[发明专利]一种确定锂离子电池活化工艺的方法

说明书

本发明涉及电池活化技术领域，为了提高含硅基类材料的锂离子电池活化工艺的效率，提供了一种确定锂离子电池活化工艺的方法，包括：步骤A、制备模拟电池样品并获取模拟电池样品的SOC‑OCV曲线及SOC‑膨胀率曲线；步骤B、根据所述SOC‑膨胀率曲线确定目标SOC区间；步骤C、根据所述SOC‑OCV曲线确定目标SOC区间对应的目标OCV区间及充电截止电压；步骤D、根据目标OCV区间及充电截止电压采用相应活化策略进行电池活化。采用上述方式可以更有针对性地在目标SOC区间中采取有利于SEI膜形成的活化条件，避免了用锂离子电池反复进行活化试验。

技术领域

本发明涉及电池活化技术领域，具体是一种确定含有硅基类材料的负极的锂离子电池活化工艺的方法。

背景技术

在锂离子电池组装完成后，需要对锂离子电池进行活化。活化是对注液静置后的电池进行首次的充电处理。通过活化可在负极表面形成一层致密的固体电解质界面(solidelectrolyte interphase，SEI)膜。SEI膜具有使锂离子自由通过，但对电子绝缘的特性。SEI膜可以防止负极表面进一步发生电化学反应，避免持续消耗锂离子，并且能够减少各种副产物的生成。SEI膜成膜的情况可影响负极端的阻抗和后续电化学反应，同时还影响活性物质的消耗，因而对电池的各项性能尤为重要。同时，活化使得初次充电时电化学反应产生的气体得以排除。

现有的负极材料分为碳材料和非碳材料，其中石墨类碳材料是最常见的负极材料，而非碳材料主要包括钛基类材料和硅基类材料。目前，硅基类材料由于其更高的克容量，同时含硅基类材料的锂离子电池具有电位更合适的显著优势，该材料环境友好、资源丰富，是当前追求更高能量密度锂离子电池负极材料的较佳选择。

然而，硅基类材料的显著缺陷是：在活化过程时具有相对碳材料更高的膨胀率。由于高的膨胀率，在活化中会使材料不断暴露新的界面，致使新的SEI膜持续生成，导致无法形成致密的SEI膜，最终获得的电池的电化学性能，特别是循环性能等不佳。

含硅基类材料的嵌锂反应机制与常规使用的石墨类材料不同。目前，对于含硅基类材料的锂离子电池的活化尚缺乏理论认识。在开发含硅基类材料的锂离子电池时，通常的做法是根据经验设定活化参数进行活化，随后根据锂离子电池的性能测量结果对活化进行调整。然而，由于硅基类材料具有相对较高的膨胀率，不同来源、甚至不同批次的硅基材料的性能差异也有可能引起电池性能的较大波动。这些都导致目前对含硅基类材料的锂离子电池的活化仍存在盲目性，需要通过反复试验来摸索不同规格、不同批次的含硅基类材料的锂离子电池的活化条件。这造成对于含硅基类材料的锂离子电池活化的工艺参数调整耗时长且消耗大量资源，新电池的开发周期也被拉长。

发明内容

为了提高含硅基类材料的锂离子电池活化工艺的效率，本发明提供了一种确定锂离子电池活化工艺的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种确定锂离子电池活化工艺的方法，包括：

步骤A、制备模拟电池样品并获取模拟电池样品的SOC-OCV曲线及SOC-膨胀率曲线；

步骤B、根据所述SOC-膨胀率曲线确定目标SOC区间；

步骤C、根据所述SOC-OCV曲线确定目标SOC区间对应的目标OCV区间及充电截止电压；

步骤D、根据目标OCV区间及充电截止电压采用相应活化策略进行电池活化。

进一步地，所述步骤B具体为选择区间膨胀指数I≥0.4的SOC区间作为目标SOC区间。

进一步地，所述区间膨胀指数I的计算方式为：I＝(Pn-Pm)/(Sn-Sm)，其中，Pm和Pn分别为该区间对应的起点膨胀率和终点膨胀率，Sm和Sn分别为该区间对应的起点SOC值和终点SOC值。

进一步地，在以负极电化学反应为硅嵌锂为主的SOC区间中进行所述目标SOC区间的确定。