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大容量磷酸鐵鋰鋰離子電池化成方法

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更新時(shí)間：2012-07-07
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大容量磷酸鐵鋰鋰離子電池化成方法
一種大容量磷酸鐵鋰鋰離子電池化成方法，屬于鋰離子電池生產(chǎn)制造技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于：包括以下步驟：步驟1：小電流充電，充電截至電壓為3.55V-3.6V，恒壓充電至電流為0.02C-0.05C；小電流恒流放電；步驟2：大電流充電，充電截至電壓為3.75V-4.0V，恒壓充電至電流為0.02C-0.05C；小電流恒流放電；步驟3：小電流充電，充電截至電壓為3.55V-3.6V，完成電池化成。本發(fā)明限定所述步驟1充電截至電壓，避免金屬鋰在負(fù)極結(jié)晶，增強(qiáng)電池安全性；所述步驟2以大電流充電，可使碳負(fù)極副反應(yīng)完全，所述步驟3小電流充電，利于形成穩(wěn)定固體電解質(zhì)膜，增強(qiáng)電池穩(wěn)定性能與循環(huán)性能。
鋰電池化成流程設(shè)計(jì)
2010-12-09 11:33
一、化成的目的
化成是為了電池活化，形成穩(wěn)定的SEI膜，即純化過(guò)程，類似金屬處理中的發(fā)蘭或淬火。
過(guò)程產(chǎn)生氣體反應(yīng)式：

LiCoO2 充電 LixCoO2+XLi++Xe-
放電

Li++e-+yC 充電 LiCy
放電
其中Y=6，X≈0.5
X=0.5為滿充，電壓為4.2V
X＞0.5為過(guò)充，過(guò)充導(dǎo)致太多鋰離子嵌入碳原子，界面被擠松開(kāi)不良，放電衰降快，過(guò)充過(guò)大導(dǎo)致電池起火，
過(guò)放為電壓低于3.0V，電池易壞掉，因?yàn)闊o(wú)電荷，SEI易損壞。

二、化學(xué)階段
1、注液后未活化，自然形成電壓0.3V
2、活化時(shí)產(chǎn)生氣體，形成SEI純化膜，各階段如下：

0.3V充電到3.4V 絕大部分氣體逸出 SEI初步形成
3.4V充電到3.9V 全部氣體逸出 SEI膜形成，不夠穩(wěn)
根據(jù)界面穩(wěn)定程度重復(fù)充放電幾次
再利用3.0V←4.2V，1C放電測(cè)容量

在充放電轉(zhuǎn)換中，鋰離子和SEI膜中鋰相互置換而依存。

三、化成流程設(shè)計(jì)
1、卷繞工藝，界面不良，界面指陰陽(yáng)+隔離+陽(yáng)極界面。
① 0.02C（或0.05C）小電流充電→3.4V ；慢充為穩(wěn)定形成SEI膜。
0.02C充電450分鐘或0.05C充電270分鐘。
② 0.1C大電池銷(xiāo)快充→3.9V；放出全部氣體，因前已形成SEI膜與鋰離子有置換能力，可稍
加大電流；做Degassing（鋼殼抽氣封口），放出氣體，再次封裝，這時(shí)SEI膜不穩(wěn)定。
0.1C充電至3.95V，電壓控制。
③ 0.5C 充電快充→4.2V "可多做幾次以便穩(wěn)定SEI膜片，界面差，
但液態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率高"
更大電流
4.2V，0.5C 放電→3.0V
④ 此后 3.0V，01C充電→4.2V 測(cè)試1C容量
4.2V，1.0C放電→3.0V

電流大小和SEI膜的關(guān)系 SEI膜越多，荷電能力強(qiáng)，電流越大
SEI膜越少，荷電能力弱，電流越小

其中化成和容量測(cè)試為不同工序，即①②為化成流程，③④為分容流程。

四、檢查方法
檢驗(yàn)自放電能力
1、常溫一個(gè)月存儲(chǔ)荷電能力
2、 45℃ 7天看OCV或壓降值，并穩(wěn)定SEI膜
3、85℃ 4hr ，4.2 V 滿充，看存儲(chǔ)性能
4、筆記本電腦電池用 60℃，300 Cycles，80％ Cap 標(biāo)準(zhǔn)
容量，阻抗，電壓，厚度等都檢驗(yàn)
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