[发明专利]一种锂电池及其串联电池组的预充电方法

说明书

本发明公开了一种锂电池及其串联电池组的预充电方法。通过一次小电流充电，可以使电池负极表面形成稳定的SEI膜，提高电池的循环寿命，再进行一次大电流充电，提高充电效率，在大电流充电过程中，随着电池电压的变化改变充电电流的大小，使充电电流大小适应于电池的充电能力，减小对电池材料的损伤，最后采用一次小电流恒压充电，能够防止电池极片上出现析锂的问题。在对串联电池组进行充电时，大电流充电阶段的电流大小根据电池组中单体电池的最大电压计算所得，可以提高电池组中单体电池的一致性，减少因电池的不一致性而导致的部分电池充电过快而造成的损伤，延长串联电池组的使用寿命。

技术领域

本发明属于锂电池充电领域，具体涉及一种锂电池及其串联电池组的预充方法。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，具有能量密度高，使用寿命长，额定电压高，自放电率低，绿色环保等优点，在新能源汽车、电网储能、数码产品中应用广泛。现今新能源产品的市场需求量越来越大，对电池制造商的要求也越来越高，在保证产品质量的同时也要提高电池的生产效率，加大生产量。这需要对现有的生产工艺进行优化。预充电作为锂电池制造过程中的重要步骤，能够直接影响锂电池的电化学性能和使用寿命。通常情况下，预充电过程需要耗费较多的时间，延长了锂电池的生产周期。在预充电过程中，如果能够在不影响电池性能的前提下缩短预充电时间，将有效提高电池的生产效率。

在首次充电过程中，电池负极表面会形成一层固态电解质界面膜（SEI膜），该界面膜是一种钝化膜，具有不溶于有机溶剂的特点，在有机溶剂中能稳定存在且能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，大大提高了电池使用寿命和循环性能。因此形成稳定的SEI膜对电池的性能至关重要，在形成SEI膜的过程中，大电流化成形成的SEI膜较疏松，而小电流化成形成的SEI膜较致密。在大电流充电的情况下负极片会有析锂的问题，所以在预充电的过程中还要保证负极片不能析锂。如果能缩短预充电时间而不影响SEI膜的致密程度和不出现析锂的问题，将对电池生产效率的提高大有益处。

目前常用的锂电池预充电方法通常为恒流预充电模式、恒流均衡充电模式、恒压降电流充电模式、恒流涓流充电模式，以及将上述预充电方法进行组合，通过改变预充电过程中电流、电压的参数来完成对电池的预充过程。如申请号为201710053448.3名为《一种锂离子电池的化成方法》的中国发明专利，公开了一种锂电池的预充电方法：通过恒流充电、恒压充电、恒流放电等步骤的组合，得到化成后的锂离子电池。该方法分为预化成和主化成步骤，在前段SEI膜形成阶段采用低压涓流分段化成，防止了锂离子的共嵌入，增加了SEI膜致密成分的“生长”时间，在负极材料表面形成了致密的SEI膜。申请号为201410621731.8名为《一种锂电池组充电方法》的中国发明专利，公开了一种锂电池组充电方法，包括小电流恒流预充电、大电流恒流均衡充电、恒压降电流模式和恒流涓流充电四个阶段，通过上述四个阶段逐步缩小电池单体的差异性，整个充电过程中通过延长充电时间，缩小单体电池的差异性，达到电池充得更满、电池组寿命更长的效果。该充电方法能够提高电池组内单体电池性能的一致性，延长电池的使用寿命，但是充电过程中充电时间较长，不利于提高电池的生产效率。

在电池生产过程中，保证产品性能的同时，通过缩短电池的预充时间是提高电池生产效率的一个重要方向。

发明内容