[发明专利]一种非水电解液二次电池的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池优化方法，具体涉及一种以尖晶石型钛酸锂为主要负极活性物质的非水电解液二次电池的优化方法。 

背景技术

近年来，尖晶石型钛酸锂负极材料日益受到重视，这是因为在充放电过程中，锂离子嵌脱过程中钛酸锂材料的晶胞参数变化很小，被称为零应变（zero-strain）电极材料，具有很好的稳定性和优异的循环性能。电压平台高，避免了同电解液反应形成钝化膜和过充电或大电流充电时电极表面锂枝晶的形成，其安全性高，而且使用温度范围宽，可在-40-+80℃条件下使用；而且其锂离子扩散系数比通常碳负极材料高，以Li4Ti5O12与4V正极材料组成电池时其工作电压接近2.5V，是普通镍氢电池的2倍，且具有快速充放电，超长的循环寿命及较高的安全性等特点，目前主要被应用于无人搬运车、叉车、电动自行车、电动摩托、混合动力车等领域，在储能领域也有很好的应用前景，另外也是一种极具前景的超级电容器负极材料。同时，随着微电子技术的进一步发展和纳米电子技术在IC器件中的应用，随IC器件集成度的提高，其工作电压也将降低，故低压电池的发展也将是一种趋势。 

当前钛酸锂材料存在的主要问题为：电子电导率低、产气问题和成本问题，其中尤以产气问题最为严峻，如果不做任何优化，电池在循环10次后鼓胀高达45%以上，严重影响钛酸锂材料在方形，软包装等电池上的推广和其应用。 

苏州星恒通过对钛酸锂表面包覆层绝缘氧化物、绝缘复合氧化物、磷酸铝、磷酸镁、氟化锂、磷酸锂或LiMPO4中的一种或一种以上的混合物，通过改变钛酸锂活性材料表面物理和化学特性，在一定程度上避免气胀现象的产生，同 时保证电池的容量和循环性不降低。 

此外，有研究表明，在LTO表面包覆氮，掺杂碳显著降低了LTO表面的化学活性并使电极/电解液界面之间有很强的结合；氮掺杂石墨涂料，进一步提高界面稳定性和导电性，可以显著改善倍率性能和循环性能，而且可以改善电池的鼓胀问题。 

但由于材料表面存在一定量的碳酸锂，MOH（Li-OH，Ti-OH等）和路易斯酸位等，对电液具有催化分解作用，而且表面大，也易吸附水和别的杂质，因此电池在充放过程中易产生气体导致电池鼓胀和性能下降。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种非水电解液二次电池的优化方法，旨在通过优化电池，降低或抑制电池的产气鼓胀，提高电池的电性能。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种非水电解液二次电池的优化方法，在对电池进行排气化成或后处理时，在一定温度条件下采用小电流结合大电流的充电制式，常温老化方式进行处理，其具体方法如下： 

在45~90℃温度条件下，对电池以0.05-0.1C小电流充电到电池标准电量的80%，并恒压1-5小时后排气；在该温度条件下对排完气的电池以0.2C电流继续充电至满电，恒压条件下截止电流0.02C后恒压搁置5-10小时后排气；常温储存两天后进行后处理排气。 

优选的，所述温度条件为75~90℃，满电后恒压搁置时间这8-10小时，所述小电流充电为0.08-0.1C电流充电。 

所述后处理排气的条件为电池充电至满电，恒压条件下1C电流充放，截止电流0.02C，放电至1.5V。 

本发明电池优化方法通过优化电池的充放电及储存工艺，极大地降低或抑制了电池由于产气鼓胀引起的电池性能恶化，将电池循环10次鼓胀率高达40% 以上改善到循环1000次，电池鼓胀率不超过15%，条件最优化后1000次循环鼓胀率不超过10%，极大地提高了产品的各种电化学性能。 

附图说明

图1是比较例1和实施例2及实施例5的电池循环与厚度变化曲线； 

图2实施例10和实施例12的电池循环与厚度变化曲线。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。 

本发明是这样实现的，一种非水电解液二次电池的优化方法，在对电池进行排气化成或后处理时，在一定温度条件下采用小电流结合大电流的充电制式，常温老化方式进行处理，其具体方法是，在45~90℃温度条件下，对电池以0.05-0.1C小电流充电到电池标准电量的80%，并恒压1-5小时后排气；在该温度条件下对排完气的电池以0.2C电流继续充电至满电，恒压条件下，截止电流0.02C后恒压搁置5-10小时后排气；常温储存两天后进行后处理排气。