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一种改善厚电极电池循环性能的方法与流程

2022-12-20 01:01:48 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及了厚电极电池的技术领域,具体涉及了一种改善厚电极电池循环性能的方法。


背景技术:

2.电极厚度增加,一方面可以有效提高电芯能量密度;另一方面减少非活性物质的占比,如导电剂、粘结剂、铜箔或铝箔,有利于电芯整体成本降低。然而,电极厚度增加会引起电子传输路径延长及电解液浸润性差的问题,从而会导致电芯循环性能下降。。
3.针对以上问题,研究者们通常以下3个方面对厚电极电池的循环性能进行相关的优化改善;(1)采用双层涂布的新工艺,主要通过调节负极片的孔隙率来优化电化学性能,即靠近集流体端采用小粒径主材,远离集流体端采用大粒径主材,从而优化充放电过程中的电荷传输速率;但此工艺存在弊端,即两个涂层间会存在明显分界,导致界面剥离力或界面阻抗增大。(2)采用物理造孔的新工艺,即通过激光方式来形成孔道,但造孔工艺繁琐、成本高,难以在生产中得到真正应用。(3)采用化学造孔的方式,在电极浆料中加入少量的磁性物质或造孔剂,涂布过程中造孔剂挥发,在极片内形成气泡上浮产生气道,但该方法易引入磁性物质等新物质,充放电过程中易刺穿隔膜,从而引发安全隐患。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于:针对现有技术改善厚电极电池循环性能的方法存在工艺繁琐、成本高、安全性低或会造成电池界面剥离力增大的问题,提供一种改善厚电极电池循环性能的方法,该方法通过优化充放电过程,降低电池在高soc状态下的极化现象,实现改善厚电极电池循环性能的效果,且该方法操作简单,成本低,安全性好,对电池本身其他性能不会产生不良的影响,便于工业化推广应用。
5.为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
6.一种改善厚电极电池循环性能的方法,包括以下步骤:
7.步骤1、对厚电极电池充电边界进行探索:
8.步骤11、将1c~4c的电流范围划分为若干个连续电流段,每个电流段的间距值为0.5c~1.5c;同时,将0%~100%soc值范围划分为若干个连续soc值段,每个soc值段的间距值为5%~10%;然后,在若干个所述连续的电流段以及0.1c~1c电流段中,分别选取一个电流值,得到若干个电流值;在若干个连续的soc值段中,分别选取一个soc值,得到若干个soc值;
9.步骤12、在若干个电流值中任意选取一个电流值,以选取的这个电流值为固定电流,对厚电极电池进行充电处理,充电处理过程为:将放空电的厚电极电池由0%soc由小到大依次恒流充电至所述步骤1选取的若干个soc值,且厚电极电池充电至在每个soc值条件下进行搁置处理,同时观察厚电极电池锂电池在搁置期间电压波动曲线,直至找出若干个电压波动曲线中初次出现拐点的曲线,即a%soc值充电至b%soc值过程的曲线,则a%soc
为选取固定电流值对应的soc充电边界值;(其中,a%soc值和b%soc值为步骤1选取的若干个soc值中的两个,在a%soc值充电至b%soc值过程中搁置的曲线出现了峰值,出现了拐点。)
10.步骤13、按照步骤12的方法,获取若干个电流值中其他电流值对应的soc充电边界值;
11.步骤2、对厚电极进行循环充放电处理;
12.步骤21、对厚电极电池依次充电至若干个soc充电边界值,充电至每个soc充电边界值过程中采用对应的电流值作为固定电流,然后,恒流恒压充电至截止充电电压;然后,恒流放电至截止放电电压;
13.步骤22、按照所述步骤21的方法,对厚电极电池进行充放电循环测试处理。
14.本发明提供的改善厚电极电池循环性能方法,主要改变了充放电的方式,首先对厚电极电池充电边界进行探索,对合适的电流范围和0%-100%的soc值(电池荷电状态)进行划分,通过限定电流段的划分方式、soc值的划分方式,找出不同固定电流对应的不同soc充电边界值,保证在对应的固定电流条件下,厚电池电极充电至对应的soc充电边界值电池不会发生析锂现象,最终形成了0~80%soc可采取大倍率电流(≥1c)充电,80~100%soc采取小倍率电流(0.1~1c)充电的方法,减小了高soc状态下电芯的极化现象,有效提高厚电极电池的循环性能,且采用本技术探索出来的充电方法,能实现快速充电的效果,有效缩短了充电时间,且该方法操作简单,成本低,安全性好,对电池本身其他性能不会产生不良的影响,便于工业化推广应用。
15.进一步的,厚电极电池为铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池或锂电池。优选地,厚电极电池为磷酸铁锂离子电池、三元锂电池或磷酸铁锰锂电池。
16.进一步的,厚电极电池中包括厚电极,厚电极的电极上集流体表面活性物质层的面密度≥200g/

,所述厚电极的厚度>160μm。
17.进一步的,当厚电极电池为磷酸铁锂电池时,当温度≤0℃,充放电电压范围为2.0v~3.65v;当温度>0℃,充放电电压范围为2.5v~3.65v;当厚电极电池为三元锂电池、铅酸电池或磷酸铁锰锂电池时,当温度≤0℃,充放电电压范围为2.0v~4.2v;当温度>0℃,充放电电压范围为2.8v~4.2v;当厚电极电池为镍镉、镍氢电池时,当温度≤0℃,充放电电压范围为1.0v~1.4v;当温度>0℃,充放电电压范围为1.2v~1.4v。
18.进一步的,所述步骤11中,每个soc值段的间距值为5%~9%。例如5%、6%、7%、8%、9%。
19.进一步的,所述步骤11中,每个电流段的间距值为0.8c~1.5c。例如0.8c、0.9c、1.0c、1.1c、1.2c、1.3c、1.4c、1.5c。
20.进一步的,所述步骤12中,厚电极电池在每个soc值条件下,搁置的时间为0.5h~1h。可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1.0h。
21.进一步的,所述步骤12中,出现拐点的曲线是指平滑的曲线出现峰值;出现峰值时,电池发生析锂现象。搁置曲线出现了拐点说明锂离子从正极脱出嵌入至负极过程中,由于充电电流过大,导致一部分的锂离子未完全嵌入至石墨负极层状结构中,在负极表层析出。在搁置过程中,又重新嵌入至负极层状结构中,导致电势发生偏移。
22.进一步的,所述步骤11或所述步骤13中,得到0.1c~1c电流段中电流值mc对应有
soc充电边界值,所述21中,恒流恒压充电至截止充电电压过程中,电流为0.1c至mc;恒流放电至截止放电电压过程中,电流为0.5c~1c。(m为正数)
23.进一步的,所述步骤1和所述步骤2是在温度为20℃~45℃下进行的。
24.综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
25.本发明提供的改善厚电极电池循环性能方法,主要改变了充放电的方式,首先对厚电极电池充电边界进行探索,对合适电流范围和0%-100%的soc值进行划分,通过限定电流段的划分方式、soc值的划分方式,找出不同固定电流对应的不同soc充电边界值,保证在对应的固定电流条件下,厚电池电极充电至对应的soc充电边界值电池不会发生析锂现象,最终形成了0~80%soc可采取大倍率电流(≥1c)充电,80~100%soc采取小倍率电流(0.1~1c)充电的方法,减小了高soc状态下电芯的极化现象,采用本技术厚电极的充放电方式,2000周容量保持率相比现有技术充放电方式的厚电极电池可提升14%以上,有效提高厚电极电池的循环性能,且采用本技术探索出来的充电方法,能实现快速充电的效果,有效缩短了充电时间,且该方法操作简单,成本低,安全性好,对电池本身其他性能不会产生不良的影响,便于工业化推广应用。
附图说明
26.图1实施例1中3.5c固定电流条件下部分搁置曲线图。
27.图2为实施例1中充电至35%soc值时厚电极电池内部析锂情况图。
28.图3为实施例1中充电至45%soc值时厚电极内部析锂情况图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
30.实施例1
31.制备软包电池
32.1)正极浆料的制备:本发明中使用的仪器设备为双行星搅拌机,其中,磷酸铁锂(lfp)质量占比为92%、粘结剂pvdf为1%、导电剂炭黑为4%,将三者进行混合,在搅拌罐中以一定的转速进行混合均匀,加入质量占比3%的nmp制备成正极浆料,得到搅拌均匀的正极浆料。
33.2)正极片的制备:将正极浆料均匀涂布在铝箔上,其中,面密度为300g/m2,烘干后冷压、模切分条制备成正极片,厚底为250μm。
34.3)负极浆料及负极片的制备:石墨质量占比为92%、导电剂炭黑为2%、粘结剂pvdf为3%,在搅拌罐中以一定的转速进行将三者进行混合均匀,加入质量占比为3%的去离子水制备成负极浆料,控制好负极浆料出料粘度和固含量,随后将其均匀涂布在铜箔上,冷压烘烤。
35.4)软包电芯的制备:将正极片、隔膜、负极片按照顺序进行组装成软包电池。随后,在负压条件下,将电解液注入到电芯中,充分静止后再进行封装、化成、分容等后续工序,得到厚电极电池。
36.改善厚电极电池的循环性能
37.步骤1、对厚电极电池充电边界进行探索:
38.步骤11、将1c~4c的电流范围分为若干个连续的电流段,每个电流段的间距值为1c,若干个连续的电流段,分别为1c~2c、2c~3c、3c~4c;
39.同时,将0%~100%soc值范围分为若干个连续的soc值段,每个soc值段的间距值为10%,若干个连续的soc值段分别为0%~10%、10%~20%、20%~30%、30%~40%、40%~50%、50%~60%、60%~70%、70%~80%、80%~90%、90%~100%。
40.然后,在若干个所述的连续电流段以及0.1c~1c的电流段中,分别选取一个电流值,得到若干个电流值,分别是0.5c、1.5c、2.5c和3.5c;在若干个所述的连续soc值段中,分别选取一个soc值,得到若干个soc值,分别是5%、15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%;
41.步骤12、25℃下,选3.5c为固定电流,对厚电极电池进行充电处理,充电处理过程为:将放空电的厚电极电池由0%soc依次恒流充电至5%、15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%;且厚电极电池在每个soc值条件下进行搁置1h,截止电压为3.65v,截止电流为0.05c,同时观察锂电池在搁置期间电压波动曲线,直至找出若干个电压波动曲线中首次出现拐点的曲线对应的soc值,即获得电流值对应的soc充电边界值,如图1所示,3.5c充电条件下,从35%soc充电至45%soc时出现了带有拐点的曲线,从35%soc充电至45%soc过程中,锂离子从正极脱出嵌入至负极过程中,由于充电电流过大,导致一部分的锂离子未完全嵌入至石墨负极层状结构中,在负极表层析出。在搁置过程中,又重新嵌入至负极层状结构中,导致电势发生偏移。由此可判断,3.5c充电条件下,电流可以恒流充电至35%不析锂,35%即为3.5c对应的soc充电边界值。
42.同时,对3.5c充电条件下,充电至35%soc时的电池进行拆解,如图2所示,电池未发生析锂现象。对0.35c充电条件下,充电至45%soc时的电池进行拆解,如图3所示,电池发生了析锂现象。
43.步骤13、按照步骤12的方法,得到电流值2.5c时对应的soc充电边界值为55%,电流值1.5c时对应的soc充电边界值为75%,电流值0.5c时对应的soc充电边界值为85%。
44.步骤2、对厚电极进行循环充放电处理;
45.步骤21、对厚电极电池依次充电至若干个soc充电边界值,充电至每个soc充电边界值过程中采用对应的电流值作为固定电流,然后恒流恒压充电至截止充电电压;然后,恒流放电至截止放电电压;具体的为:
46.在25℃下,将厚电极电池在3.5c电流条件下,恒流充电至35%soc值;在2.5c电流条件下,恒流充电至55%soc值,1.5c电流条件下恒流充电至75%soc值,0.5c电流条件下,恒流充电至85%soc值,然后0.1c电流条件下恒流充电至3.65v,单次充电时长为1.5h,1c电流恒流放电至2.5v,完成一次充放电。然后,采用步骤21,对厚电极电池进行充放电循环测试,测试结果如表1所示。
47.实施例2
48.制备软包电池
49.1)正极浆料的制备:本发明中使用的仪器设备为双行星搅拌机,其中,磷酸铁锂(lfp)质量占比为90%、粘结剂pvdf为1.5%、导电剂炭黑为3.5%,将三者进行混合,在搅拌
罐中以一定的转速进行混合均匀,加入质量占比5%的nmp制备成正极浆料,得到搅拌均匀的正极浆料。
50.2)正极片的制备:将正极浆料均匀涂布在铝箔上,其中,面密度为210g/m2,烘干后冷压、模切分条制备成正极片,厚底为180μm。
51.3)负极浆料及负极片的制备:石墨质量占比为90%、导电剂炭黑为2%、粘结剂pvdf为4%,在搅拌罐中以一定的转速进行将三者进行混合均匀,加入质量占比为4%的去离子水制备成负极浆料,控制好负极浆料出料粘度和固含量,随后将其均匀涂布在铜箔上,冷压烘烤。
52.4)软包电芯的制备:将正极片、隔膜、负极片按照顺序进行组装成软包电池。随后,在负压条件下,将电解液注入到电芯中,充分静止后再进行封装、化成、分容等后续工序,得到厚电极电池。
53.改善厚电极电池的循环性能
54.步骤1、对厚电极电池充电边界进行探索:
55.步骤11、将1c~4c的电流范围分为若干个连续的电流段,若干个连续的电流段,分别为1c~1.8c、1.8c~2.6c、2.6c~3.4c、3.4c~4c;
56.同时,将0%~100%soc值范围分为若干个连续的soc值段,每个soc值段的间距值为10%,若干个连续的soc值段分别为0%~10%、10%~20%、20%~30%、30%~40%、40%~50%、50%~60%、60%~70%、70%~80%、80%~90%、90%~100%。
57.然后,在若干个所述的连续电流段以及0.1c~1c的电流段中,分别选取一个电流值,得到若干个电流值,分别是0.5c、1.6c、2.4c和3.2c,4c;在若干个所述的连续soc值段中,分别选取一个soc值,得到若干个soc值,分别是5%、15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%;
58.步骤12、30℃下,选4c为固定电流,对厚电极电池进行充电处理,充电处理过程为:将放空电的厚电极电池由0%soc依次恒流充电至5%、15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%、95%;且厚电极电池在每个soc值条件下进行搁置1h,截止电压为3.65v,截止电流为0.05c,同时观察锂电池在搁置期间电压波动曲线,找出若干个电压波动曲线中出现拐点的曲线对应的soc值,即获得电流值对应的soc充电边界值,4c充电条件下,从25%soc充电至35%soc时出现了初次带有拐点的曲线,由此可判断,4c充电条件下,电流可以恒流充电至25%不析锂,25%即为4c对应的soc充电边界值。
59.步骤13、按照步骤12的方法,得到电流值3.2c时对应的soc充电边界值为45%,电流值2.4c时对应的soc充电边界值为65%,电流值1.6c时对应的soc充电边界值为75%,电流值0.5c时,未出现带有拐点的电池。
60.选用0.7c作为固定电流,进行步骤12的充电过程,电流值为0.7c是,对应的soc充电边界值为85%。
61.步骤2、对厚电极进行循环充放电处理;
62.步骤21、对厚电极电池依次充电至若干个soc充电边界值,充电至每个soc充电边界值过程中采用对应的电流值作为固定电流,然后恒流恒压充电至截止充电电压;然后,恒流放电至截止放电电压;具体的为:
63.在30℃下,将厚电极电池在4c电流条件下,恒流充电至25%soc值;在3.2c电流条
件下,恒流充电至45%soc值,2.4c电流条件下恒流充电至65%soc值,1.6c电流条件下恒流充电至75%soc值,0.7c电流条件下,恒流充电至85%soc值,然后0.3c电流条件下恒流充电至3.65v,1c电流恒流放电至2.5v,完成一次充放电。然后,采用步骤21,对厚电极电池进行充放电循环测试,测试结果如表1所示。
64.实施例3
65.制备软包电池
66.1)正极浆料的制备:本发明中使用的仪器设备为双行星搅拌机,其中,磷酸铁锂(lfp)质量占比为95%、粘结剂pvdf为1%、导电剂炭黑为3%,将三者进行混合,在搅拌罐中以一定的转速进行混合均匀,加入质量占比1%的nmp制备成正极浆料,得到搅拌均匀的正极浆料。
67.2)正极片的制备:将正极浆料均匀涂布在铝箔上,其中,面密度为250g/m2,烘干后冷压、模切分条制备成正极片,厚底为200μm。
68.3)负极浆料及负极片的制备:石墨质量占比为95%、导电剂炭黑为1%、粘结剂pvdf为3%,在搅拌罐中以一定的转速进行将三者进行混合均匀,加入质量占比为1%的去离子水制备成负极浆料,控制好负极浆料出料粘度和固含量,随后将其均匀涂布在铜箔上,冷压烘烤。
69.4)软包电芯的制备:将正极片、隔膜、负极片按照顺序进行组装成软包电池。随后,在负压条件下,将电解液注入到电芯中,充分静止后再进行封装、化成、分容等后续工序,得到厚电极电池。
70.改善厚电极电池的循环性能
71.步骤1、对厚电极电池充电边界进行探索:
72.步骤11、将1c~4c的电流范围分为若干个连续的电流段,每个电流段的间距值为1.5c,若干个连续的电流段,分别为1c~2.5c、2.5c~4c;
73.同时,将0%~100%soc值范围分为若干个连续的soc值段,每个soc值段的间距值为10%,若干个连续的soc值段分别为0%~10%、10%~20%、20%~30%、30%~40%、40%~50%、50%~60%、60%~70%、70%~80%、80%~90%、90%~100%。
74.然后,在若干个所述的连续电流段以及0.1c~1c的电流段中,分别选取一个电流值,得到若干个电流值,分别是0.6c、2.c、3c;在若干个所述的连续soc值段中,分别选取一个soc值,得到若干个soc值,分别是6%、16%、26%、36%、46%、56%、66%、76%、86%、96%;
75.步骤12、35℃下,选3c为固定电流,对厚电极电池进行充电处理,充电处理过程为:将放空电的厚电极电池由0%soc依次恒流充电至6%、16%、26%、36%、46%、56%、66%、76%、86%、96%;且厚电极电池在每个soc值条件下进行搁置1h,截止电压为3.65v,截止电流为0.05c,同时观察锂电池在搁置期间电压波动曲线,找出若干个电压波动曲线中出现拐点的曲线对应的soc值,即获得电流值对应的soc充电边界值,3c充电条件下,从46%soc充电至56%soc时初次出现了带有拐点的曲线,由此可判断,3c充电条件下,电流可以恒流充电至46%不析锂,46%即为3c对应的soc充电边界值。
76.步骤13、按照步骤12的方法,得到电流值2c时对应的soc充电边界值为66%,电流值0.6c时对应的soc充电边界值为86%。
77.步骤2、对厚电极进行循环充放电处理;
78.步骤21、对厚电极电池依次充电至若干个soc充电边界值,充电至每个soc充电边界值过程中采用对应的电流值作为固定电流,然后恒流恒压充电至截止充电电压;然后,恒流放电至截止放电电压;具体的为:
79.在35℃下,将厚电极电池在3c电流条件下,恒流充电至46%soc值;在2c电流条件下,恒流充电至66%soc值,0.6c电流条件下恒流充电至86%soc值,0.1c电流条件下,恒流充电至3.65v,0.5c电流条件下,恒流放电至2.5v,完成一次充放电。然后,采用步骤21,对厚电极电池进行充放电循环测试,测试结果如表1所示。
80.实施例4
81.厚电极电池为购买自松下的镍氢电池,厚电极面密度为230g/m2,厚底为215μm。。
82.改善厚电极电池的循环性能
83.步骤1、对厚电极电池充电边界进行探索:
84.步骤11、将1c~4c的电流范围分为若干个连续的电流段,每个电流段的间距值为0.5c,若干个连续的电流段,分别为1c~1.5c、1.5c~2c、2c~2.5c、2.5c~3c、3c~3.5c、3.5c~4c;
85.同时,将0%~100%soc值范围分为若干个连续的soc值段,每个soc值段的间距值为5%,若干个连续的soc值段分别为0%~5%、5%~10%、10%~15%、15%~20%、20%~25%、25%~30%、30%~35%、35%~40%、40%~45%、45%~50%、50%~55%、55%~60%、60%~65%、65%~70%、70%~75%、75%~80%、80%~85%、85%~90%、90%~95%、95%~100%。
86.然后,在若干个所述的连续电流段以及0.1c~1c的电流段中,分别选取一个电流值,得到若干个电流值,分别是0.5c、1.5c、2c、2.5c、3c和3.5c、4c;在若干个所述的连续soc值段中,分别选取一个soc值,得到若干个soc值,分别是5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%;
87.步骤12、40℃下,选4c为固定电流,对厚电极电池进行充电处理,充电处理过程为:将放空电的厚电极电池由0%soc依次恒流充电至5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%;且厚电极电池在每个soc值条件下进行搁置1h,截止电压为1.4v,截止电流为0.05c,同时观察锂电池在搁置期间电压波动曲线,找出若干个电压波动曲线中初次出现拐点的曲线对应的soc值,即获得电流值对应的soc充电边界值,4c充电条件下,从25%soc充电至35%soc时出现了带有拐点的曲线。由此可判断,4c充电条件下,电流可以恒流充电至25%不析锂,25%即为4c对应的soc充电边界值。
88.步骤13、按照步骤12的方法,得到电流值3.5c时对应的soc充电边界值为30%,电流值3c时对应的soc充电边界值为45%,电流值2.5c时对应的soc充电边界值为55%,电流值2c时对应的soc充电边界值为60%,电流值1.5c时对应的soc充电边界值为75%,电流值0.5c时对应的soc充电边界值为90%。
89.步骤2、对厚电极进行循环充放电处理;
90.步骤21、对厚电极电池依次充电至若干个soc充电边界值,充电至每个soc充电边界值过程中采用对应的电流值作为固定电流,然后恒流恒压充电至截止充电电压;然后,恒
流放电至截止放电电压;具体的为:
91.在40℃下,将厚电极电池在4c电流条件下,恒流充电至25%soc值;在3.5c电流条件下,恒流充电至30%soc值,3c电流条件下恒流充电至45%soc值,2.5c电流条件下,恒流充电至55%soc值,在2c电流条件下,恒流充电至60%soc值,1.5c电流条件下恒流充电至75%soc值,0.5c电流条件下,恒流充电至90%soc值,然后0.1c电流条件下恒流充电至1.4v,1c电流恒流放电至1.2v,完成一次充放电。然后,采用步骤21,对厚电极电池进行充放电循环测试,测试结果如表1所示。
92.实施例5
93.厚电极电池为购买自松下储能型的铅酸电池,厚电极面密度为285g/m2,厚底为225μm。
94.改善厚电极电池的循环性能
95.步骤1、对厚电极电池充电边界进行探索:
96.步骤11、将1c~4c的电流范围分为若干个连续的电流段,每个电流段的间距值为1c,若干个连续的电流段,分别为1c~2c、2c~3c、3c~4c;
97.同时,将0%~100%soc值范围分为若干个连续的soc值段,每个soc值段的间距值为8%,若干个连续的soc值段分别为0%~8%、8%~16%、16%~24%、24%~32%、32%~40%、40%~48%、48%~56%、56%~64%、64%~72%、72%~80%、80%~88%、88%~96%、96%~100%。
98.然后,在若干个所述的连续电流段以及0.1c~1c的电流段中,分别选取一个电流值,得到若干个电流值,分别是0.5c、1.5c、2.5c和3.5c;在若干个所述的连续soc值段中,分别选取一个soc值,得到若干个soc值,分别是8%、16%、24%、32%、40%、48%、56%、64%、72%、80%、88%、96%;
99.步骤12、45℃下,选3.5c为固定电流,对厚电极电池进行充电处理,充电处理过程为:将放空电的厚电极电池由0%soc依次恒流充电至8%、16%、24%、32%、40%、48%、56%、64%、72%、80%、88%、96%;且厚电极电池在每个soc值条件下进行搁置1h,截止电压为4.2v,截止电流为0.05c,同时观察锂电池在搁置期间电压波动曲线,找出若干个电压波动曲线中出现拐点的曲线对应的soc值,即获得电流值对应的soc充电边界值,3.5c充电条件下,从40%soc充电至48%soc时出现了带有拐点的曲线,由此可判断,3.5c充电条件下,电流可以恒流充电至40%不析锂,40%即为3.5c对应的soc充电边界值。
100.步骤13、按照步骤12的方法,得到电流值2.5c时对应的soc充电边界值为56%,电流值1.5c时对应的soc充电边界值为72%,电流值0.5c时对应的soc充电边界值为88%。
101.步骤2、对厚电极进行循环充放电处理;
102.步骤21、对厚电极电池依次充电至若干个soc充电边界值,充电至每个soc充电边界值过程中采用对应的电流值作为固定电流,然后恒流恒压充电至截止充电电压;然后,恒流放电至截止放电电压;具体的为:
103.在45℃下,将厚电极电池在3.5c电流条件下,恒流充电至40%soc值;在2.5c电流条件下,恒流充电至56%soc值,1.5c电流条件下恒流充电至72%soc值,0.5c电流条件下,恒流充电至88%soc值,然后0.1c电流条件下恒流充电至4.2v,1c电流恒流放电至2.8v,完成一次充放电。然后,采用步骤21,对厚电极电池进行充放电循环测试,测试结果如表1所
示。
104.对比例1
105.对实施例1-5厚电极电池分别进行现有技术常规的充放电方式进行循环性能测试。且在对比例1的充放电过程中,温度条件与实施例1-5对应的温度条件相同。
106.其中,对比例1中,实施例1制备的厚电极电池充放电的方式为:0.33c恒流充电至3.65v,截止电流0.05c,充电时长为2.5h,0.33c恒流放电至2.5v,循环充放电。
107.实施例2制备的厚电极电池充放电的方式为:0.5c恒流充电至3.65v,截止电流0.05c,0.5c恒流放电至2.5v,循环充放电。
108.实施例3制备的厚电极充放电的方式为:3c恒流充电至3.65v,截止电流0.05c,0.5c恒流放电至2.5v,循环充放电。
109.实施例4制备的厚电极充放电的方式为:2c恒流充电至1.4v,截止电流0.05c,0.5c恒流放电至1.2v,循环充放电。
110.实施例5制备的厚电极充放电的方式为:1.5c恒流充电至4.2v,截止电流0.05c,0.5c恒流放电至2.8v,循环充放电。
111.测试结果如表1所示,实施例1厚电极电池标记为对比例1-1组,实施例2厚电极电池标记为对比例1-2组,实施例3厚电极电池标记为对比例1-3组,实施例4厚电极电池标记为对比例1-4组,实施例5厚电极电池标记为对比例1-5组。
112.对比例2
113.对比例2采用实施例1相同的软包电池,对比例2未在0.1-1c电流段中选取电流。具体的充放电方式为:
114.在25℃下,将厚电极电池在3.5c电流条件下,恒流充电至35%soc值;在2.5c电流条件下,恒流充电至55%soc值,1.5c电流条件下恒流充电至75%soc值,1.2电流条件下恒流充电至3.65v,1c电流恒流放电至2.5v,完成一次充放电。然后,采用步骤21,对厚电极电池进行充放电循环测试,测试结果如表1所示。
115.对比例3
116.对比例3采用实施例1制备的软包电池,对比例3改变了实施例1的充电方式,具体的如下所示:
117.在25℃下,将厚电极电池在2.5c电流条件下,恒流充电至35%soc值;在1.5c电流条件下,恒流充电至55%soc值,0.5c电流条件下恒流充电至75%soc值,1c电流条件下,恒流充电至85%soc值,然后0.1c电流条件下恒流充电至3.65v,1c电流恒流放电至2.5v,完成一次充放电。然后,采用步骤21,对厚电极电池进行充放电循环测试,测试结果如表1所示。
118.表1
[0119][0120]
由表1所示,采用本技术厚电极的充放电方式,可有效提高厚电极电池的循环性能,2000周容量保持率相比现有技术充放电方式的厚电极电池可提升14%以上。
[0121]
通过限定电流段的划分方式、soc值的划分方式,找出不同固定电流对应的不同soc充电边界值,保证在对应的固定电流条件下,厚电池电极充电至对应的soc充电边界值电池不会发生析锂现象,最终形成了0~80%soc可采取大倍率电流(≥1c)充电,80~100%soc采取小倍率电流(0.1~1c)充电的方法,减小了高soc状态下电芯的极化现象,有效提高厚电极电池的循环性能,且采用本技术探索出来的充电方法,能实现快速充电的效果,有效缩短了充电时间,且该方法操作简单,成本低,安全性好,对电池本身其他性能不会产生不良的影响,便于工业化推广应用。
[0122]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
再多了解一些

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