一种高低温锂离子电池的化成方法

摘要

本发明提供了一种高低温锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池的电解液中包含添加剂，所述添加剂包括甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)和苯砜(PS)三种添加剂的组合，其中甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.2-2.4体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.8-2.0体积％；苯砜(PS)的含量为0.8-1体积％；所述化成方法包括低温化成步骤和高温化成步骤，经过本发明的化成方法得到的电池，具有良好的高温循环性能以及低温循环性能。

权利要求

1.一种高低温锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池的电解液中包含添加剂，所述添加剂包括甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)和苯砜(PS)三种添加剂的组合，其中甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.2-2.4体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.8-2.0体积％；苯砜(PS)的含量为0.8-1体积％；所述化成方法包括：

1)将组装好的电芯放入电池壳体中，然后注入电解液，静置；

2)小电流恒流充电至充电截止电压；

3)降低电池温度至第一预定温度，所述第一预定温度为-5～5℃；

4)在充电截止电压和第一预定电压之间进行小电流恒流充放电循环；

5)放电至第二预定电压；

6)调整电池温度至第二预定温度，所述第二预定温度为40-50℃；

7)在第二预定电压和放电截止电压之间进行小电流恒流充放电循环；

8)调整电池至室温，在充电截止电压和放电截止电压之间恒流充放电循环若干次；

9)抽真空，封口。

2.如上述权利要求所述的化成方法，所述充电截止电压为4.30V；所述放电截止电压为

2.70V。

3.如上述权利要求所述的化成方法，步骤2，4，7中的所述小电流为0.01-0.02C。

4.如上述权利要求所述的化成方法，其中第一预定电压为4.10-4.15V；第二预定电压为2.85-2.95V。

5.如上述权利要求所述的方法，所述电解液中的有机溶剂由DMC，EC和PC组成。

6.如上述权利要求所述的方法，甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.3体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.9体积％；苯砜(PS)的含量为0.9体积％。

7.如上述权利要求所述的方法，所述电池的正极为钴酸锂，负极为天然石墨。

说明书

一种高低温锂离子电池的化成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高低温锂离子电池的化成方法。

背景技术

[0002] 面对目前复杂的电池使用环境，电池经常在高温和低温状态下交替使用，而目前的添加剂大多分为高温添加剂和低温添加剂两种，适合高温使用的锂离子电池往往低温性能较差，反之亦然，因此，需要研究一种新的电池，能够同时在高温和低温环境下具有良好的表现性能。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种高低温锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池的电解液中包含添加剂，所述添加剂包括甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)和苯砜(PS)三种添加剂的组合，其中甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.2-2.4体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.8-2.0体积％；苯砜(PS)的含量为0.8-1体积％；所述化成方法包括低温化成步骤和高温化成步骤，经过本发明的化成方法得到的电池，具有良好的高温循环性能以及低温循环性能。具体的方案如下：

[0004] 一种高低温锂离子电池的化成方法，所述锂离子电池的电解液中包含添加剂，所述添加剂包括甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)和苯砜(PS)三种添加剂的组合，其中甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.2-2.4体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.8-2.0体积％；苯砜(PS)的含量为0.8-1体积％；所述化成方法包括：

[0005] 1)将组装好的电芯放入电池壳体中，然后注入电解液，静置；

[0006] 2)小电流恒流充电至充电截止电压；

[0007] 3)降低电池温度至第一预定温度，所述第一预定温度为-5～5℃；

[0008] 4)在充电截止电压和第一预定电压之间进行小电流恒流充放电循环；

[0009] 5)放电至第二预定电压；

[0010] 6)调整电池温度至第二预定温度，所述第二预定温度为40-50℃；

[0011] 7)在第二预定电压和放电截止电压之间进行小电流恒流充放电循环；

[0012] 8)调整电池至室温，在充电截止电压和放电截止电压之间恒流充放电循环若干次；

[0013] 9)抽真空，封口。

[0014] 进一步的，其中第一预定电压为4.10-4.15V；第二预定电压为2.85-2.95V。

[0015] 进一步的，所述充电截止电压为4.30V；所述放电截止电压为2.70V。

[0016] 进一步的，步骤2，4，7中的所述小电流为0.01-0.02C。

[0017] 进一步的，所述电解液中的有机溶剂由DMC，EC和PC组成。

[0018] 进一步的，甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.3体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.9体积％；苯砜(PS)的含量为0.9体积％。

[0019] 进一步的，所述电池的正极为钴酸锂，负极为天然石墨。

[0020] 本发明具有如下有益效果：

[0021] 1)、本发明的发明人发现，将添加剂甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)和苯砜(PS)以特定的含量组合，能够同时提高电池的高温性能和低温性能。

[0022] 2)、电解液溶剂中含有DMC，能够使电解液具有较好的导电性能，提高低温性能，而PC溶剂与添加剂具有较好的共溶性，提高添加剂在电解液中的相容性。

[0023] 3)、发明人发现，在该电解液体系下，使用在高压下的低温小电流循环，以及在低压下的高温小电流循环，能够进一步的有助于该电解液体系在电池中形成稳定的SEI膜。

具体实施方式

[0024] 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。

[0025] 提供的正极的活性材料为LiCoO2；电解液包括1M的六氟磷酸锂，体积比1:2:1的DMC+EC+PC；负极的活性材料为天然石墨负极。

[0026] 实施例1

[0027] 1)将组装好的电芯放入电池壳体中，然后注入电解液，其中甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.2体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.8体积％；苯砜(PS)的含量为0.8体积％，静置2h；

[0028] 2)0.01C恒流充电至4.30V；

[0029] 3)降低电池温度至-5℃；

[0030] 4)在4.30V和4.10V之间以0.01C恒流充放电循环5次；

[0031] 5)0.02C放电至2.85V；

[0032] 6)调整电池温度至40℃；

[0033] 7)在2.85V和2.70V之间以0.01C恒流充放电循环5次；

[0034] 8)调整电池至25℃，在4.30V和2.70V之间0.2C恒流充放电循环3次；

[0035] 9)抽真空，封口。

[0036] 实施例2

[0037] 1)将组装好的电芯放入电池壳体中，然后注入电解液，其中甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.4体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为2.0体积％；苯砜(PS)的含量为1体积％，静置2h；

[0038] 2)0.02C恒流充电至4.30V；

[0039] 3)降低电池温度至5℃；

[0040] 4)在4.30V和4.15V之间以0.02C恒流充放电循环5次；

[0041] 5)0.02C放电至2.95V；

[0042] 6)调整电池温度至50℃；

[0043] 7)在2.95V和2.70V之间以0.02C恒流充放电循环5次；

[0044] 8)调整电池至25℃，在4.30V和2.70V之间0.2C恒流充放电循环3次；

[0045] 9)抽真空，封口。

[0046] 实施例3

[0047] 1)将组装好的电芯放入电池壳体中，然后注入电解液，其中甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.3体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.9体积％；苯砜(PS)的含量为0.9体积％，静置2h；

[0048] 2)0.01C恒流充电至4.30V；

[0049] 3)降低电池温度至0℃；

[0050] 4)在4.30V和4.10V之间以0.01C恒流充放电循环5次；

[0051] 5)0.02C放电至2.9V；

[0052] 6)调整电池温度至45℃；

[0053] 7)在2.9V和2.70V之间以0.02C恒流充放电循环5次；

[0054] 8)调整电池至25℃，在4.30V和2.70V之间0.2C恒流充放电循环3次；

[0055] 9)抽真空，封口。

[0056] 对比例1

[0057] 1)将组装好的电芯放入电池壳体中，然后注入电解液，其中甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为2.3体积％，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)的含量为1.9体积％；苯砜(PS)的含量为0.9体积％，静置2h；

[0058] 2)在4.30V和2.70V之间0.2C恒流充放电循环3次；

[0059] 3)抽真空，封口。

[0060] 对比例2

[0061] 所述电解液中仅含有甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)作为添加剂，含量为2.3体积％，其他工艺参数与实施例3相同。

[0062] 对比例3

[0063] 所述电解液中仅含有碳酸乙烯亚乙酯(VEC)作为添加剂，含量为1.9体积％，其他工艺与实施例3相同。

[0064] 对比例4

[0065] 所述电解液中苯砜(PS)作为添加剂，含量为0.9体积％，其他工艺与实施例3相同。

[0066] 对比例5

[0067] 所述电解液中仅含有甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)和碳酸乙烯亚乙酯(VEC)作为添加剂，含量与实施例3相同，其他工艺参数与实施例3相同。

[0068] 对比例6

[0069] 所述电解液中仅含有苯砜(PS)和碳酸乙烯亚乙酯(VEC)作为添加剂，含量与实施例3相同，其他工艺参数与实施例3相同。

[0070] 对比例7

[0071] 所述电解液中仅含有甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)和苯砜(PS)作为添加剂，含量与实施例3相同，其他工艺参数与实施例3相同。

[0072] 实验与数据

[0073] 按照实施例1-3和对比例1-7的化成方法分别得到的电池，分别在零下5℃和45℃下充放电循环100次，测试容量保持率，结果见下表。本发明的电池在低温和高温环境下均有较高的循环寿命，由对比例2-7可见，两种添加剂混合后的效果并未得到明显改善，甚至低于单一添加剂的效果，而三种添加剂共同添加后，高低温循环寿命得到明显改善，并且化成方式对于提高寿命性能也具有显著影响。

[0074] 表1

[0075]  低温(％) 高温(％)
实施例1 88.5 95.6
实施例2 89.1 96.3
实施例3 89.6 97.2
对比例1 86.1 93.9
对比例2 77.1 92.6
对比例3 83.2 84.3
对比例4 81.9 82.5
对比例5 79.8 90.1
对比例6 82.9 83.1
对比例7 80.2 89.4

[0076] 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。