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一种锂离子电池的多段化成方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-10-22
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-01-26
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-10-11
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-10-22
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202011138224.0 申请日 2020-10-22
公开/公告号 CN112201870B 公开/公告日 2022-10-11
授权日 2022-10-11 预估到期日 2040-10-22
申请年 2020年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 H01M10/44H01M10/0525H01M10/42 主分类号 H01M10/44
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 0
引用专利数量 3 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN111554989A、CN111342128A、US2018375154A1 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 苏州极闪控电信息技术有限公司 当前专利权人 苏州极闪控电信息技术有限公司
发明人 陈来宾 第一发明人 陈来宾
地址 江苏省苏州市虎丘区竹园路209号4号楼17层1709-7工位(集群登记) 邮编 215000
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省苏州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
北京天盾知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
孙倩倩
摘要
本发明提供了一种锂离子电池的多段化成方法,所述多段化成方法包括:向电池中注入第一电解液,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,充电至第一预定电压后,在第一预定电压下进行恒压充电,所述第一预定电压与;注入第二电解液,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,充电至第二预定电压后,在第二预定电压下进行恒压充电;注入第三电解液,所述第三电解液的添加剂为二甲亚砜,充电至第三预定电压后,在第三预定电压下进行恒压充电;其特征在于,所述第一、第二、第三预定电压分别与第一、第二、第三电解液中的添加剂的含量有关;本发明的多段化成方法,能够准确定位合适的化成电压,得到性能稳定的锂离子电池。
  • 摘要附图
    一种锂离子电池的多段化成方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-10-11 授权
2 2021-01-26 实质审查的生效 IPC(主分类): H01M 10/44 专利申请号: 202011138224.0 申请日: 2020.10.22
3 2021-01-08 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种锂离子电池的多段化成方法,所述多段化成方法包括:
1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一 电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为14%;
2)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压为3.49V;
3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
4)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的25%,所述第二电解液中 的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量6%;
5)0.1C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压为3.61V;
6)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
7)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的15%,所述第三电解液中 的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为9%;
8)0.2C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压为3.84V;
9)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
10)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.3C进行充放电循环3次, 封口得到所述锂离子电池。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种锂离子电池的多段化成方法。

背景技术

[0002] 锂离子电池的化成工艺对于锂离子电池的性能具有较大的影响,而本领域中,对于添加剂的种类和含量对于化成工艺的参数的影响,现有技术中鲜有研究。本发明的研究人员发现,针对不同的添加剂,以及添加剂的含量范围,其化成电压满足特定的关系时,电池的化成效果能够得到极大的提高。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种锂离子电池的多段化成方法,所述多段化成方法包括:向电池中注入第一电解液,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,充电至第一预定电压后,在第一预定电压下进行恒压充电,所述第一预定电压与;注入第二电解液,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,充电至第二预定电压后,在第二预定电压下进行恒压充电;注入第三电解液,所述第三电解液的添加剂为二甲亚砜,充电至第三预定电压后,在第三预定电压下进行恒压充电;其特征在于,所述第一、第二、第三预定电压分别与第一、第二、第三电解液中的添加剂的含量有关;本发明的多段化成方法,能够准确定位合适的化成电压,得到性能稳定的锂离子电池。
[0004] 具体的方案如下:
[0005] 一种锂离子电池的多段化成方法,所述多段化成方法包括:
[0006] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯;
[0007] 2)恒流充电至第一预定电压;
[0008] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,所述第一预定电压=3.25+k*碳酸亚乙烯酯的体积百分含量,k=1.68;
[0009] 4)注入第二电解液,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯;
[0010] 5)恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.52+m*氯甲酸甲酯的体积百分含量,m=1.25;
[0011] 6)在第二预定电压下进行恒压充电;
[0012] 7)注入第三电解液,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜;
[0013] 8)恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.76+n*二甲亚砜的体积百分含量,n=0.86;
[0014] 9)在第三预定电压下进行恒压充电;
[0015] 10)在充电截止电压和放电截止电压之间进行充放电循环若干次,封口得到所述锂离子电池。
[0016] 进一步的,所述第一电解液中,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为12‑16%。
[0017] 进一步的,所述第二电解液中,氯甲酸甲酯的体积百分含量5‑8%。
[0018] 进一步的,所述第三电解液中,二甲亚砜的体积百分含量为8‑10%。
[0019] 进一步的,所述第一电解液占电解液总体积的60%;所述第二电解液占电解液总体积的25%;所述第三电解液占电解液总体积的15%。
[0020] 进一步的,所述充电截止电压为4.3V。
[0021] 进一步的,所述放电截止电压为2.8V。
[0022] 本发明具有如下有益效果:
[0023] 1)、申请人发现,三种添加剂以特定的顺序加入,分别在不同的电压下恒压成膜,能够起到更好的协同效果。
[0024] 2)、发明人首次发现,当添加剂的含量和恒压化成的电压存在相互联系,不同含量时的最优电压也不同,当添加剂的含量和恒压化成的电压满足本发明中的关系时,能够极好的提高成膜效果
[0025] 3)本发明的采用三种添加剂在特定的顺序下加入,并且通过多段式的恒压化成,能够下较短的时间内,获得极为稳定的SEI膜,具有广阔的工业应用前景。

实施方案

[0026] 本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述,但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。本发明中的正极活性材料为LiFe0.98Al0.01Mg0.01PO4/C,碳含量为材料总质量的3质量%,负极活性材料为质量比2:1的天然石墨和人造石墨的混合物;第一、第二和第二电解液的有机溶剂均为体积比2:1:1的EC,DEC和EMC的混合有机溶剂,电解质盐均为1mol/L的LiPF6。
[0027] 实施例1
[0028] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为12%;
[0029] 2)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.25+1.68*0.12=3.45V;
[0030] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0031] 4)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的25%,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量5%;
[0032] 5)0.1C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.52+1.25*0.05=3.58V;
[0033] 6)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0034] 7)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的15%,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为8%;
[0035] 8)0.1C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.76+0.86*0.08=3.83V;
[0036] 9)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0037] 10)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.2C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0038] 实施例2
[0039] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为16%;
[0040] 2)0.1C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.25+1.68*0.16=3.52V;
[0041] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0042] 4)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的25%,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量8%;
[0043] 5)0.2C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.52+1.25*0.08=3.62V;
[0044] 6)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0045] 7)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的15%,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为10%;
[0046] 8)0.2C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.76+0.86*0.1=3.85V;
[0047] 9)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0048] 10)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.5C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0049] 实施例3
[0050] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为14%;
[0051] 2)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.25+1.68*0.14=3.49V;
[0052] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0053] 4)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的25%,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量6%;
[0054] 5)0.1C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.52+1.25*0.07=3.61V;
[0055] 6)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0056] 7)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的15%,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为9%;
[0057] 8)0.2C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.76+0.86*0.09=3.84V;
[0058] 9)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0059] 10)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.3C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0060] 对比例1
[0061] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为14%;
[0062] 2)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.25+1.68*0.14=3.49V;
[0063] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0064] 4)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的40%,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量6%;
[0065] 5)0.1C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.52+1.25*0.07=3.61V;
[0066] 6)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0067] 7)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.3C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0068] 对比例2
[0069] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为14%;
[0070] 2)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.25+1.68*0.14=3.49V;
[0071] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0072] 4)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的40%,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为9%;
[0073] 5)0.2C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.76+0.86*0.09=3.84V;
[0074] 6)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0075] 7)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.3C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0076] 对比例3
[0077] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为14%;
[0078] 2)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的25%,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量6%;
[0079] 3)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的15%,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为9%;
[0080] 4)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.25+1.68*0.14=3.49V;
[0081] 5)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0082] 6)0.1C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.52+1.25*0.07=3.61V;
[0083] 7)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0084] 8)0.2C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.76+0.86*0.09=3.84V;
[0085] 9)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0086] 10)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.3C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0087] 对比例4
[0088] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为14%;
[0089] 2)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.25+1.68*0.14=3.49V;
[0090] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0091] 4)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的15%,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为9%;
[0092] 5)0.2C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.76+0.86*0.09=3.84V;
[0093] 6)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0094] 7)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的25%,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量6%;
[0095] 8)0.1C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.52+1.25*0.07=3.61V;
[0096] 9)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0097] 10)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.3C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0098] 对比例5
[0099] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为14%;
[0100] 2)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.25V;
[0101] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0102] 4)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的25%,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量6%;
[0103] 5)0.1C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.52V;
[0104] 6)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0105] 7)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的15%,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为9%;
[0106] 8)0.2C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.76V;
[0107] 9)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0108] 10)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.3C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0109] 对比例6
[0110] 1)向电池中注入第一电解液,所述第一电解液占电解液总体积的60%,所述第一电解液中的添加剂为碳酸亚乙烯酯,碳酸亚乙烯酯的体积百分含量为14%;
[0111] 2)0.05C恒流充电至第一预定电压,所述第一预定电压=3.55V;
[0112] 3)在第一预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0113] 4)注入第二电解液,所述第二电解液占电解液总体积的25%,所述第二电解液中的添加剂为氯甲酸甲酯,氯甲酸甲酯的体积百分含量6%;
[0114] 5)0.1C恒流充电至第二预定电压,所述第二预定电压=3.70V;
[0115] 6)在第二预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0116] 7)注入第三电解液,所述第三电解液占电解液总体积的15%,所述第三电解液中的添加剂为二甲亚砜,二甲亚砜的体积百分含量为9%;
[0117] 8)0.2C恒流充电至第三预定电压,所述第三预定电压=3.90V;
[0118] 9)在第三预定电压下进行恒压充电,直至充电电流低于0.01C;
[0119] 10)在充电截止电压4.3V和放电截止电压2.8V之间以0.3C进行充放电循环3次,封口得到所述锂离子电池。
[0120] 测试及结果
[0121] 测试实施例1‑3和对比例1‑6的电池,在以0.5C的倍率循环200次和400次,结果见表1。由表1可见,当添加剂缺少某一种,或者是调整添加顺序时,对于电池的稳定性影响很大,并且特定的化成电压对于电池的稳定性也存在较大的影响。经过本发明的方法活化后,以特定的顺序加入,并且特定的电压下恒压化成,循环保持率得到极大的提高。
[0122] 表1
[0123]  200次(%) 400次(%)
实施例1 99.4 97.9
实施例2 99.3 97.7
实施例3 99.6 98.2
对比例1 96.7 94.7
对比例2 97.7 95.3
对比例3 97.4 96.2
对比例4 97.9 96.3
对比例5 98.0 96.8
对比例6 97.8 96.5
[0124] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。
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