[发明专利]一种用于抑制钛酸锂电池胀气的化成老化方法

说明书

本发明公开了一种用于抑制钛酸锂电池胀气的化成老化方法，用于解决钛酸锂电池在使用过程中产生的胀气问题；包括前静置、化成和老化三个步骤，化成步骤中将前静置后的钛酸锂电池采用先大电流后小电流恒流充电的方式，将电池充电至高于工作电压平台的截止电压，静置后放电至半电态电压。发明基于钛酸锂电池产气机理；化成过程中采用先大电流，后小电流充电的方式，促使钛酸锂材料在高电位下，强制形成SEI膜；并将电池在化成静置结束后放电至半电态，置于低温环境促使化成过程形成的SEI膜进一步生长、致密。通过在负极钛酸锂材料表面形成致密的SEI膜，阻止电解液在负极位置发生的化学反应；达到抑制产气降低膨胀的目的。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种用于抑制钛酸锂电池胀气的化成老化方法。

背景技术

钛酸锂材料可作为电池的负极材料，钛酸锂材料电池可达到上万周的循环寿命以及高于30C的倍率充放电性能，并具有优异的安全性能，其在循环、倍率、安全方面相比于传统石墨负极材料拥有巨大的优势；然而钛酸锂电池在商业化过程中面临电池胀气的问题，电池胀气会造成电池内部正负极片间产生气泡，造成Li⁺迁移困难，出现死锂区，造成容量降低，循环性能恶化。尽管关于钛酸锂胀气的机理目前学术界仍存在较大的争议，但普遍认为水分分解以及钛酸锂材料表面的Ti³⁺催化电解液发生分解反应产生气体是钛酸锂电池胀气的主要原因；控制电池制程过程的水分引入以及使用含有成膜添加剂的电解液，促使钛酸锂材料表面形成致密的SEI膜是解决电池胀气的两大主要措施。

电池在制作过程中，都需要经过化成与老化工艺，用以激活电池内部的正负极活性物质以及形成致密而稳定的SEI膜，化成、老化工艺的设计与选择直接关系到电池在日后使用过程的循环性能。以钛酸锂材料为负极的电池在实际生产过程中，理论上需要严格控制水分的引入，然而对于电池生产企业来说，湿度除注液房以外，其他工段的湿度均仅控制在20％左右，如需进一步降低湿度，生产成本急剧增加。

目前关于使用钛酸锂电池作为负极材料用于解决电池在循环胀气方面的发明专利多集中在开口负压化成的设备开发方面，对于电池本身采用的化成、老化方法专利，多以采用小电流开展多段浮充为主，同类发明专利一方面对于工艺设备要求较高；另一方面电池在化成过程耗时较长，无法适应钛酸锂电池的产业化。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于抑制钛酸锂电池胀气的化成老化方法，采用化成、老化工艺降低电池的水分并促使Li电池表明形成致密的SEI膜，解决电池的胀气问题，改善电池循环性能。

本发明提出的一种用于抑制钛酸锂电池胀气的化成老化方法，包括前静置、化成和老化三个步骤；化成步骤中将前静置后的钛酸锂电池采用先大电流后小电流恒流充电的方式，将电池充电至高于工作电压平台的截止电压，静置后放电至半电态电压。

优选地，化成步骤具体操作如下：将前静置后的钛酸锂电池采用大电流I₁恒流充电至截止电压U₁，再以小电流I₂恒流充电至截止电压U₂，接着静置T₁时间，静置温度为t₁；静置完成后以大电流I₃进行恒流放电至截止半电态电压U₃。

优选地，老化步骤具体操作如下：将化成后的钛酸锂电池池置于特定的环境温度t₂、特定环境压力p₁下静置T₁时间，然后封口，分容。

优选地，前静置步骤具体操作如下：将注液后的钛酸锂电池置于特定的环境温度t₁下静置T₁时间。