锂离子电池的修复方法与流程

1.本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种锂离子电池的修复方法。


背景技术：

2.锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池技术目前已成为电动汽车系统中的关键技术之一，在锂离子电池的使用过程中，锂离子电池使用寿命和成本是制约电动汽车发展的两个关键因素。
3.锂离子电池模组在新能源车辆上使用一定时间后，其可充放能量会减少到一定程度，此时的动力电池模组无法满足新能源车辆的使用需求，因此需要重新回收利用。
4.针对锂离子电池模组的回收，通常是拆分成单个的锂离子电池后，再进行破坏性拆解，利用各种物理和化学的方法回收里面有价值的元素(比如锂、钴、铜等金属)。然而，回收的锂离子电池模组中的锂离子电池其实还有很高的充放电价值，这种直接回收元素的回收方法较不能充分利用到这些价值，造成了资源的浪费。


技术实现要素：

5.基于此，有必要提供一种锂离子电池的修复方法，其能够对回收的锂离子电池模组中拆分得到的锂离子电池进行修复，使得修复后的锂离子电池的充放电总量提到提升，从而形成了对资源的合理利用。
6.一种锂离子电池的修复方法，包括如下步骤：
7.将锂离子电池充分放电，接着在所述锂离子电池的上开设与所述锂离子电池的内腔连通的注液孔；
8.通过所述注液孔向所述锂离子电池的内腔注入修复电解液，接着将所述注液孔密封；
9.将所述锂离子电池静置老化，接着将所述锂离子电池置于0℃～
‑
35℃的环境下冷冻；
10.将所述锂离子电池取出，恢复至室温后充电至上限电压，接着将所述锂离子电池再次置于0℃～
‑
35℃的环境下冷冻；以及
11.将所述锂离子电池再次取出，恢复室温后完成所述锂离子电池的修复。
12.在一个实施例中，所述将锂离子电池充分放电的操作为：先以0.1c～0.5c的放电电流将所述锂离子电池恒流放电至下限电压，接着以0.01c～0.1c的放电电流将所述锂离子电池恒流放电0.5～2h。
13.在一个实施例中，所述下限电压为2.0v～3.0v。
14.在一个实施例中，所述将所述锂离子电池静置老化的操作为，将所述锂离子电池在室温下静置老化2h～48h。
15.在一个实施例中，所述将所述锂离子电池置于0℃～
‑
35℃的环境下冷冻的操作为：将所述锂离子电池置于
‑
4℃～
‑
20℃的环境下冷冻12h～48h；
16.所述将所述锂离子电池再次置于0℃～
‑
35℃的环境下冷冻的操作为：将所述锂离子电池再次置于
‑
4℃～
‑
20℃的环境下冷冻12h～48h。
17.在一个实施例中，所述将所述锂离子电池取出，恢复至室温后充电至上限电压的操作为：将所述锂离子电池取出，恢复至室温后先以0.01c～0.1c的充电电流对所述锂离子电池充电0.5h～2h，接着以0.1c～0.5c的充电电流将所述锂离子电池恒流充电至所述上限电压。
18.在一个实施例中，所述上限电压为3.60v～3.75v。
19.在一个实施例中，所述在所述锂离子电池的上开设与所述锂离子电池的内腔连通的注液孔的操作为：将所述锂离子电池置于充满惰性气体的手套箱中，在所述锂离子电池的上开设与所述锂离子电池的内腔连通的注液孔。
20.在一个实施例中，还包括在所述通过所述注液孔向所述锂离子电池的内腔注入修复电解液的操作之后，在所述接着将所述注液孔密封的操作之前的如下操作：将所述锂离子电池抽真空干燥1min～60min。
21.在一个实施例中，所述锂离子电池的正极含有钴酸锂，所述锂离子电池的正极或负极含有碳材料。
22.结合实施例中的具体数据，这种锂离子电池的修复方法对锂离子电池进行了修复，修复后的锂离子电池在可循环次数和可充放电容量上均有明显提升，从而形成了对资源的合理利用。
23.具体来说，这种锂离子电池的修复方法采用小电流对锂离子电池进行充放电，使得锂离子电池负极表面sei膜修复得更均匀、更稳定，修复后的锂离子电池一致性好。此外，锂离子电池正极中的活性物质在多次循环后嵌入到锂离子电池正极或负极的碳材料内，通过冷冻处理，可以将部分活性物质释放出来。
附图说明
24.图1为一实施方式的锂离子电池的修复方法的流程图。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地描述。
26.如图1所示的一实施方式的锂离子电池的修复方法，包括如下步骤：
27.s10、将锂离子电池充分放电，接着在锂离子电池的上开设与锂离子电池的内腔连通的注液孔。
28.优选的，将锂离子电池充分放电的操作为：先以0.1c～0.5c的放电电流将锂离子电池恒流放电至下限电压，接着以0.01c～0.1c的放电电流将锂离子电池恒流放电0.5～2h。
29.在一个实施例中，下限电压为2.0v～3.0v。
30.s20、通过注液孔向锂离子电池的内腔注入修复电解液，接着将注液孔密封。
31.优选的，修复电解液与二次电池内的原始电解液成分相同，或者修复电解液的成分为锂离子电池内的原始电解液增加添加剂后得到。
32.具体来说，添加剂为高温添加剂、低温添加剂、成膜添加剂、导电添加剂、过充保护添加剂或阻燃添加剂，添加剂占修复电解液的质量百分比为0.1％～5％。
33.通过在原始电解液中增加不同类型的添加剂，可以提高修复完成后的锂离子电池的相应性能。
34.优选的，在锂离子电池的上开设与锂离子电池的内腔连通的注液孔的操作为：将锂离子电池置于充满惰性气体的手套箱中，在锂离子电池的上开设与锂离子电池的内腔连通的注液孔。
35.优选的，s20还包括在通过注液孔向锂离子电池的内腔注入修复电解液的操作之后，在接着将注液孔密封的操作之前的如下操作：将锂离子电池抽真空干燥1min～60min。
36.s30、将锂离子电池静置老化，接着将锂离子电池置于0℃～
‑
35℃的环境下冷冻。
37.优选的，将锂离子电池静置老化的操作为，将锂离子电池在室温下静置老化2h～48h。
38.优选的，将锂离子电池置于0℃～
‑
35℃的环境下冷冻的操作为：将锂离子电池置于
‑
4℃～
‑
20℃的环境下冷冻12h～48h。
39.由于此时的锂离子电池处于充分放电状态，正极活性材料中的正负离子理论上分别处于锂离子电池的负正两级，通过冷冻，可以将嵌入锂离子电池负正两级的碳材料中的部分活性物质释放出来，从而形成对锂离子电池的修复。
40.s40、将锂离子电池取出，恢复至室温后充电至上限电压，接着将锂离子电池再次置于0℃～
‑
35℃的环境下冷冻。
41.优选的，将锂离子电池取出，恢复至室温后充电至上限电压的操作为：将锂离子电池取出，恢复至室温后先以0.01c～0.1c的充电电流对锂离子电池充电0.5h～2h，接着以0.1c～0.5c的充电电流将锂离子电池恒流充电至上限电压。
42.在一个实施例中，上限电压为3.60v～3.75v。
43.优选的，将锂离子电池再次置于0℃～
‑
35℃的环境下冷冻的操作为：将锂离子电池再次置于
‑
4℃～
‑
20℃的环境下冷冻12h～48h。
44.由于此时的锂离子电池处于充满电状态，正极活性材料中的正负离子理论上分别处于锂离子电池的正负两级，通过冷冻，可以将嵌入锂离子电池正负两级的碳材料中的部分活性物质释放出来，从而形成对锂离子电池的修复。
45.优选的，锂离子电池的正极含有钴酸锂，锂离子电池的正极或负极含有碳材料。
46.钴酸锂属于较容易嵌入碳材料中的一类锂离子电池正极活性材料，通过冷冻的方式，可以将锂离子电池的正极或负极的碳材料中嵌入的钴酸锂释放出来，从而形成对锂离子电池的修复。
47.s50、将锂离子电池再次取出，恢复室温后完成锂离子电池的修复。
48.结合实施例中的具体数据，这种锂离子电池的修复方法对锂离子电池进行了修复，修复后的锂离子电池在可循环次数和可充放电容量上均有明显提升，从而形成了对资源的合理利用。
49.具体来说，这种锂离子电池的修复方法采用小电流对锂离子电池进行充放电，使得锂离子电池负极表面sei膜修复得更均匀、更稳定，修复后的锂离子电池一致性好。此外，锂离子电池正极中的活性物质在多次循环后嵌入到锂离子电池正极或负极的碳材料内，通
过冷冻处理，可以将部分活性物质释放出来。
50.以下为具体实施例。实施例中，待修复的锂离子电池为同一批次的废旧动力电池模组拆解后得到。
51.实施例1
52.取5个待修复的锂离子电池，先以0.2c的放电电流将锂离子电池恒流放电至2.85v，接着以0.02c的放电电流将锂离子电池恒流放电1h，接着将锂离子电池置于充满惰性气体的手套箱中，在锂离子电池的上开设与锂离子电池的内腔连通的注液孔。
53.通过注液孔向锂离子电池的内腔注入修复电解液，接着将锂离子电池抽真空干燥30min，接着将注液孔密封。
54.将锂离子电池在室温下静置老化24h，接着将锂离子电池置于
‑
15℃的环境下冷冻24h。
55.将锂离子电池取出，恢复至室温后先以0.02c的充电电流对锂离子电池充电1h，接着以0.2c的充电电流将锂离子电池恒流充电至3.7v，接着将锂离子电池再次置于
‑
15℃的环境下冷冻24h。
56.将锂离子电池再次取出，恢复室温后完成锂离子电池的修复。
57.实施例2
58.取5个待修复的锂离子电池，先以0.2c的放电电流将锂离子电池恒流放电至2.85v，接着以0.02c的放电电流将锂离子电池恒流放电1h，接着将锂离子电池置于充满惰性气体的手套箱中，在锂离子电池的上开设与锂离子电池的内腔连通的注液孔。
59.通过注液孔向锂离子电池的内腔注入修复电解液，接着将锂离子电池抽真空干燥30min，接着将注液孔密封。
60.将锂离子电池在室温下静置老化24h，接着将锂离子电池置于
‑
4℃的环境下冷冻48h。
61.将锂离子电池取出，恢复至室温后先以0.02c的充电电流对锂离子电池充电1h，接着以0.2c的充电电流将锂离子电池恒流充电至3.7v，接着将锂离子电池置于
‑
20℃的环境下冷冻12h。
62.将锂离子电池再次取出，恢复室温后完成锂离子电池的修复。
63.实施例3
64.取5个待修复的锂离子电池，先以0.2c的放电电流将锂离子电池恒流放电至2.85v，接着以0.02c的放电电流将锂离子电池恒流放电1h，接着将锂离子电池置于充满惰性气体的手套箱中，在锂离子电池的上开设与锂离子电池的内腔连通的注液孔。
65.通过注液孔向锂离子电池的内腔注入修复电解液，接着将锂离子电池抽真空干燥30min，接着将注液孔密封。
66.将锂离子电池在室温下静置老化24h，接着将锂离子电池置于
‑
20℃的环境下冷冻12h。
67.将锂离子电池取出，恢复至室温后先以0.02c的充电电流对锂离子电池充电1h，接着以0.2c的充电电流将锂离子电池恒流充电至3.7v，接着将锂离子电池置于
‑
4℃的环境下冷冻48h。
68.将锂离子电池再次取出，恢复室温后完成锂离子电池的修复。
69.测试例1
70.分别对5个待修复的锂离子电池以及实施例1中已修复的5个锂离子电池进行容量保持率
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循环次数测试，取平均值后测试结果见下表1。
71.表1：已修复和待修复的锂离子电池的容量保持率
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循环次数测试结果
72.循环次数容量保持率
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待修复容量保持率
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已修复069.2％94.6％5069.1％94.7％10068.5％93.7％20067.4％93.3％30067.1％93.5％40066.8％92.9％50065.7％92.5％60060.2％92.2％70056.4％90.8％80052.6％90.2％90044.9％87.9％100032.2％82.2％
73.由表1可以看出，相对于待修复的锂离子电池，为实施例1得到的已修复的锂离子电池的容量保持率和可循环次数均得到了明显的提升。
74.以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。