一种可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法与流程

一种可耐95
℃
超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法
技术领域
1.本发明属于锂电池技术领域，尤其是涉及一种可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法。


背景技术：

2.随着全球环境温度日益上升，室外汽车内的温度也日益上升，为防止车载电池出现高温胀气、爆裂等情形，故许多车载高温应用电池应运而生。如胎压计、汽车启动电源等这类产品都对电池耐高温性能有很高要求，要求其电池的耐高温性能至少为85℃以上，特别是对胎压计产品的电池有着明确的国标要求，需要其在95℃的高温下，6h不胀气(胎压计行业标准)。
3.目前车载高温应用电池主要为锂电池，而市场上常见的锂电池主要有钴酸锂电池、镍钴锰酸锂电池、磷酸铁锂电池。其中以磷酸铁锂电池相对耐高温性能最好，但受材料特性限制，业内主要通过在电解液中添加耐高温添加剂进行改善，但是此种方案最大极限只能实现耐85℃、24h高温存储，在更高温度下电解液中电解质lipf6会继续与电池内部痕量水发生反应产生hf气体，电池呈现胀气现象，严重影响电池的使用寿命，易造成安全隐患。因此，研发一种耐高温性能更加优异的锂电池显得尤为重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法，主要通过对磷酸铁锂电池的生产工艺做出调整，使电池在95℃的温度下、24-48h达到不胀气的耐高温性能。
5.高温电解液中电解质lipf6与电池内部化成后残留痕量水反应生成hf气体。其反应式如下：
6.lipf6→
lif+pf5，pf5+h2o
→
pof3+2hf
↑
7.为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
8.本发明提供了一种可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法，包括以下步骤：
9.第一步：注液后电芯正常上柜预化，保留气囊，预充电15-25％；
10.第二步：下柜在封装设备上进行一次抽气，然后预封装；此工序可排除预化sei膜形成过程的极化产物，sei膜形成更稳定，有利于高温存储；
11.第三步：再次上柜预化成，恒流充电一段时间后，再改用恒流恒压充电至0.02c截止；
12.第四步：将化成完成后的电芯放入85-90℃的高温环境下进行老化，老化时间20-24h；
13.第五步：将高温老化完成后的电芯进行二次封装抽气，通过二封抽气工序将生成的气体全部抽出后再完成最后一道封装，使电池内部呈现无气全封闭状态。
14.本发明中，第一步预充电的方法为：采用0.1c恒流充电100-150min，上限电压设置为4.0v。
15.本发明中，第三步再次预化成，用0.1c恒流充电100-150min后，再改用0.2c恒流恒压充电至0.02c截止，上限电压均设置为4.0v。
16.本发明第四步中的高温老化工艺会产生一定的极化产物，会一定程度降低正极克容量发挥，损伤1.5-2.5％容量，采用此工艺生产要在设计初期需要增加一个容量损失系数，克容量设计按降低1.5-2.5％计算，优选2％。
17.本发明主要在现有方案基础上在两次预化成后，保留气囊下增加一道85-90℃烘烤老化工艺，将电池内部的痕量水继续反应掉，然后通过二封抽气将产生的气体全部抽出，后续再做高温存放就不会再大量产生hf气体了。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
19.1、电池可在95℃高温下存储24-48h不胀气；
20.2、不需要新增任何设备设施、只是将现有老化工艺温度提升，进行二次封装抽气，方法简单可行。
具体实施方式
21.下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。
22.实施例
23.本实施例一种可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法，包括以下步骤：
24.第一步：注液后电芯正常上柜预化，保留气囊，预充电20％，预充方法0.1c恒流充电120min，上限电压设置4.0v；
25.第二步：下柜在封装设备上进行一次抽气，然后预封装；
26.第三步：再次上柜预化成，0.1c恒流充电120min，上限电压设置4.0v，0.2c恒流恒压充电400min，0.02c截止，上限电压设置4.0v；
27.第四步：将化成完成后的电芯放入85℃的高温环境下进行老化，老化时间20-24h；
28.第五步：将高温老化完成后的电芯进行二次封装抽气，通过二封抽气工序将生成的气体全部抽出后再完成最后一道封装，使电池内部呈现无气全封闭状态。
29.根据本实施例一种可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法制备100片型号为501856-3.2v-250mah的磷酸铁锂电池。
30.对比例
31.对比例设计了一种常规磷酸铁锂电池的制备方法，其具体步骤如下：
32.第一步：注液后电芯上柜预化，0.1c恒流充电240min，上限电压设置4.0v，0.2c恒流恒压充电400min，0.02c截止，上限电压设置4.0v；
33.第二步：将化成完成后的电芯放入高温60℃环境下进行老化，老化时间20-24h；
34.第三步：将高温老化完成后的电芯进行封装抽气，通过封装抽气工序将生成的气体全部抽出后完成最后一道封装，电池内部呈现无气全封闭状态。
35.根据对比例所述的磷酸铁锂制作方法制备100片3.2v-250mah的磷酸铁锂电池。
36.性能检测
37.在实施例和对比例制备3.2v-250mah的磷酸铁锂电池中各选出60片合格的电池进
行耐高温性能测试，将实施例和对比例中的60片电池皆平均分成4份，每份15片，并分别在不同的温度和时间下进行耐高温性能测试，测试条件以及测试结果如表1所示。
38.表1实施例和对比例制备的磷酸铁锂电池的耐高温性能测试
[0039][0040]
根据表1中的耐高温性能测试结果可知，本实施例工艺制备的磷酸铁锂电池相比于对比例在95℃存48h仍不胀气，说明在本发明的工艺方法和条件下制备的锂电池的耐高温性能远远高于现有技术中制备的锂电池的耐高温性能。


技术特征：
1.一种可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：注液后电芯正常上柜预化，保留气囊，预充电15-25％；第二步：下柜在封装设备上进行一次抽气，然后预封装；第三步：再次上柜预化成，恒流充电一段时间后，再改用恒流恒压充电至0.02c截止；第四步：将化成完成后的电芯放入85-90℃的高温环境下进行老化，老化时间20-24h；第五步：将高温老化完成后的电芯进行二次封装抽气，通过二封抽气工序将生成的气体全部抽出后再完成最后一道封装，使电池内部呈现无气全封闭状态。2.根据权利要求1所述的可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法，其特征在于所述第一步预充电的方法为：采用0.1c恒流充电100-150min，上限电压设置为4.0v。3.根据权利要求1所述的可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法，其特征在于所述第三步再次预化成，用0.1c恒流充电100-150min后，再改用0.2c恒流恒压充电至0.02c截止，上限电压均设置为4.0v。

技术总结
本发明提供了一种可耐95℃超高温存储的磷酸铁锂电池的制作方法。该方法包括以下步骤：第一步，注液后电芯正常上柜预化，保留气囊，预充电15-25％；第二步，下柜在封装设备上进行一次抽气，然后预封装；此工序可排除预化SEI膜形成过程的极化产物，SEI膜形成更稳定，有利于高温存储；第三步，再次上柜预化成，恒流充电一段时间后，再改用恒流恒压充电至0.02C截止；第四步，将化成完成后的电芯放入85-90℃的高温环境下进行老化，老化时间20-24h；第五步，将高温老化完成后的电芯进行二次封装抽气，通过二封抽气工序将生成的气体全部抽出后再完成最后一道封装，使电池内部呈现无气全封闭状态。该方法制备的磷酸铁锂电池具有在95℃、24-48h不胀气的耐高温性能。48h不胀气的耐高温性能。


技术研发人员：李齐云 欧迎春
受保护的技术使用者：中山市世豹新能源有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/23