一种电池化成方法、电池制备工艺以及电池与流程

本技术涉及电池制备，具体地，涉及一种电池化成方法、电池制备工艺以及电池。

背景技术：

1、随着新能源技术的快速发展，以锂离子电池为代表的新能源电池的应用也越来越广泛，随之而来的是对于新能源电池性能的更高要求。

2、在新能源电池制备的过程中，化成是其中的重要一环，通过小电流充电的方式，使得电解液组分在电池活性物质表面形成固体电解质界面膜（solid electrolyteinterphase，sei），而sei膜的成膜质量将直接影响电池的最终性能。

3、因此，亟待提供一种电池化成方法，通过对电池化成方法进行改进以提升sei膜的成膜质量，进而提升电池的循环使用寿命等各项性能。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种电池化成方法、电池制备工艺以及电池，通过对电池化成方法进行改进以提升sei膜的成膜质量，进而提升电池的循环使用寿命等各项性能。

2、为了实现上述目的，本技术的第一方面，本技术提供了一种电池化成方法，电池化成方法依次包括如下步骤：

3、初次充电，以电流i1对电池进行充电至截止电压v1，随后静置时间t1。

4、第二次充电，以电流i2对电池进行充电至截止电压v2，随后静置时间t2。

5、第三次充电，以电流i3对电池进行充电至截止电压v3，随后静置时间t3。

6、其中，截止电压v1配置为2.7v~2.9v，截止电压v2配置为3.1v~3.3v，截止电压v3配置为3.2v~3.4v，静置时间t1、静置时间t2以及静置时间t3满足t1＞t3且t2＞t3。

7、基于本技术上述的实施例，在电池化成过程中，电池负极活性物质会随着充电发生膨胀，导致负极活性物质表面生成的固体电解质界面膜（solid electrolyteinterphase，sei）发生破损。相应地，当充电过程中固体电解质界面膜的成膜速率越快时，则负极活性物质的膨胀也会越发明显，导致负极活性物质表面已生成的固体电解质界面膜破损越严重。

8、在本技术中，将电池的化成过程分为三次充电以及静置过程，并且分别对三次充电时的截止电压以及静置时间进行限定。具体地，三次充电时的截止电压依次为2.8v±0.1v、3.2v±0.1v以及3.3v±0.1v，经实验测得，电池的化成充电曲线在2.8v以及3.2v左右电压增速减缓，可以判定在这两个电位时成膜速率较快。同时，在3.3v时成膜同样成膜速率相对较快。基于此，本技术中将三次充电过程的截止电压分为设置为2.8v左右、3.2v左右以及3.3v左右，使得三次充电过程中负极活性物质表面能够以较高的成膜速率生成较大面积的固体电解质界面膜。

9、与此同时，在每次充电成膜之后设置静置时间，静置时间内负极活性物质内的金属离子发生脱嵌并与电解液反应成膜，从而修复因负极活性物质膨胀而发生破损的固体电解质界面膜。同时，在初次充电和第二次充电过程中，固体电解质界面膜成膜速率较高，因此负极活性物质的膨胀较为明显，导致已生成的固体电解质界面膜破损较为明显，此时对应设置较长的静置时间，使得电池内部有充足的时间对固体电解质界面膜进行修复。而第三次充电时成膜速率相较于初次充电以及第二次充电较低，负极活性物质的膨胀也相对较轻，此时可以设置较短的静置时间，从而既能够对固体电解质界面膜进行修复，又能够兼顾化成效率。

10、综上，本技术中将电池化成时的充电过程具体分为三步，并且分别对三步充电过程中的截止电压进行限定，从而提高化成过程中固体电解质界面膜的成膜速率。进一步地，在每次充电之后分别设置静置时间，且对于成膜速率较高的充电过程对应设置较长的静置时间，以修复因负极活性物质膨胀而发生破损的固体电解质界面膜。最后，通过上述设置来提升固体电解质界面膜的成膜质量，进而提升电池的循环使用寿命等各项性能。

11、在一些实施例中，电流i1配置为0.08c~0.15c，静置时间t1配置为10min~30min。

12、基于本技术上述的实施例，对初次充电时的电流倍率以及静置时间进行具体限定。通过设置较低的充电电流倍率，使得所形成的固体电解质界面膜中无机物质的比例增加，从而提升固体电解质界面膜的离子电导性等各项性能，提升成膜质量。对于静置时间的具体限定，既能够保证电池内部有足够的时间修复破损的固体电解质界面膜，同时又能够兼顾化成效率。

13、在一些实施例中，电流i2配置为0.1c~0.2c，静置时间t2配置为10min~45min。

14、基于本技术上述的实施例，与初次充电相似，对于第二次充电的电流倍率以及静置时间进行具体限定。此时充电电流倍率相对于初次充电有一定提升，同时仍保持在较低的电流倍率，因此既能够保证充电效率，又能够保证成膜质量。对于静置时间则与初次充电相似，同时兼顾固体电解质界面膜的修复以及化成效率。

15、在一些实施例中，电流i3配置为0.15c~0.3c，静置时间t3配置为1min~5min。

16、基于本技术上述的实施例，同样对第三次充电时的电流倍率和静置时间进行限定。此时充电电流倍率相较于初次充电和第二次充电再次得到提升，以较高的充电倍率快速完成最终的充电过程，提升化成效率。同时，第三次充电时固体电解质界面膜的破损情况较轻，因此静置时间设置较短，以进一步提升化成效率。

17、在一些实施例中，电池化成方法还包括：高温老化，将充满后的电池加热至温度t并保存时间t4，以优化成膜效果。

18、基于本技术上述的实施例，在充电化成之后，通过对充满后的电池进行高温加热，使得固体电解质界面膜中的部分残留组分活化分解，以进一步提升固体电解质界面膜的成膜效果。

19、在一些实施例中，温度t配置为45℃，时间t4配置为12h-48h。

20、基于本技术上述的实施例，通过对加热温度具体限定，该温度下既能够保证残留组分的活化分解，又能够避免高温影响电解液或是电池其他结构的稳定性。同时，足够的时间能够保证上述过程充分实现。

21、在一些实施例中，电池化成方法中化成温度为42℃~48℃。

22、基于本技术上述的实施例，通过对化成时的环境温度进行限定，从而提升电池内部的电化学反应速率，加快成膜过程，同时也避免高温对电池造成损伤。

23、在一些实施例中，电池化成方法中环境真空度为-75kpa~65kpa。

24、基于本技术上述的实施例，通过对化成时的环境真空度进行限定，负压环境能够快速排出电池成膜过程中所产生的气体，以进一步提升成膜效果。

25、根据本技术的第二方面，提供一种电池制备工艺，该电池制备工艺包括上述的电池化成方法。

26、基于本技术上述的实施例，本技术提供的电池制备工艺包括上述的电池化成方法，通过在电池化成时将充电过程具体分为三步，并且分别对三步充电过程中的截止电压进行限定，从而提高化成过程中固体电解质界面膜的成膜速率。进一步地，在每次充电之后分别设置静置时间，且对于成膜速率较高的充电过程对应设置较长的静置时间，以修复因负极活性物质膨胀而发生破损的固体电解质界面膜。最后，通过上述设置来提升固体电解质界面膜的成膜质量，进而提升电池的循环使用寿命等各项性能。

27、根据本技术的第三方面，提供一种电池，该电池应用上述的电池制备工艺制备得到。

28、基于本技术上述的实施例，本技术所公开的电池应用上述的电池制备工艺制备得到，因此也具备上述有益效果，为了避免重复，在此不再赘述。

29、本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。