些实施方式中，所述正极片中还包括复合导电剂和/或粘结剂。

在一些实施方式中，所述复合导电剂包括导电炭黑Super P和碳纳米管。

在一些实施方式中，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。

在一些实施方式中，所述复合导电剂和所述粘结剂的质量之和占所述正极片总质量的1～5％。

再一实施方式提供根据所述的化成方法得到的化成后的锂离子电池，所述化成后的锂离子电池包括正极片，在所述正极片中，以LiFeO

实施例1

本实施例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，所述化成方法包括：

(1)制备1Ah软包电池：

先将Li

(2)对1Ah软包电池进行化成：

将上述制备得到的1Ah软包电池置入45℃恒温烘箱，以0.02A电流恒流充电3h，之后以0.1A电流密度将电池充至4.2V，并在在该温度下放置48h，之后以0.1A电流放电5h，即得化成后的锂离子电池。

实施例2

本实施例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，所述化成方法包括：

将1Ah软包电池置入40℃恒温烘箱，以0.01A电流恒流充电3.5h，之后以0.15A电流密度将电池充至4.1V，并在在该温度下放置40h，即得化成后的锂离子电池。

上述1Ah软包电池的制备方法与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，所述化成方法包括：

将1Ah软包电池置入50℃恒温烘箱，以0.05A电流恒流充电2h，之后以0.2A电流密度将电池充至4.3V，并在该温度下放置50h，之后以0.1A电流放电5h，重复充放电循环3次，即得化成后的锂离子电池。

上述1Ah软包电池的制备方法与实施例1相同。

实施例4

本实施例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，所述化成方法包括：

将1Ah软包电池置入45℃恒温烘箱，以0.02A电流恒流充电3h，之后以0.1A电流密度将电池充至4.5V，并在在该温度下放置48h，之后以0.1A电流放电5h，即得化成后的锂离子电池。

上述1Ah软包电池的制备方法与实施例1相同。

实施例5

本实施例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，所述化成方法包括：

将1Ah软包电池置入45℃恒温烘箱，以0.1A电流密度将电池充至4.2V，并在在该温度下放置48h，之后以0.1A电流放电5h，即得化成后的锂离子电池。

上述1Ah软包电池的制备方法与实施例1相同。

实施例6

本实施例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，所述化成方法包括：

将1Ah软包电池置入25℃恒温烘箱，以0.02A电流恒流充电3h，之后以0.1A电流密度将电池充至4.2V，并在在该温度下放置48h，之后以0.1A电流放电5h，即得化成后的锂离子电池。

上述1Ah软包电池的制备方法与实施例1相同。

实施例7

本实施例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，所述化成方法包括：

将1Ah软包电池置入60℃恒温烘箱，以0.02A电流恒流充电3h，之后以0.1A电流密度将电池充至4.2V，并在在该温度下放置48h，之后以0.1A电流放电5h，即得化成后的锂离子电池。

上述1Ah软包电池的制备方法与实施例1相同。

实施例8

本实施例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，所述化成方法包括：

将1Ah软包电池置入45℃恒温烘箱，以0.02A电流恒流充电3h，之后以0.1A电流密度将电池充至4.2V，并在在该温度下放置8h，之后以0.1A电流放电5h，即得化成后的锂离子电池。

上述1Ah软包电池的制备方法与实施例1相同。

对比例1

本对比例提供了一种化成方法及化成后的锂离子电池，除了将电池充电至3.5V，其余均与实施例1相同。

测试：

一、化成产气测试

利用排水法，测试各个实施例与对比例中的1Ah软包电池的初始体积V

电池的化成产气量计算公式为：化成产气量＝(V

表1

实施例1与对比例1的化成产气结果如图1所示。实验结果表明，实施例1的化成产气量较对比例1高一倍左右，说明说明提升化成过程中的充电截止电压，可有效提升化成产气量，对比例1的充电截止电压为3.5V，不能达到本发明的效果。

通过表1可知，在化成阶段采用多次充放电可促进化成排气，且电压区间为4.2～4.3V时排气效果最好。实施例1的产气量大于实施例5、6、8，说明小电流密度、提升温度、增加静置时间可有效促进化成排气。实施例1的排气量与实施例7接近，说明当温度到达50℃后，进一步提升温度，对化成排气影响不大。

二、Li

将各个实施例与对比例中的化成后的锂离子电池的正极片取出，利用XRD方法测定正极片中Li

表2

实施例1与对比例1中的正极片中Li

通过表2可知，在化成阶段采用多次充放电可促进化成Li

三、存储产气测试

将实施例与对比例中的化成后的锂离子电池剪去电池气袋，做终封处理。在室温下，以0.33C倍率充电至3.65V电压，利用排水法，记录电池的初始体积V

电池的存储产气量计算公式为：存储产气量＝(V

表3

实施例1与对比例1的化成后的锂离子电池的存储产气量随着天数增长的曲线如图3所示。实验结果表明，实施例1的产气量相较对比例1低约一个数量级。且在产气量的增加趋势上，实施例1显然较对比例1更为平缓。可以明显看到，改善化成工艺可有效增加了电池的化成产气量，使得Li

通过表3可知，在化成阶段采用多次充放电可改善电池的存储产气性能，且电压区间为4.2～4.3V时转化效果最好。实施例1的存储产气量少于实施例5、6、8，说明小电流密度、提升温度、增加静置时间可有效改善电池的存储性能。实施例1的存储产气量低于实施例7，说明当温度到达50℃后，进一步提升温度，会影响电池的存储产气性能。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。