技术领域
[0001] 本
发明涉及一种磷酸铁锂电池的化成方法，尤其是提升电池SEI成膜
稳定性的储能用方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法。
背景技术
[0002] 近年来，磷酸铁锂电池因其出色的安全性和经济性，在国内外各储能领域的应用越来越广泛，从发电侧、
电网侧和用户侧等不同方面均开展了示范应用和商业化。与此同时，市场上大多数储能用磷酸铁锂电池是从动
力电池领域发展而来，由于储能电池和动力电池的应用环境场景、使用方法和对电池的
循环寿命等要求等存在较大差异，因而需要开发一种适合储能领域应用的电池制备方法。
[0003] 在方形铝壳磷酸铁锂电池的化成工艺研究上，已有研究者研究了不同的化成方法对改善负极界面、材料表面成膜稳定性和循环寿命的影响，如
专利文献(CN107706461A)公开了一种动力
锂离子电池负压化成的方法。同时也有各种小
电流阶梯式充电化成方法的报道，如专利文献(CN104037456B)公开了一种磷酸铁锂电池快速化成工艺，其采用的方法是对电池进行小电流阶梯式充电活化，外加间歇脉冲放电，充电完成进行抽
真空放气。
[0004] 上述方法的应用取得了较好的效果，但也存在一定的局限性，大部分的化成制度比较复杂、工艺繁琐、生产效率低下，且未能针对储能电池的具体应用需求和使用制度进行化成工艺方法改进设计。如储能电池在实际使用过程中以恒功率方式进行充放电，充放电电流并非恒定且一直处于变化的过程中，将会导致在实际使用过程中出现SEI膜被
加速破坏和循环寿命下降等问题。为解决上述问题，本发明提供了一种新的储能用方形铝壳磷酸铁锂电池高温恒功率化成方法，具有针对性强、工艺简单等优势，可快速应用于储能用方形铝壳磷酸铁锂电池的制备。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有储能用铝壳磷酸铁锂电
池化成工艺和使用制度不匹配而导致电池性能下降的不足，提供一种更适合和实用性强的铝壳磷酸铁锂电池化成方法，以达到稳定SEI成膜、提高储能电池循环寿命和电性能的目的。
[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：
[0007] 一种储能用方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，其包括如下步骤：
[0008] (1)第一步，化成前预处理。首先将注液后的方形铝壳磷酸铁锂电池注液口进行塞胶钉处理，并将电池置于高温房中搁置，充分浸润极片并稳定后，拔胶钉，上高温化成柜并进行抽真空排气；
[0009] (2)第二步，恒功率化成。将预处理完毕的方形铝壳磷酸铁锂电池在高温和真空状态下进行电池的两阶段恒功率化成处理。第一阶段以P1恒功率方式充电至容量达到C1，第二阶段以P2恒功率充电容量为C2；
[0010] (3)第三步，高温老化。将高温恒功率化成完毕的电池塞胶钉后置于高温环境条件下进行老化处理，使得
负极材料表面成膜更加稳定。
[0011] 进一步方案，所述步骤(1)中的方形铝壳磷酸铁锂电池正极活性物质为磷酸铁锂材料，负极活性物质为
石墨类材料，优选为人造石墨材料，方形铝壳电池型号为27175200、54175200；
[0012] 进一步方案，所述步骤(1)中的高温房
温度为40-60℃，
露点为-35～-55℃，高温浸润和稳定时间为12-36h，优选为12-24h；
[0013] 进一步方案，所述步骤(1)中的上化成柜抽真空排气后维持的气压为20-80kPa，优选为40-60kPa；
[0014] 进一步方案，所述步骤(2)中的方形铝壳磷酸铁锂电池第一阶段高温化成功率P1为0.01-0.1P0，优选为0.01-0.05P0，此阶段充电容量C1为5％-10％C0；第二阶段高温恒功率化成功率P2为0.1-0.3P0，优选为0.1-0.2P0，此阶段充电容量C2为25％-35％C0，其中P0为电池的额定功率，C0为电池的标称容量；
[0015] 进一步方案，所述步骤(2)中的高温化成的温度为40-60℃，抽真空的气压保持在20-80kPa，优选为40-60kPa；
[0016] 进一步方案，所述步骤(3)中的高温老化时间为2-12h，优选为4-8h，老化温度为40-60℃。
[0017] 本发明将储能用磷酸铁锂电池化成分三步进行，第一步化成前预处理是电池化成得以成功实施的重要前提和保障，其主要目的为充分实现
电解液对极片的完全浸润和稳定的作用，同时由于方形电池极片采用的卷绕组装方式可能导致极片与隔膜之间存在间隙或空隙，为了进一步加强电池极片与隔膜表面的
接触并降低气泡存在的可能，需要采用负压的方式将气体完全抽出；第二步恒功率化成的目的为电池在恒功率充电状态下于
电极活性物质材料表面稳定成膜(所用电解液中含有少量负极石墨表面成膜添加剂)，此步骤区别于常规的恒流充电化成方法，所形成的SEI膜更加适合储能电池恒功率充放的实际使用要求；第三步采用高温老化的目的是加速负极石墨表面成膜和稳定成膜的作用。该恒功率高温负压化成方法有利于最大程度地降低化成过程中的产气和负极极片材料表面的稳定成膜，有利于降低储能电池实际使用过程中的SEI膜的分解，有利于提升储能电池的循环寿命。
附图说明
[0018] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
[0019] 图1是储能用方形磷酸铁锂电池高温负压恒功率化成方法
流程图；
[0020] 图2是采用恒功率充放的96Ah储能磷酸铁锂电池满电拆解后石墨负极极片表面状态图。
具体实施方式
[0021] 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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。
[0022] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0024] 实施例1
[0025] 本发明一种储能用方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，包括以下步骤：
[0026] 步骤一：化成前预处理
[0027] 首先，测定27175200方形铝壳磷酸铁锂电池卷芯极片
水分含量，为400ppm；将注液完成的96Ah方形铝壳磷酸铁锂电池(正极为国轩磷酸铁锂材料，负极为上海杉杉FSN人造石墨材料，隔膜为金力12+4单面陶瓷隔膜，电解液为含负极成膜添加剂的广州天赐EGX专用电解液)进行塞胶钉处理；将塞胶钉后的磷酸铁锂电池置于露点为-45℃的高温房中45℃搁置12h，使得电解液充分浸润正负极极片和隔膜；去除电池注液口处的胶钉，置于化成柜下进行抽真空处理，保持气压为80kPa。
[0028] 步骤二：恒功率化成
[0029] 将完成第一步预处理的方形铝壳磷酸铁锂电池置于化成柜上，于50℃高温和80kPa气压条件下，进行电池的负压高温化成处理。化成过程分为两个阶段，第一阶段高温化成功率P1为0.1P0即30.72W，此阶段充电容量C1为10％C0即9.6Ah；第二阶段高温恒功率化成功率P2为0.3P0即92.16W，此阶段充电容量C2为35％C0即33.6Ah；其中该电池的额定功率P0为307.2W，标称容量C0为96Ah。
[0030] 步骤三：高温老化
[0031] 将高温负压恒功率化成完毕的电池置于60℃、露点为-50℃的环境条件下，进行老化2h处理，使得磷酸铁锂电池负极表面成膜更加稳定。
[0032] 将完成化成老化后的电池，经二次注液封口后置于分容柜上进行恒功率充放电分容(环境条件25±2℃)，电池分容完成后充满电，进行电池拆解观察正负极极片表面状态(见附图2)。以300kgf对方形铝壳电池上夹具，置于25±2℃环境下，以1P0/1P0(307.2W)功率进行充放电循环(充放电
电压区间2.8-3.6V，90％DOD)，观察电池常温恒功率充放循环衰减情况，循环400圈后
能量保持率保持为97.5％。
[0033] 实施例2
[0034] 本发明一种储能用方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，包括以下步骤：
[0035] 步骤一：化成前预处理
[0036] 首先，测定27175200方形铝壳磷酸铁锂电池卷芯极片水分含量，为380ppm；将注液完成的105Ah方形铝壳磷酸铁锂电池(正极为国轩磷酸铁锂材料，负极为上海杉杉EP-15人造石墨材料，隔膜为金力12+4单面陶瓷隔膜，电解液为含负极成膜添加剂的广州天赐EGX专用电解液)进行塞胶钉处理；将塞胶钉后的磷酸铁锂电池置于露点为-35℃的高温房中60℃搁置24h，使得电解液充分浸润正负极极片和隔膜；去除电池注液口处的胶钉，置于化成柜下进行抽真空处理，保持气压为40kPa。
[0037] 步骤二：恒功率化成
[0038] 将完成第一步预处理的方形铝壳磷酸铁锂电池置于化成柜上，于45℃高温和50kPa气压条件下，进行电池的负压高温化成处理。化成过程分为两个阶段，第一阶段高温化成功率P1为0.03P0即10.08W，此阶段充电容量C1为8％C0即8.4Ah；第二阶段高温恒功率化成功率P2为0.2P0即67.2W，此阶段充电容量C2为30％C0即31.5Ah；其中该电池的额定功率P0为336W，标称容量C0为105Ah。
[0039] 步骤三：高温老化
[0040] 将高温负压恒功率化成完毕的电池置于55℃、露点为-50℃的环境条件下，进行老化4h处理，使得磷酸铁锂电池负极表面成膜更加稳定。
[0041] 实施例3
[0042] 本发明一种储能用方形铝壳磷酸铁锂电池的化成方法，包括以下步骤：
[0043] 步骤一：化成前预处理
[0044] 首先，测定54175200方形铝壳磷酸铁锂电池卷芯极片水分含量，为420ppm；将注液完成的230Ah方形铝壳磷酸铁锂电池(正极为国轩磷酸铁锂材料，负极为上海杉杉EP-15人造石墨材料，隔膜为金力12+4单面陶瓷隔膜，电解液为含负极成膜添加剂的广州天赐EGX专用电解液)进行塞胶钉处理；将塞胶钉后的磷酸铁锂电池置于露点为-55℃的高温房中40℃搁置36h，使得电解液充分浸润正负极极片和隔膜；去除电池注液口处的胶钉，置于化成柜下进行抽真空处理，保持气压为20kPa。
[0045] 步骤二：恒功率化成
[0046] 将完成第一步预处理的方形铝壳磷酸铁锂电池置于化成柜上，于60℃高温和80kPa气压条件下，进行电池的负压高温化成处理。化成过程分为两个阶段，第一阶段高温化成功率P1为0.01P0即7.36W，此阶段充电容量C1为5％C0即11.5Ah；第二阶段高温恒功率化成功率P2为0.1P0即73.6W，此阶段充电容量C2为30％C0即69Ah；其中该电池的额定功率P0为
736W，标称容量C0为230Ah。
[0047] 步骤三：高温老化
[0048] 将高温负压恒功率化成完毕的电池置于40℃、露点为-45℃的环境条件下，进行老化12h处理，使得磷酸铁锂电池负极表面成膜更加稳定。
[0049] 以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明
说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
