[发明专利]提高钛酸锂电池循环寿命的化成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛酸锂电池的化成方法，尤其是提高钛酸锂电池循环寿命的化成方法。

背景技术

锂离子电池因其比能量高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应及环境友好等优点，现已广泛应用于移动通讯、便携式数码设备等产品中。近年来在电动工具、航天卫星、军工装备等储能装备等领域，显示出良好的应用前景。

目前，锂离子电池负极材料多为嵌锂碳材料，但嵌锂后碳电极电位与金属锂电位接近，在电池充电时碳电极表面容易析出金属锂，从而与电解液发生反应产生可燃性气体，产生很大的安全隐患，因此采用安全可靠的新型负极材料成为锂离子电池发展的关键。以钛酸锂为负极材料制备的锂离子电池因其循环寿命长，倍率性能好、快充性能好及安全性好等优点引起了研究者们的广泛的关注，已成为目前关注的热点。

在钛酸锂电池实际研究中，发现以钛酸锂为负极材料的电池普遍存在胀气问题，严重影响着电池的循环寿命和倍率等性能，目前研究者们大多采用在电解质溶液中添加某些添加剂或添加吸气材料以改善钛酸锂胀气问题，虽有一定作用，但因其添加剂等对纯度有很高的要求，同时可能会带来能量密度降低及分散不均匀等问题，不利于在产业化中的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高钛酸锂电池循环寿命的化成方法，解决以钛酸锂为负极的锂离子电池的胀气问题，使其能够充分发挥循环寿命和倍率性能的优势。

 本发明的技术方案是：提高钛酸锂电池循环寿命的化成方法，其改进之处是采用小电流化成和高温老化，搁置后减压抽气，再重复多次，具体操作如下：

（1）以0.02C～1C的小电流对电池恒流充电至电压1.8～2.7V，再恒压充电至截止电流，搁置8～15分钟，再以0.02C～1C小电流恒流放电，循环2～5次，化成温度控制在-10～60℃；

（2）接着进行高温老化，温度控制在40～60℃，时间为20～28小时，老化后搁置22～26小时，抽出产生的气体；

（3）将上述小电流化成和高温老化重复3～6次；

（4）最后一次抽气后封口，进行循环测试。

所述抽出产生的气体以抽气结束后电池重量控制在与对比电池重量一致为准；所述操作过程中，电池单体保持同一种状态，该状态为受压式、真空式、富液式、贫液式中的一种。

本发明的化成方法中，以小电流充电，再恒压充电，可使充电更饱满且防止过充，小电流充电和放电，循环多次，能防止负极析锂，提高安全可靠性。本发明的化成和高温老化阶段重复多次，使电池材料中的水分充分发生反应，并将产生的气体抽出，从而避免锂电池在以后的使用过程中产生胀气问题，同时保证了电池的容量，提高了电池的循环寿命，也能提高电池的倍率性能。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例一：

以磷酸铁锂为正极材料，表面不包覆碳的钛酸锂为负极，注入自配电解液后制成电池，将制成的电池在化成温度为20℃，以0.2 C恒流充电至1.8V，再恒压充电至截止电流，搁置10分钟，再以0.2C恒流放电，循环3次，接着在50℃下进行高温老化24 h，搁置22小时，抽出产生的气体，重复上述步骤3次后封口，进行循环测试。

实施例二：

以磷酸铁锂为正极材料，表面不包覆碳的钛酸锂为负极，注入自配电解液后制成电池，将制成的电池在化成温度为10℃，以1.0 C恒流充电至2.7 V，再恒压充电至截止电流，搁置15分钟，再以1.0C恒流放电，循环4次，接着在45℃下进行高温老化28 h，搁置24小时，抽出产生的气体，重复上述步骤4次后封口，进行循环测试。

实施例三：

以磷酸铁锂为正极材料，表面不包覆碳的钛酸锂为负极，注入自配电解液后制成电池，将制成的电池在化成温度为30℃，以0.5 C恒流充电至2.2 V，再恒压充电至截止电流，搁置12分钟，再以0.5C恒流放电，循环5次，接着在60℃下进行高温老化22 h，搁置26小时，抽出产生的气体，重复上述步骤5次后封口，进行循环测试。

实施例四：

以磷酸铁锂为正极材料，表面不包覆碳的钛酸锂为负极，注入自配电解液后制成电池，将制成的电池在化成温度为20℃，以1.0 C恒流充电至2.5 V，再恒压充电至截止电流，搁置10分钟，再以1.0C恒流放电，循环3次，接着在50℃下进行高温老化24 h，搁置24小时，抽出产生的气体，重复上述步骤5次后封口，进行循环测试。

上述0.2C、0.5C、1.0C为本行业对化成电流的共知的表述，单位为A，其中C代表电池容量。

实施例一至四化成后的电池经循环测试，均无胀气现象发生，且循环2000次后电池容量保持率均在80%以上。