本發明涉及鋰電池，尤其涉及一種電池化成測試用控制系統及控制方法。

背景技術：

1、隨著新能源汽車飛速發展，主機廠對于電池端要求越來越高，無論從電池能量密度提升還是成本降低，都提出對性價比要躍遷式的提升要求，以滿足動力汽車對于續航和電池包成本的要求。而正極材料作為電池中最重要的一部分，對于正極的選擇及使用尤為關鍵，市場量化的正極材料有三元材料、鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和磷酸錳鐵鋰等。三元材料和鈷酸鋰成本較高，錳酸鋰和磷酸鐵鋰等能量密度滿足不了日益增長的需求。此時兼具高能量密度和成本低廉的富鋰錳基正極材料進入研發人員視野，化學式xli2mno3·(1-x)limo2，m＝ni、co、mn，其中li2mno3相的存在提供了富鋰錳基特殊的性能及使用方法。然而，富鋰錳基問題的存在也是其一直未能量產化應用的原因，高電壓下容量發揮較高，但因為高電壓li2mno3相不穩定性，造成循環性能較差，低電壓下循環較好，容量又難以發揮，因此富鋰錳基電池容量和循環矛盾的問題需要得到有效解決。

技術實現思路

1、基于此，有必要提供一種電池化成測試用控制控制系統及控制方法，以解決至少一個上述技術問題。

2、一種電池化成測試用控制方法，包括以下步驟：

3、(1)電池組裝：將富鋰錳基正極極片、石墨負極極片、電解液、隔膜及鋁制外殼依次按照電池組裝工藝組裝為電池；

4、(2)將步驟(1)中組裝好的電池進行高溫老化擱置；

5、(3)將步驟(2)中高溫老化擱置的電池進行化成充放電；

6、(4)將步驟(3)化成充放電后的電池進行分容；分容步驟具體為：分別以倍率x1恒流充電至電壓d1；恒壓充電至截止電流e；以倍率x1恒流放電至電壓g；依次進行不同倍率下4圈分容容量的分容測試；

7、(5)將步驟(4)分容測試后的電池進行循環測試；按照分容步驟，倍率更改為x2倍率，其余參數一致，進行充放電循環測試。

8、在本發明的一個實施方式中，所述富鋰錳基正極極片上的富鋰錳基正極材料化學式為：xli2mno3·(1-x)limo2，其中0.1＜x＜0.5，m為ni、co或者mn，過渡金屬占比取決于x值。

9、在本發明的一個實施方式中，步驟(3)中的化成充放電步驟具體為：

10、第一步：進行常規化成步驟1圈，步驟依次為：以倍率a恒流充電至soc態為m；以倍率b恒流充電至截止電壓d；以d電壓恒壓充電至截止電流≤e；以倍率f恒流放電時間為t；電池裁掉氣袋部分，進行二次封口；以倍率f放電至電壓g；

11、第二步：進行高放電截止電壓化成n圈，步驟依次為：以倍率a恒流充電至soc態為m；以倍率b恒流充電至截止電壓d；以d電壓恒壓充電至截止電流≤e；以倍率f恒流放電至電壓g，共計n+1圈化成步驟。

12、在本發明的一個實施方式中，步驟(2)中的高溫老化擱置工藝為：在40-60℃恒溫箱中擱置24-72h。

13、在本發明的一個實施方式中，所述化成充放電步驟中的化成參數如下：0.01c≤a≤0.1c，20％≤m≤60％，0.05c≤b≤0.33c，4.2v≤d≤4.5v，4.2v≤d1≤4.5v，0.01c≤e≤0.05c，0.05c≤f≤0.33c，2.0v≤g≤2.8v，0.5h≤t≤15h；1≤n≤10，0.01c≤a≤0.1c，20％≤m≤60％，0.05c≤b≤0.33c，4.2v≤d≤4.5v，0.01c≤e≤0.05c，0.05c≤f≤0.33c，3.0v≤g≤4.0v；其中單位c表示倍率單位。

14、在本發明的一個實施方式中，步驟(3)中第一步和第二部的恒流充電的倍率一致，則將第一步和第二步合并為一步。

15、在本發明的一個實施方式中，步驟(4)中的分容步驟按照分容參數x1＝0.1/0.2/0.5/1c依次測試。

16、在本發明的一個實施方式中，步驟(5)中的循環參數0.33c≤x2≤1c。

17、本發明還提供了一種電池化成測試用控制系統，應用于如上任一項所述的電池化成測試用控制方法中。

18、目前富鋰錳基電池常用的化成工藝，通常為三元、磷酸鐵鋰等材料中通用的全電池化成工藝微調后得到，這種化成方式較為簡易，未能從根本上發揮富鋰錳基應有的特性，從而使得富鋰錳基電池在容量和循環優勢未能兼得，是目前富鋰錳基電池商業化最大的問題之一。現有化成主要有以下兩種問題：

19、(1)大部分化成采用首圈較高充電截止電壓(≥4.5v)化成，較低充電截止電壓(≤4.5v)使用，此方式因首圈過于活化，結構破壞嚴重，氧化還原可逆性還差，導致后期循環較差。

20、(2)為提升循環保持率，采用較低充電截止電壓化成及使用(≤4.5v)，此種方法使用材料較為穩定，同時減少電解液分解，保證了材料循環，但其容量發揮降低，難以完全發揮富鋰錳基電池性能。

21、富鋰錳基材料可當做固溶體分析材料性能，主要有兩相組成，其化學式xli2mno3·(1-x)limo2，m＝ni、co、mn，因li2mno3相的存在，使其具有≥250mah/g的理論容量。富鋰錳基全電池首圈充電階段分為兩個平臺，4.5v以下的區域主要是limo2(m＝ni、co、mn)中過渡金屬m的氧化提供材料容量，4.5v及以上主要是由于li2mno3中陰離子氧的氧化來提供容量，4.5v界限附近兩者兼有，因其特殊的充電平臺，對于其電壓的使用尤為關鍵。li2mno3中陰離子氧的以氧自由基的形式從材料中脫出，逐漸遷移至材料表面，當充電截止電壓較高時，氧自由基與自身結合生成氧氣，或者與電解反應生co及co2揮發，完全脫離材料，導致放電還原時，陰離子樣的還原可逆性嚴重降低，材料相變嚴重，循環保持率嚴重降低；但當充電截止電壓較低時，因其未達到li2mno3的反應平臺，充電容量未能發揮出來，嚴重影響電池放電容量。針對以上情況，本發明對全電池化成工藝進行優化，使其li2mno3活化的過程不因電壓高而劇烈活化，造成結構變化較大，而是通過低電壓下提高放電截止電壓，使其放電不完全的同時，再次進行充電，材料發生持續氧化，緩慢進行li2mno3活化過程，此種方式在相對較低的電壓下發揮較高的容量，讓其既滿足容量要求，又同時循環性能不降低。

技術特征：

1.一種電池化成測試用控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的電池化成測試用控制方法，其特征在于，所述富鋰錳基正極極片上的富鋰錳基正極材料化學式為：xli2mno3·(1-x)limo2，其中0.1＜x＜0.5，m為ni、co或者mn，過渡金屬占比取決于x值。

3.根據權利要求1所述的電池化成測試用控制方法，其特征在于，步驟(3)中的化成充放電步驟具體為：

4.根據權利要求1所述的電池化成測試用控制方法，其特征在于，步驟(2)中的高溫老化擱置工藝為：在40-60℃恒溫箱中擱置24-72h。

5.根據權利要求1所述的電池化成測試用控制方法，其特征在于，步驟(1)中的電池組裝具體包括：將富鋰錳基正極極片、石墨負極極片、電解液、隔膜及鋁制外殼依次按照電池組裝工藝組裝為電池。

6.根據權利要求5所述的電池化成測試用控制方法，其特征在于，所述化成充放電步驟中的化成參數如下：0.01c≤a≤0.1c，20％≤m≤60％，0.05c≤b≤0.33c，4.2v≤d≤4.5v，4.2v≤d1≤4.5v，0.01c≤e≤0.05c，0.05c≤f≤0.33c，2.0v≤g≤2.8v，0.5h≤t≤15h；1≤n≤10，0.01c≤a≤0.1c，20％≤m≤60％，0.05c≤b≤0.33c，4.2v≤d≤4.5v，0.01c≤e≤0.05c，0.05c≤f≤0.33c，3.0v≤g≤4.0v；其中單位c表示倍率單位。

7.根據權利要求6所述的電池化成測試用控制方法，其特征在于，步驟(3)中第一步和第二部的恒流充電的倍率一致，則將第一步和第二步合并為一步。

8.根據權利要求1所述的電池化成測試用控制方法，其特征在于，步驟(4)中的分容步驟按照分容參數x1＝0.1/0.2/0.5/1c依次測試。

9.根據權利要求1所述的電池化成測試用控制方法，其特征在于，步驟(5)中的循環參數0.33c≤x2≤1c。

10.一種電池化成測試用控制系統，其特征在于，應用于如權利要求1-9中任一項所述的電池化成測試用控制方法中。

技術總結
本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種電池化成測試用控制系統及控制方法。所述電池化成測試用控制方法包括以下步驟：將富鋰錳基正極極片、石墨負極極片、電解液、隔膜及鋁制外殼依次按照電池組裝工藝組裝為電池；將組裝好的電池進行高溫老化擱置；將高溫老化擱置的電池進行化成充放電；將化成充放電后的電池進行分容；分容步驟具體為：分別以倍率X1恒流充電至電壓D1；恒壓充電至截止電流E；以倍率X1恒流放電至電壓G；依次進行不同倍率下4圈分容容量的分容測試。本發明對全電池化成工藝進行優化，在相對較低的電壓下發揮較高的容量，讓其既滿足容量要求，又同時使得其循環性能不降低。

技術研發人員：李玉濤,胡偉,魏山川,李曉艷
受保護的技術使用者：寧夏漢堯富鋰科技有限責任公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28