[发明专利]一种锂离子电池及其充放电方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池及其充放电方法。该锂离子电池包括正极、负极和电解质，负极包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极材料，充放电方法包括：采用至少一个恒流充放电过程和至少一个阶梯充电过程对电池进行充放电，恒流充放电过程中的充电电压大于阶梯充电过程中的充电电压。本申请在恒流充放电后进行至少一个阶梯充电，并且控制两个阶段的充电电压，有效缓解了正极边缘析锂的问题，具体地通过降低充电电压，从而减小电池极化现象，而采用阶梯充电方式，可以调整充电电压和充电电流缩短整个充放电流程的时间，提高电池生产效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池及其充放电方法。

背景技术

锂电池是新能源行业中发展最快的一项，且已经应用到人们的日常生活中，尤其是数码产品和汽车行业，叠片电池因其自身的优点在汽车及储能行业的应用越来越广泛，尤其是叠片的长电芯(长度在500mm以上的电芯)。

由于长电芯尺寸优势，电池更加容易应用在组装汽车及储能方面，但由于长电芯的极片长度较大，往往在充放电循环若干次后，负极极片边缘会发生析锂现象(如图1所示)，从图1中的椭圆形边框可以清晰的看到因负极极片边缘析锂而造成的亮边。这是因为随着循环的进行，锂离子不停在正负极界面的不同位置进行扩散，导致正负极边缘的SOC(State of Charge，电池荷电状态)配比发生了差异，导致了析锂的发生，并且随着电芯越来越长，充放电次数越来越多，负极极片边缘析锂的现象越明显。负极极片边缘析锂后，随着电池循环次数的增加，电池的容量会发生跳水现象，析锂严重时会刺穿隔膜，造成短路，发生安全事故。

因此，改善叠片长电芯负极电池负极极片边缘析锂的问题，对于电池生产意义重大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种锂离子电池的充放电方法，以解决现有技术中锂离子电池循环次数增加后，负极极片边缘析锂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种锂离子电池的充放电方法，锂离子电池包括正极、负极和电解质，负极包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极材料，充放电方法包括：采用至少一个恒流充放电过程和至少一个阶梯充电过程对电池进行充放电，且恒流充放电过程在前，阶梯充电过程在后，恒流充放电过程中的充电电压大于阶梯充电过程中的充电电压。

进一步地，恒流充放电过程包括：恒流恒压充电步骤、第一搁置步骤和恒流放电步骤，优选第一搁置步骤的搁置时间为5～15min；优选恒流恒压充电步骤的充电电压为4.3～4.4V、充电电流为0.4～0.6C、时间为120～180min，优选恒流放电步骤的放电电压为2.5～3.0V、放电电流为1～1.2C、时间为60～120min。

进一步地，阶梯充电过程包括：至少两次恒流充电步骤以及相邻两次恒流充电之间的第二搁置步骤，且各次恒流充电按照充电顺序电流阶梯式减小、电压阶梯式增加，各次恒流充电的电流在0.05～0.5C，各次恒流充电的电压在3.5～4.0V；优选恒流充电过程包括依次进行的第一恒流充电步骤、第二恒流充电步骤、第三恒流充电步骤和第四恒流充电步骤；优选各第二搁置步骤的时间各自独立地为1～2min，各次恒流充电的时间为60～120min。

进一步地，第一恒流充电步骤的电流为0.4C～0.5C、电压为3V～3.5V；第二恒流充电步骤的电流为0.3C～0.4C，电压为3.5V～3.7V；第三恒流充电步骤的电流为0.1C～0.2C，电压为3.7V～3.9V；第四恒流充电步骤的电流为0.05C～0.1C，电压为3.9V～4V。

进一步地，第一恒流充电步骤的电流为0.5C、电压为3.5V；第二恒流充电步骤的电流为0.3C、电压为3.7V；第三恒流充电步骤的电流为0.1C、电压为3.85V；第四恒流充电步骤的电流为0.05C、电压为3.98V。

进一步地，充放电方法中维持环境的温度为30～40℃。