开云优惠体育网页版入口

专利名称：一种钠离子电池及其化成方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410034411.6

专利申请（专利权）人：四川兴储能源开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：四川省自贡市沿滩区板仓工业园区东环路19号

专利发明（设计）人：发明人:陈晶晶,韩勋建,宋春华,韩征明,杜兴华,雷玉琪,谭坤,朱剑华,张美勇

专利摘要：本发明公开了一种钠离子电池及其化成方法，涉及钠离子电池技术领域，包括如下步骤：电池常温静置和高温静置一段时间后，在化成压力和化成温度下对电池进行五次阶梯式充电，根据第一充电条件对钠离子电池进行持续恒流充电达到第一化成阶段；静置第一预设时长；根据第二充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第二化成阶段；静置第二预设时长；根据第三充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第三化成阶段；静置第三预设时长；根据第四充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第四化成阶段；静置第四预设时长；根据第五充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第五化成阶段。本发明缩减钠离子电池化成总时长，同时提高SIE膜形成质量、提升电池性能。

主权利要求：
1.一种钠离子电池的化成方法，其特征在于，钠离子电池的电芯注液常温静置和高温静置设定时间后，在化成压力和化成温度下对电池进行五次阶梯式充电，五次阶梯式充电包括如下步骤：步骤H1、根据第一充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第一化成阶段；第一充电条件为达到第一充电电流，第一充电电流为0.01C～0.02C，第一化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第一SOC；
步骤H2、静置第一预设时长，第一预设时长为2～5min；
步骤H3、在静置达到第一预设时长后，根据第二充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第而化成阶段；第二充电条件为达到第二充电电流，第二充电电流为0.02C～0.03C；第二化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第二SOC；
步骤H4、静置第二预设时长，第二预设时长为1～5min；
步骤H5、静置第二预设时长后，根据第三充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第而化成阶段；第三充电条件为达到第三充电电流，第三充电电流为0.03C～0.05C；第三化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第三SOC；
步骤H6、静置第三预设时长，第三预设时长为1～5min；
步骤H7、静置第三预设时长后，根据第四充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第而化成阶段；第四充电条件为达到第四充电电流，第四充电电流为0.1C～0.15C；第四化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第四SOC；
步骤H8、静置第四预设时长，第四预设时长为1～5min；
步骤H9、在静置达到第四预设时间段后，根据第五充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第而化成阶段；第五充电条件为达到第五充电电流，第五充电电流为0.33C～0.5C；
第五化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第五SOC；
静置第五预设时长，化成结束。
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池的化成方法，其特征在于，常温静置温度均为
25±5℃，常温静置均时间为6～8h。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池的化成方法，其特征在于，高温静置温度为45±5℃，高温静置时间均为8～16h。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池的化成方法，其特征在于，化成压力均为300～600kgf。
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池的化成方法，其特征在于，化成温度均为30～
45℃。
6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池的化成方法，其特征在于，步骤H1中，第一SOC为1.0％～2.0％；
步骤H3中，第二SOC为2.0％～3.0％；
步骤H5中，第三SOC为3.0％～5.0％；
步骤H7中，第四SOC为20.0％～30.0％；
步骤H9中，第五SOC为15.0％～20.0％。
7.根据权利要求6所述的一种钠离子电池的化成方法，其特征在于，第一SOC为1％，第二SOC为2％，第三SOC为5％，第四SOC为20％，第五SOC为15％。
8.一种钠离子电池，其特征在于，采用如权利要求1至7中任一项所述的一种钠离子电池的化成方法制备得到。 说明书 : 一种钠离子电池及其化成方法技术领域[0001] 本发明涉及钠离子电池技术领域，更具体的是涉及钠离子电池及其化成方法技术领域。背景技术[0002] 钠离子电池由于具有成本低、安全性能好、低温性能佳、循环寿命长等优点，被认为是未来替代锂离子电池广泛应用于储能领域的二次电池。当前，在钠离子电池生产制造中，为了保证形成更良好稳定的SEI膜，电池化成采用前期小倍率电流、然后阶梯式充电至100%SOC的方式，这使得整个化成周期较长，形成的SEI膜厚度一致性较差，内阻增加明显，且化成过程产生更多的气体，导致界面析钠的风险提高，最终制造的电池首效容量较低，循环性能和存储性能较差，另外较长的化成工序生产的周期也降低了生产效率，提高了制造成本。因此，如何优化化成工艺，提升钠离子电池的性能及生产效率是亟待解决的技术问题。发明内容[0003] 本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种钠离子电池及其化成方法。旨在缩减钠离子电池化成总时长，同时提高SIE膜形成质量、提升电池性能。[0004] 本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：[0005] 本发明的第一个方面提供一种钠离子电池的化成方法，钠离子电池的电芯注液常温静置和高温静置设定时间后，在化成压力和化成温度下对电池进行五次阶梯式充电，五次阶梯式充电包括如下步骤：[0006] 步骤H1、根据第一充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第一化成阶段；第一充电条件为达到第一充电电流，第一化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第一SOC；[0007] 步骤H2、静置第一预设时长；[0008] 步骤H3、在静置达到第一预设时长后，根据第二充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第而化成阶段；第二充电条件为达到第二充电电流；第二化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第二SOC；[0009] 步骤H4、静置第二预设时长；[0010] 步骤H5、静置第二预设时长后，根据第三充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第而化成阶段；第三充电条件为达到第三充电电流；第三化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第三SOC；[0011] 步骤H6、静置第三预设时长；[0012] 步骤H7、静置第三预设时长后，根据第四充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第而化成阶段；第四充电条件为达到第四充电电流；第四化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第四SOC；[0013] 步骤H8、静置第四预设时长；[0014] 步骤H9、在静置达到第四预设时间段后，根据第五充电条件对钠离子电池持续恒流充电达到第而化成阶段；第五充电条件为达到第五充电电流；第五化成阶段为钠离子电池的SOC值达到第五SOC；[0015] 静置第五预设时长，化成结束。[0016] 具体来说，钠离子电池的化成过程旨在形成质量优良的SEI膜，而SEI膜的质量与化成工艺中的温度、充电倍率、充电时间、充电深度等因素紧密相关。理论上，在钠离子电池首次化成期间，钠离子电池的主材与电解液之间首先形成的是无机层。无机层的形成是一个双电子反应过程，这使得无机层变得致密，能够有效地隔离电解液与主材的直接接触，从而防止电解液进一步还原分解。[0017] 本方案中，钠离子电池的电芯注液常温加高温静置设定时间后，在化成压力和化成温度下对钠离子电池进行五次阶梯式充电。缩减钠离子电池化成总时长，同时提高SIE膜形成质量、提升离子电池性能。[0018] 在一个实施方式中，常温静置温度均为25±5℃，常温静置时间为6～8h。[0019] 具体来说，常温静置温度为25±5℃，例如20℃、25℃或30℃等；静置时间为6～8h，例如6h、7h或8h等。[0020] 在一个实施方式中，高温静置温度为45±5℃，高温静置时间均为8～16h。[0021] 具体来说，高温静置温度45±5℃，例如40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃等；高温静置时间为8～16h，例如8h、12h或16h等。[0022] 其中，在静置过程中，优选常温和高温静置温度和时长的组合方式为：常温静置温度为25℃，常温静置时间为6h，高温静置温度45℃，高温静置时间为12h。[0023] 在一个实施方式中，化成压力均为300～600kgf。[0024] 具体来说，化成压力为300～600kgf，例如300kgf、400kgf、500kgf或600kgf等。[0025] 在一个实施方式中，化成温度均为30～45℃。[0026] 具体来说，化成温度均为30～45℃，例如30℃、35℃、40℃、50℃，优选的化成温度为30℃。[0027] 在一个实施方式中，步骤H1中，第一充电电流为0.01C～0.02C；步骤H3中，第二充电电流为0.02C～0.03C；步骤H5中，第三充电电流为0.03C～0.05C；步骤H7中，第四充电电流为0.1C～0.15C；步骤H9中，第五充电电流为0.33C～0.5C。[0028] 具体来说，第一充电电流到第五充电电流的优选组合方式为：第一充电电流为0.01C，第二充电电流为0.02C，第三充电电流为0.05C，第四充电电流为0.10C，第五充电电流为0.33C。[0029] 在一个实施方式中，步骤H1中，第一SOC为1.0％～2.0％；步骤H3中，第二SOC为2.0％～3.0％；步骤H5中，第三SOC为3.0％～5.0％；步骤H7中，第四SOC为20.0％～30.0％；步骤H9中，第五SOC为15.0％～20.0％。[0030] 具体来说，化成初期采用极小电流，后续阶梯式方式充电，每个阶段均结合较低SOC控制，不仅可以得到高质量的SEI膜，而且可以极大缩短化成时间，降低生产成本，同时还可以对对多种型号钠离子电池采用，具有通用性强和化成效果良好的优点。[0031] 在一个实施方式中，第一SOC为1％，第二SOC为2％，第三SOC为5％，第四SOC为20％，第五SOC为15％。[0032] 具体来说，第一SOC到第五SOC的优选组合方式为：第一SOC为1％，第二SOC为2％，第三SOC为5％，第四SOC为20％，第五SOC为15％。[0033] 在一个实施方式中，步骤H2中，第一预设时长为2～5min；步骤H4中，第二预设时长为1～5min；步骤H6中，第三预设时长为1～5min；步骤H8中，第四预设时长为1～5min。[0034] 具体来说，对钠离子电池每一充电阶段完成充电后进行短暂静置，可以使钠离子电池性能的稳定性得以保证，进而提高钠离子电池性能的一致性。[0035] 第一预设时长到第五预设时长的优选组合方式为：第一预设时长为2min，第二预设时长为1min，第三预设时长为1min，第四预设时长为1min。[0036] 本发明的第二个方面提供一种钠离子电池，采用上述一种钠离子电池的化成方法制备得到。[0037] 本发明的有益效果如下：[0038] 本发明设计合理，在对钠离子电池进行化成时，采用阶梯式式充电方式进行化成，主要有以下增益效果：[0039] 1、减少了化成总充电时间同时降低电池整体充电深度（电池荷电状态SOC为充电深度），减少电池化成过程产气量，提高了电池内部隔膜与负极的均匀接触面积，从而增强了钠离子的导电率。[0040] 2、在第一、二和三化成充电阶段中，缩短小电流的充电时间，减少了负极界面上形成的无机层的厚度，提高了钠离子与电子交换的速率，增强了SEI界面膜的钠离子传输能力。[0041] 3、在第四和五化成充电阶段中，通过增加高倍率充电，形成了多孔的有机层，有机层内可以存储电解液，促进了钠离子的传输速率。[0042] 4、本发明提供的化成方法中，在不对钠离子电池进行抽真空负压、热压及电压限制等手段的化成情况下，可形成高质量的SEI膜，使得电池内阻较小、能量密度高、电池容量和首效较高、循环胀气率较低，从而使电池循环性能和高温存储性能提高。[0043] 5、本发明提供的化成方法化成时间短，极大的降低了生产成本，可对多种型号钠离子电池采用，具有通用性强和化成效果良好的优点。附图说明[0044] 图1是本发明一种钠离子电池化成方法的流程示意图。[0045] 图2是采用本发明实施例1提供的钠离子电池化成方法化成后的钠离子电池满充拆解后的负极极片界面图。[0046] 图3是采用本发明实施例1提供的钠离子电池化成方法完成化成后的钠离子电池电压电流时间图。[0047] 图4是采用本发明实施例1提供的钠离子电池化成方法进行化成后的钠离子电池内阻变化图。[0048] 图5是采用本发明实施例1提供的钠离子电池化成方法进行化成后的钠离子电池的高低温性能曲线图。[0049] 图6是采用本发明实施例1提供的钠离子电池化成方法进行化成后的钠离子电池的循环性能曲线图。具体实施方式[0050] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0051] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0052] 实施例1[0053] 如图1所示，本实施例提供一种钠离子电池的化成方法：包括如下步骤：[0054] 第一步、选取外观良好且已完成注液、常温加高温静置未化成的钠离子电池；[0055] 第二步、以0.01C电流(电流0.13A)对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到1％时(容量0.13Ah)，即充电60min，停止充电；[0056] 第三步、静置2min；[0057] 第四步、在静置2min后，继续以0.02C电流(电流0.26A)对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到2％时(容量0.26Ah)，即充电60min，停止充电；[0058] 第五步、静置1min；[0059] 第六步、在静置1min后，继续以0.05C电流(电流0.65A)对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到5％时(容量0.65Ah)，即充电60min，停止充电；[0060] 第七步、静置1min；[0061] 第八步、在静置1min后，继继续以0.1C电流(电流1.3A)对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到20％时(容量2.6Ah)，即充电120min，停止充电；[0062] 第九步、静置1min；[0063] 第十步、在静置1min后，继继续以0.33C电流(电流4.29A)对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到15％时(容量1.56Ah)，即充电22min，停止充电；[0064] 第九步、完成对该钠离子电池的化成。[0065] 在完成对该钠离子电池的化成后，对其分容后满充拆解并观察负极极片界面情况，此外对后续工序的内阻变化、高低温性能和循环性能进行测试。其中，负极极片界面如2所示，电压电流时间如图3所示，高低温性能如图5所示，循环性能如图6所示。[0066] 与当前常用的化成满充方式(充电至100％）对比，本发明实施例1的化成总时间比化成满充方式极大缩减，且采用本发明实施的钠离子电池化成方法进行化成的钠离子电池界面良好，内阻变化。叩臀滦阅芗把沸阅懿皇苡跋，即钠离子电池的稳定性好。[0067] 通过采用本发明实施例公开的钠离子电池化成方法进行化成，可以有效缩短化成时间，降低生产成本，可对多种型号钠离子电池采用，通用性强，钠离子电池性能稳定，化成效果良好。[0068] 实施例2[0069] 如图1所示，本实施例提供一种钠离子电池的化成方法：包括如下步骤：[0070] 第一步、选取外观良好且已完成注液、常温加高温静置未化成的钠离子电池；[0071] 第二步、以0.02C电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到2％时，即充电60min，停止充电；[0072] 第三步、静置5min；[0073] 第四步、在静置5min后，继续以0.03电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到3％时，即充电60min，停止充电；[0074] 第五步、静置5min；[0075] 第六步、在静置,5min后，继续以0.05C电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到5％时，即充电60min，停止充电；[0076] 第七步、静置5min；[0077] 第八步、在静置5min后，继继续以0.15C电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到30％时，即充电120min，停止充电；[0078] 第九步、静置5min；[0079] 第十步、在静置5min后，继继续以0.5C电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到20％时，即充电22min，停止充电；[0080] 第九步、完成对该钠离子电池的化成。[0081] 具体来说，在完成对该钠离子电池的化成后，对其分容后满充拆解并观察负极极片界面情况，此外对后续工序的内阻变化、高低温性能和循环性能进行测试。其中，负极极片界面、电压电流时间、高低温性能、循环性能与实施例1类似，在此不在赘述。[0082] 与当前常用的化成满充方式(充电至100％）对比，本发明实施例2的化成总时间比化成满充方式极大缩减，且采用本发明实施的钠离子电池化成方法进行化成的钠离子电池界面良好，内阻变化。叩臀滦阅芗把沸阅懿皇苡跋，即钠离子电池的稳定性好。[0083] 实施例3[0084] 如图1所示，本实施例提供一种钠离子电池的化成方法：包括如下步骤：[0085] 第一步、选取外观良好且已完成注液、常温加高温静置未化成的钠离子电池；[0086] 第二步、以0.015C电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到1.5％时，即充电60min，停止充电；[0087] 第三步、静置3min；[0088] 第四步、在静置3min后，继续以0.025电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到2.5％时，即充电60min，停止充电；[0089] 第五步、静置3min；[0090] 第六步、在静置,3min后，继续以0.04C电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到4％时，即充电60min，停止充电；[0091] 第七步、静置2min；[0092] 第八步、在静置2min后，继继续以0.12C电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到25％时，即充电120min，停止充电；[0093] 第九步、静置3min；[0094] 第十步、在静置3min后，继继续以0.42C电流对钠离子电池进行充电，充电过程通过控制充电时间监测其SOC值，当SOC值达到18％时，即充电22min，停止充电；[0095] 第九步、完成对该钠离子电池的化成。[0096] 具体来说，在完成对该钠离子电池的化成后，对其分容后满充拆解并观察负极极片界面情况，此外对后续工序的内阻变化、高低温性能和循环性能进行测试。其中，负极极片界面、电压电流时间、高低温性能、循环性能与实施例1类似，在此不在赘述。[0097] 与当前常用的化成满充方式(充电至100％）对比，本发明实施例3的化成总时间比化成满充方式极大缩减，且采用本发明实施的钠离子电池化成方法进行化成的钠离子电池界面良好，内阻变化。叩臀滦阅芗把沸阅懿皇苡跋，即钠离子电池的稳定性好。

专利地区：四川

专利申请日期：2024-01-09

专利公开日期：2024-10-11

专利公告号：CN117855647B