一种提高化成失液量一致性的方法与流程

本发明涉及锂离子电池制造，具体是一种提高化成失液量一致性的方法。

背景技术：

1、在锂离子电池制造中，化成是负极生成 sei 钝化膜的核心工序，sei 膜的均匀性直接决定电芯容量、循环寿命与电化学稳定性。目前量产电芯普遍采用分步注液工艺，一注电解液完成极片浸润与基础成膜，二注电解液添加功能助剂优化电池性能，该工艺对两次加注电解液的化成损耗均衡性有严格要求。

2、化成过程会持续产生副反应气体，外接缓存杯负压化成工况下，气流易裹挟电解液造成物理流失，叠加 sei 成膜带来的电解液化学消耗，共同形成化成失液。失液量过高会降低电芯首次库伦效率、加速容量衰减，生产中只能通过过量注液弥补损耗，增加电解液成本；若一注、二注电解液流失差异过大，会造成 sei 膜厚薄不均，加剧批次电芯性能波动，提升量产管控难度。

3、传统化成工艺全程采用固定充电倍率与恒定负压，未依据产气速率动态区分反应阶段。化成前期产气速率急剧升高，气流扰动剧烈，电解液夹带流失集中在此阶段，恒定参数难以适配产气峰值，批次电芯失液离散度大，无法均衡两级电解液消耗。

4、现有改进方案仅单一调节负压或充电电流，未将产气阶段划分、分级倍率负压、电解液回流工序协同结合，无法从产气源头、抽气夹带、液体回收多维度同步控失液。单独降低充电倍率会大幅延长化成时长、降低产线效率，单纯调整负压会加剧电解液夹带，且现有工艺缺少充电后破真空回流设计，缓存杯积液易溢液、污染管路，部分调控方式还会破坏sei 膜质量，劣化电芯高低温循环性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提高化成失液量一致性的方法，以解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种提高化成失液量一致性的方法，所述方法用于采用分步注液方式注入电解液的电芯化成，所述电芯注液口外接缓存杯并采用负压抽气化成，包括以下步骤：

4、s1、采集电芯化成全过程产气速率数据并绘制产气速率曲线，依据产气速率将化成过程划分为产气剧烈阶段与产气平缓阶段，所述产气剧烈阶段的产气速率高于所述产气平缓阶段；

5、s2、在所述产气剧烈阶段所包含的各段恒流充电过程中，以第一充电倍率对电芯进行恒流充电，同时以第一负压进行抽真空；

6、在所述产气平缓阶段所包含的各段恒流充电过程中，以第二充电倍率对电芯进行恒流充电，同时以第二负压进行抽真空；

7、其中，所述第一充电倍率小于所述第二充电倍率，所述第一负压的绝对值小于所述第二负压的绝对值；

8、s3、在每段恒流充电步骤结束后，进行破真空静置，将抽真空负压调整至第一气压，使电芯注液口外接缓存杯内的电解液回流至电芯内部。

9、在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

10、在一种可选方案中：所述步骤s1中，获取电芯在化成过程中的产气速率数据的方法包括：

11、将电芯注液口通过软管连接至电池产气测试仪器，对电芯进行化成测试，收集产气量数据，绘制产气速率曲线。

12、在一种可选方案中：对电芯进行化成测试包括：分别采用基准充电工步和低倍率实验充电工步对电芯进行化成测试，获得两条产气速率曲线，对比两条曲线，以产气速率高于预设阈值或处于产气峰值区间的时段作为产气剧烈阶段。

13、在一种可选方案中：所述基准充电工步为0.1c和0.2c两段恒流充电；所述低倍率实验充电工步为0.05c和0.05c两段恒流充电；所述基准充电工步和所述低倍率实验充电工步的化成温度均为45±5℃。

14、在一种可选方案中：所述第一充电倍率为0.03c～0.08c；所述第二充电倍率为0.1c～0.3c。

15、在一种可选方案中：所述第一负压为-30kpa～-60kpa，所述第二负压为-70kpa～-90kpa。

16、在一种可选方案中：所述步骤s3中，所述第一气压为-5kpa～5kpa；所述破真空静置的时长为1～5分钟。

17、在一种可选方案中：所述化成过程包括依次进行的预静置工步、产气剧烈阶段的一段或多段恒流充电工步、产气平缓阶段的一段或多段恒流充电工步；

18、每两段恒流充电工步之间均设置有破真空静置工步。

19、在一种可选方案中：所述预静置工步时长为1～3分钟，预静置阶段负压控制为-85kpa～-75kpa。

20、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

21、1、本发明通过依据产气速率曲线划分产气剧烈、平缓阶段，产气剧烈段采用低充电倍率、低负压，产气平缓段采用高充电倍率、高负压，区别于恒定倍率、恒定负压现有工艺；各恒流充电后设置破真空静置使缓存杯电解液回流电芯，从产气源头与电解液回流双维度控制流失，降低整体化成失液量，缩小批次电芯失液离散程度。

22、2、本发明仅调整化成程序参数即可完成工艺切换，无需对负压化成设备进行硬件改造，整体化成时长增量低，对产线生产节拍干扰小；相较于仅单独优化充电倍率或负压的单一调控方案，本发明多工序协同调控，对分步注液电芯两级电解液消耗均衡性改善效果更优。

23、3、采用本发明工艺制备的电芯容量、首次库伦效率、自放电特性、极片界面状态与基准工艺无明显差异，常温及高温循环衰减趋势一致，sei 膜成膜质量不受负面影响；可规避缓存杯溢液、负压管路电解液污染问题，减少设备运维及电芯报废损耗，适配分步注液电芯规模化量产。

1.一种提高化成失液量一致性的方法，所述方法用于采用分步注液方式注入电解液的电芯化成，所述电芯注液口外接缓存杯并采用负压抽气化成，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高化成失液量一致性的方法，其特征在于，所述步骤s1中，获取电芯在化成过程中的产气速率数据的方法包括：

3.根据权利要求2所述的一种提高化成失液量一致性的方法，其特征在于，对电芯进行化成测试包括：分别采用基准充电工步和低倍率实验充电工步对电芯进行化成测试，获得两条产气速率曲线，对比两条曲线，以产气速率高于预设阈值或处于产气峰值区间的时段作为产气剧烈阶段。

4.根据权利要求3所述的一种提高化成失液量一致性的方法，其特征在于，所述基准充电工步为0.1c和0.2c两段恒流充电；所述低倍率实验充电工步为0.05c和0.05c两段恒流充电；所述基准充电工步和所述低倍率实验充电工步的化成温度均为45±5℃。

5.根据权利要求1所述的一种提高化成失液量一致性的方法，其特征在于，所述第一充电倍率为0.03c～0.08c；所述第二充电倍率为0.1c～0.3c。

6.根据权利要求1所述的一种提高化成失液量一致性的方法，其特征在于，所述第一负压为-30kpa～-60kpa，所述第二负压为-70kpa～-90kpa。

7.根据权利要求1所述的一种提高化成失液量一致性的方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述第一气压为-5kpa～5kpa；所述破真空静置的时长为1～5分钟。

8.根据权利要求1所述的一种提高化成失液量一致性的方法，其特征在于，所述化成过程包括依次进行的预静置工步、产气剧烈阶段的一段或多段恒流充电工步、产气平缓阶段的一段或多段恒流充电工步；

9.根据权利要求8所述的一种提高化成失液量一致性的方法，其特征在于，所述预静置工步时长为1～3分钟，预静置阶段负压控制为-85kpa～-75kpa。