[发明专利]大容量磷酸铁锂锂离子电池化成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池化成方法，特别是涉及一种大容量磷酸铁锂锂离子电池的化成方法。

背景技术

目前，大容量磷酸铁锂锂离子二次电池以其优良的充放电特性、高安全性以及稳定循环性能，在小型动力装置、混合动力汽车、纯电动大巴等领域具有广泛应用。但是，在目前现有的材料体系以及生产工艺下，过高追求能量密度，唯有增大磷酸铁锂单体电池容量与提高电池正负极材料容量配比，尤其后者的改变，在化成过程中，由于小电流恒流充电电压上限设置不当，将增大负极金属锂晶体析出可能性；同时，由于后期大电流充电过程中，负极体积发生变化，颗粒开裂，造成新的表面，与电解液发生化学反应，形成新固体电解质膜，产生气体，破坏已形成固体电解质膜，从而大大降低电池的安全稳定性能，进而影响电池整体性能，不利于磷酸铁锂电池市场化应用。

发明内容

为了克服大容量磷酸铁锂锂离子电池化成过程中负极金属锂晶体析出，以及大电流充电情况下负极颗粒开裂，造成副反应发生，从而影响电池安全性与稳定性的不足，本发明提供一种新的磷酸铁锂锂离子电池化成方法，该方法通过限定初始小电流恒流充电电压，可以避免负极金属锂晶体的析出，并以大电流充电后，小电流继续充电，使负极副反应在化成阶段完全发生，从而增大电池的安全性与稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

包括以下几个充放电阶段：小电流充电阶段1，电流范围为0.02C-0.2C，截至电压为3.55V-3.6V；恒电压充电阶段2，截至电流为0.02C-0.05C；小电流恒流放电阶段3，电流范围为0.2C-0.5C，截至电压为2.0V-2.5V；大电流充电阶段4，电流范围为1C-5C，截至电压为3.75V-4.0V；恒电压充电阶段5，截至电流为0.02C-0.05C；小电流恒流放电阶段6，电流范围为0.2C-0.5C，截至电压为2.0V-2.5V；小电流充电阶段7，电流范围为0.02C-0.2C，截至电压为3.55V-3.6V，完成磷酸铁锂电池化成；

所述的小电流充电阶段，采用单一小电流恒流充电，业可采用不同小电流恒流阶梯充电；

所述的大电流充电阶段，采用单一大电流恒流充电，也可采用不同大电流恒流阶梯充电；

所述的不同充放电阶段之间可以搁置一定时间。

本发明的优点在于：

1、小电流充电电压限制适当，尤其增大电池能量密度，提高磷酸铁锂电池正负极容量配比时，可以有效避免化成阶段负极上金属锂晶体的析出，减少电池副反应的发生，提高电池安全性能；

2、电池大电流充电后，以小电流化成，可以使负极材料副反应完全发生，利于形成稳定的固体电解质膜，提高电池稳定性和循环性能，促进大容量磷酸铁锂电池市场化应用。

附图说明

图是本发明各个阶段示意图；

图面说明

1-小电流充电阶段    2-恒压充电阶段    3-小电流恒流放电阶段

4-大电流充电阶段    5-恒压充电阶段    6-小电流恒流放电阶段

7-小电流充电阶段

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明方法进一步详细说明：

制作50Ah磷酸铁锂锂离子电池按图所示阶段进行化成，1分别以1.5A电流恒流充电1.5小时、5A电流恒流充电6小时、10A电流恒流充电至电压3.55V；2当电压达到3.55V时，转为恒压充电，直到电流降为1A，停止充电；3再以10A电流进行放电，截至电压为2.0V，停止放电；4然后以50A电流恒流充电，截至电压设置为3.75V；5当电压达到3.75V时，转为恒压充电，直到电流降为1A，停止充电；6再以10A电流进行放电，截至电压为2.0V，停止放电；7最后以5A电流恒流充电，直到电压达到3.55V，停止充电，完成电池化成。

本实施例初始小电流充电阶段1，分别采用1.5A、5A、10A电流恒流阶梯式充电，可以在保证形成稳态致密固体电解质膜的基础上，缩短电池化成时间，从而降低生产周期，节约生产成本。

本实施例恒压充电阶段2，截止电压上限为3.55V，可以有效避免金属锂晶在负极表面析出。