锂离子电池化成工艺研究

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1、化学工程与装备2011年第9期46ChemicalEngineering&Equipment鲁桂梅：锂离子电池化成工艺研究2011年9月锂离子电池化成工艺研究鲁桂梅，谢秋，石永伉，任卫斌（中国空空导弹研究院，河南洛阳471003）鲁桂梅：锂离子电池化成工艺研究摘要：考察了四种化成工艺对电池性能的影响，优选出了一种高效的锂离子电池化成工艺，该化成工艺是：0.1C恒流充电至电池荷电量的0.65，然后0.1C恒流放电至2.5V，连续循环两次。该化成工艺可以提高生产效率、提高锂离子电池的放电容量、提高锂离子电池的循环性能。关键词：化成工艺；锂离子电池；生产效率；放电容量；循环性能锂离子电池是

2、20世纪90年代出现的绿色高能环保电很有必要。本文考察了四种化成工艺对电池性能的影响，优池，具有能量密度高、环境友好、无记忆效应、循环寿命长、选出了一种高效的锂离子电池化成工艺，该化成工艺可以提自放电少等突出的优点，是摄像机、移动电话、笔记本电脑、高生产效率、提高锂离子电池的性能。便携式测量仪等电子装置小型轻量化的理想电源，也是未来1试验电动汽车、军用的理想轻型高能动力源。因此，锂离子电池1.1主要原料和仪器设备[1-4]成为近年来电池界广泛研究的热点。化成及循环试验中所用主要原料和仪器设备见表1。化成是锂电池生产过程中的重要工序，化成时在负极表[5-8]面形成一层钝化层，即固体电解

3、质界面膜(SEI膜)，SEI表1主要原料和仪器设备膜的好坏自接影响到电池的循环寿命、稳定性、自放电性、名称规格产地安全性等电化学性能，满足二次电池密封“免维护”的要求，化成测试机55V50A深圳而不同的化成工艺形成的SEI膜有所不同，对电池的性能影恒温箱SE-600-5-5美国响也存在很大差异。传统的小电流预充方式有助于稳定的40Ah动力锂离SE40AHA洛阳SEI膜形成，但是长时间的小电流充电会导致形成的SEI膜阻抗增大，从而影响锂离子电池的倍率放电性能，过程时间长影响生产效率，另外，对于磷酸铁锂体系，当充电电压大于1.2电池的制备3.7V时，可能会使磷酸铁锂的晶格结构造成破坏，从

4、而影响公司锂离子电池的生产流程图1所示。电池的循环性能，因此，探索一种高效的锂电池化成工艺就合浆涂布切片辊压叠片化成注液烘烤组装电芯大电流测试成品入库图1锂离子电池生产流程图鲁桂梅：锂离子电池化成工艺研究471.3测试表3化成时间数据1.3.1化成化成时间化成工艺电池标号化成时间/h取同一批次注液后的40AH电池12块，分成四组，分别平均值/h标识为A-1,2,3，B-1,2,3，C-1,2,3，D-1,2,3，在化成测A-128.5试机上，四组电池化成工艺如表2所示。1A-228.328.5A-328.6表2化成工艺B-118.4电池标号工艺内容2B-218.518.5A-1，(1

5、)0.1C恒流充电至4.2VB-318.7A-2，(2)4.2V恒压充电至电流为1000mAC-138.4A-3(3)静置20分钟3C-238.738.4(4)0.1C恒流放电至2.5VC-338.1B-1，(1)0.05C恒流充电至2.7VD-125.4B-2，(2)0.3C恒流充电至3.7V4D-225.625.5B-3(3)3.7V恒压充电至电流为1000mAD-325.5(4)静置20分钟(5)0.1C恒流放电至2.5由表3数据可以看出，化成工艺2需时最短，比化成工C-1，(1)0.1C恒流充电至电池荷电量的艺1约短10小时；化成工艺3需时最长，比化成工艺1长C-2，0.65

6、，需时6.5h约10小时；化成工艺4比化成工艺1约短3小时。通过对C-3(2)静置20分钟比以上数据，化成工艺2和4对生产效率的提高比较显著，(3)0.1C恒流放电至2.5V需进一步的循环测试方可深入比较以上化成工艺对电池性(4)静置20分钟能的影响情况。(5)0.1C恒流充电至3.7V2.2循环试验(6)3.7V恒压充电至电流为1000mA化成后，电池静置陈化7天，以I3电流对四组电池进(7)静置20分钟行充放电试验，25℃恒温循环30周，四组电池的循环曲线(8)0.1C恒流放电至2.5V拟合后如图2所示：D-1，(1)静置20分钟53.0D-2，(2)0.1C恒流充电至电池荷电量

7、的52.5化成工艺152.0化成工艺2D-30.65，需时6.5h化成工艺351.5化成工艺451.0(3)静置20分钟50.550.0(4)0.1C恒流放电至2.5V49.549.0(5)循环1次放电容量/AH48.548.047.547.01.3.2循环试验46.546.0化成后，电池静置陈化7天，在恒温箱内，用化成测试45.545.0机对四组电池以I3电流对进行充放电试验，25℃恒温循环051015202530循环次数30周。图2.循环曲线图2结果与