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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025155485
(43)【公開日】2025-10-14
(54)【発明の名称】リチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/058 20100101AFI20251006BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20251006BHJP
【ＦＩ】
H01M10/058
H01M10/052
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024100397
(22)【出願日】2024-06-21
(31)【優先権主張番号】202410390690.X
(32)【優先日】2024-04-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】518405050
【氏名又は名称】恵州億緯▲リ▼能股▲フン▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＥＶＥ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ３８， Ｈｕｉｆｅｎｇ ７ｔｈ Ｒｏａｄ， Ｚｈｏｎｇｋａｉ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｚｏｎｅ Ｈｕｉｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１６００６， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】陳 志偉
(72)【発明者】
【氏名】劉 栄江
(72)【発明者】
【氏名】黄 彬彬
【テーマコード（参考）】
5H029
【Ｆターム（参考）】
5H029AJ05
5H029AJ06
5H029AK03
5H029AL07
5H029AM03
5H029AM07
5H029CJ03
5H029CJ16
5H029CJ28
5H029HJ15
5H029HJ17
5H029HJ18
5H029HJ19
(57)【要約】 （修正有）
【課題】リチウムイオン電池のサイクル膨張率を大幅に低減させ、内部抵抗増加率を低下させ、サイクル容量保持率を大きく向上させる、化成及びグレーディング方法を提供する。
【解決手段】方法は、以下のステップを含む。
化成ステップ：リチウムイオン電池を、１００％以上のＳＯＣ電力量まで充電し、充電の過程は少なくとも第１段階～第５段階を含み、各段階で、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を付与し、第１段階で付与した圧力は０.１～０.３Ｍｐａであり、第２段階では０.３～０.５Ｍｐａであり、第３段階では０.８～１.２Ｍｐａであり、第４段階では０.３～０.５Ｍｐａであり、第５段階では０.８～１.２Ｍｐａである。
グレーディングステップ：化成後のリチウムイオン電池を固定し、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を５０～１００ｋｇまで付与してから、グレーディングサイクルを行う。
【選択図】図１
【解決手段】方法は、以下のステップを含む。
化成ステップ：リチウムイオン電池を、１００％以上のＳＯＣ電力量まで充電し、充電の過程は少なくとも第１段階～第５段階を含み、各段階で、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を付与し、第１段階で付与した圧力は０.１～０.３Ｍｐａであり、第２段階では０.３～０.５Ｍｐａであり、第３段階では０.８～１.２Ｍｐａであり、第４段階では０.３～０.５Ｍｐａであり、第５段階では０.８～１.２Ｍｐａである。
グレーディングステップ：化成後のリチウムイオン電池を固定し、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を５０～１００ｋｇまで付与してから、グレーディングサイクルを行う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法であって、
化成：リチウムイオン電池を、１００％以上のＳＯＣ電力量まで充電し、前記充電の過程は少なくとも第１段階、第２段階、第３段階、第４段階及び第５段階を含み、各段階で、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を付与し、第１段階で付与した圧力は０.１～０.３Ｍｐａであり、第２段階で付与した圧力は０.３～０.５Ｍｐａであり、第３段階で付与した圧力は０.８～１.２Ｍｐａであり、第４段階で付与した圧力は０.３～０.５Ｍｐａであり、第５段階で付与した圧力は０.８～１.２ＭｐａであるステップＳ１と、
グレーディング：化成後のリチウムイオン電池を固定し、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を５０～１００ｋｇまで付与してから、グレーディングサイクルを行うステップＳ２を、を含むリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
化成：リチウムイオン電池を、１００％以上のＳＯＣ電力量まで充電し、前記充電の過程は少なくとも第１段階、第２段階、第３段階、第４段階及び第５段階を含み、各段階で、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を付与し、第１段階で付与した圧力は０.１～０.３Ｍｐａであり、第２段階で付与した圧力は０.３～０.５Ｍｐａであり、第３段階で付与した圧力は０.８～１.２Ｍｐａであり、第４段階で付与した圧力は０.３～０.５Ｍｐａであり、第５段階で付与した圧力は０.８～１.２ＭｐａであるステップＳ１と、
グレーディング：化成後のリチウムイオン電池を固定し、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を５０～１００ｋｇまで付与してから、グレーディングサイクルを行うステップＳ２を、を含むリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項2】
ステップＳ１では、前記化成は、リチウムイオン電池を１０３％～１２５％ＳＯＣ電力量まで充電するステップを含む請求項１に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項3】
ステップＳ１では、前記化成の方法は具体的に、前記第１段階で０.０２Ｃ～０.０５Ｃ定電流充電を２～３ｍｉｎ行い、前記第２段階で０.１Ｃ～０.２Ｃ定電流充電を３～５ｍｉｎ行い、前記第３段階で１Ｃ～１.５Ｃ定電流充電を４５～６０ｍｉｎ行い、前記第４段階で０.１Ｃ～０.３Ｃ定電流充電を１０～２０ｍｉｎ行い、前記第５段階で０Ｃ定電流充電を５～２０ｍｉｎ行う請求項１に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項4】
ステップＳ１では、前記第１段階、前記第２段階、前記第３段階及び前記第４段階の化成温度は何れも６０～９０℃である請求項１に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項5】
ステップＳ１では、前記第５段階の化成温度は２０～３０℃である請求項１に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項6】
ステップＳ２では、前記グレーディングサイクルは以下を含み、即ち、保留して、第１充電倍率で第１カットオフ電圧まで定電流充電し、保留して、第２放電倍率で第２カットオフ電圧まで定電流放電し、充放電の作業手順をサイクルする請求項１に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項7】
前記第１充電倍率は０.５～５Ｃであり、前記第１カットオフ電圧は４.２Ｖ～４.５Ｖである請求項６に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項8】
前記第２放電倍率は０.５～３Ｃであり、前記第２カットオフ電圧は２.５Ｖ～３.０Ｖである請求項６に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項9】
前記保留する時間は５～１０ｍｉｎである請求項６に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【請求項10】
ステップＳ２では、前記グレーディングサイクルの回数は５～５０回である請求項１～９の何れか一項に記載のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は２０２４年０４月０１日にて中国特許庁に提出され、出願番号が２０２４１０３９０６９０Ｘである中国特許出願の優先権を主張して、以上の出願の全ての内容は本出願に援用されている。
【0002】
本出願はリチウムイオン電池の技術分野に属し、具体的にリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法に関する。
【背景技術】
【0003】
新エネルギー産業の急速な発展に連れて、リチウムイオン電池の適用シーンはますます多くなり、デジタル製品、例えばスマートフォン、ノートパソコンなどは重要な適用分野である。このような製品は何れもアルミニウムプラスチックフィルムの軟包装ケースであり、金属ケースの電池に対して、軽薄であり、可塑性が強く、型番変換効率が高いなどの利点を備えるが、リチウムイオン電池のサイクル膨張率が高く、アルミニウムプラスチックフィルムの軟包装ケースの硬さが低いため、リチウムイオン電池の安全性が悪い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
関連技術において、サイクル膨張率を低減させるための効果的な手段が多く、例えば、特別な網目状多孔質構造を有する集電装置を使用することで、リチウムイオンの埋込及び脱出過程中のケイ素系負極材の体積変化を効果的に緩和して、負極活性層は常に集電装置に接でき、従って、ケイ素系負極材と当該集電装置とを結合することで、サイクル過程でケイ素系負極材が繰り返し膨張して収縮するため、極片構造には空孔が形成される状況を改善して、負極片の膨張率を低減して、容量減衰を緩和できる。ところが、特別な網目状多孔質構造を有する集電装置の加工プロセスが複雑で特別であるため、原材料のコストが高くなる。
【0005】
関連技術において、さらに極片の面密度、圧密を低減することで、リチウムイオン電池のサイクル膨張率を低下させる設計方法がある。ところが、当該方法による改良は、リチウムイオン電池のエネルギー密度などの電気的特性を低減する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本出願はリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法を提供し、以下のステップを含む。
ステップＳ１、化成：リチウムイオン電池を、１００％以上のＳＯＣ電力量まで充電し、前記充電の過程は少なくとも第１段階、第２段階、第３段階、第４段階及び第５段階を含み、各段階で、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を付与し、第１段階で付与した圧力は０.１～０.３Ｍｐａであり、第２段階で付与した圧力は０.３～０.５Ｍｐａであり、第３段階で付与した圧力は０.８～１.２Ｍｐａであり、第４段階で付与した圧力は０.３～０.５Ｍｐａであり、第５段階で付与した圧力は０.８～１.２Ｍｐａであり、
ステップＳ２、グレーディング：化成後のリチウムイオン電池を固定し、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を５０～１００ｋｇまで付与してから、グレーディングサイクルを行う。
ステップＳ１、化成：リチウムイオン電池を、１００％以上のＳＯＣ電力量まで充電し、前記充電の過程は少なくとも第１段階、第２段階、第３段階、第４段階及び第５段階を含み、各段階で、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を付与し、第１段階で付与した圧力は０.１～０.３Ｍｐａであり、第２段階で付与した圧力は０.３～０.５Ｍｐａであり、第３段階で付与した圧力は０.８～１.２Ｍｐａであり、第４段階で付与した圧力は０.３～０.５Ｍｐａであり、第５段階で付与した圧力は０.８～１.２Ｍｐａであり、
ステップＳ２、グレーディング：化成後のリチウムイオン電池を固定し、リチウムイオン電池の２つの対向している表面に圧力を５０～１００ｋｇまで付与してから、グレーディングサイクルを行う。
【発明の効果】
【0007】
本出願のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法において、リチウムイオン電池の化成の際、段階的可変圧力を用いて、高い電力量を充電して、１００％以上のＳＯＣ電力量まで充電する。充電の過程で極片の内部応力の変化傾向に合わせるために、化成対象となるリチウムイオン電池の２つの対向している表面に段階的可変圧力を付与することで、極片の内部応力は上下に変化して効果的に放出され、一定の圧力を使用するため、極片、リチウムイオン電池の膨張が制御不能に変化することを回避し、且つ第１段階～第５段階の圧力を上記のそれぞれの範囲にして、これによって、極片活性物質粒子の結合を確保して、電池の性能を十分に発揮できる上に、極片の内部応力が十分に放出されることを確保し、リチウムイオン電池を高い電力量まで充電する（満充電及び満充電状態以上）ことで、極片を十分に膨張させることができる。また、化成が完了したリチウムイオン電池に対してグレーディングを行って、グレーディングの際、締付具を使用してリチウムイオン電池を平面に締結して圧力を付与し、リチウムイオン電池に対してサイクルの充放電を行うことで、締結されて５０～１００ｋｇの圧力が付与された状態で電池は一部のサイクル膨張を前倒しで完成し、５０～１００ｋｇの圧力を付与することで、極片活性物質粒子の結合を確保して、電池の性能を十分に発揮できる上に、極片の内部応力が十分に放出されることを確保する。以上の化成プロセスとグレーディングプロセスとの協働作用によって、リチウムイオン電池のサイクル膨張率を大幅に低減させ、内部抵抗増加率を低下させ、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率を大きく向上させる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
いくつかの実施形態において、ステップＳ１では、前記化成は、リチウムイオン電池を１０３％～１２５％ＳＯＣ電力量まで充電するステップを含み、例えば、１０３％ＳＯＣ、１０５％ＳＯＣ、１０８％ＳＯＣ、１１０％ＳＯＣ、１１３％ＳＯＣ、１１５％ＳＯＣ、１１８％ＳＯＣ、１２０％ＳＯＣ、１２３％ＳＯＣ、１２５％ＳＯＣであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0010】
本解決策において、リチウムイオン電池を満充電状態以上まで充電することで、極片の膨張が最高値に接近して、より大きな部分のサイクル膨張が前倒しで完成して、さらに、サイクル膨張率が大幅に低減して、内部抵抗増加率が低下して、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率が大きく向上する。
【0011】
いくつかの実施形態において、前記第１段階、前記第２段階、前記第３段階、前記第４段階及び前記第５段階の圧力付与時間の比は（２～３）：（３～５）：（４５～６０）：（５～１５）：（５～２０）、例えば、２：３：４５：５：５、２：４：５０：８：１０、２：５：５５：１２：１５、２：５：６０：１５：２０であってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0012】
いくつかの実施形態において、ステップＳ１では、前記化成方法は具体的に、前記第１段階で０.０２Ｃ～０.０５Ｃ定電流充電を２～３ｍｉｎ行い、前記第２段階で０.１Ｃ～０.２Ｃ定電流充電を３～５ｍｉｎ行い、前記第３段階で１Ｃ～１.５Ｃ定電流充電を４５～６０ｍｉｎ行い、前記第４段階で０.１Ｃ～０.３Ｃ定電流充電を１０～２０ｍｉｎ行い、前記第５段階で０Ｃ定電流充電を５～２０ｍｉｎ行い、前記第１段階の定電流は例えば、０.０２Ｃ、０.０３Ｃ、０.０４Ｃ、０.０５Ｃであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。前記第１段階の定電流充電の時間は例えば、２ｍｉｎ、２.５ｍｉｎ、３ｍｉｎであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能であり、前記第２段階の定電流は例えば、０.１Ｃ、０.１５Ｃ、０.２Ｃであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能であり、前記第２段階の定電流充電の時間は例えば、３ｍｉｎ、４ｍｉｎ、５ｍｉｎであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能であり、前記第３段階の定電流は例えば、１Ｃ、１.２Ｃ、１.５Ｃであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。前記第３段階の定電流充電の時間は例えば、４５ｍｉｎ、５０ｍｉｎ、５５ｍｉｎ、６０ｍｉｎであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。前記第４段階の定電流は例えば、０.１Ｃ、０.２Ｃ、０.３Ｃであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。前記第４段階の定電流充電の時間は例えば、１０ｍｉｎ、１５ｍｉｎ、２０ｍｉｎであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。前記第５段階の定電流充電的時間は例えば、５ｍｉｎ、１０ｍｉｎ、１５ｍｉｎ、２０ｍｉｎであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0013】
本解決策のステップＳ１では、前記化成方法は具体的に、前記第１段階で０.０２Ｃ～０.０５Ｃ定電流充電を２～３ｍｉｎ行い、前記第２段階で０.１Ｃ～０.２Ｃ定電流充電を３～５ｍｉｎ行い、前記第３段階で１Ｃ～１.５Ｃ定電流充電を４５～６０ｍｉｎ行い、前記第４段階で０.１Ｃ～０.３Ｃ定電流充電を１０～２０ｍｉｎ行い、前記第５段階で０Ｃ定電流充電を５～２０ｍｉｎ行う。５つの段階の充電電流及び充電時間を上記範囲にすることで、充電電力量（ＳＯＣ）が向上して、電池は満充電又は満充電状態以上になり、さらに、極片の膨張はより高い値に接近して、より大きな部分のサイクル膨張が前倒しで完成し、サイクル膨張率が大幅に低減して、内部抵抗増加率が低下して、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率が大きく向上する。
【0014】
いくつかの実施形態において、ステップＳ１では、前記第１段階、前記第２段階、前記第３段階及び前記第４段階の化成温度は何れも６０～９０℃、例えば、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃であってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0015】
本解決策のステップＳ１では、前記第１段階、前記第２段階、前記第３段階及び前記第４段階の化成温度は何れも６０～９０℃である。前記第１段階、第２段階、第３段階及び第４段階の化成温度を何れも６０～９０℃にすることで、十分な温度を確保して電極グループの結合性がよく、付着が堅牢であり、リチウムイオン電池が適切な硬さを備えることを確保する上に、電極グループ及び電解液材料の劣化、分解を遅らせて、リチウムイオン電池が早く軟化することを防止して、リチウムイオン電池が適切な硬さを備えることを確保して、リチウムイオン電池の電気的特性が向上する。
【0016】
いくつかの実施形態において、ステップＳ１では、前記第５段階の化成温度は２０～３０℃、例えば、２０℃、２２℃、２５℃、２８℃、３０℃であってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0017】
本解決策のステップＳ１では、前記第５段階の化成温度を２０～３０℃にすることで、リチウムイオン電池の内部原材料の活性、力学を向上して、さらに、リチウムイオン電池の電気的特性を高める上に、リチウムイオン電池に冷却・定型工程を具備させて、内部応力を効果的に放出して、さらに、リチウムイオン電池の厚さの跳ね返りが小さくて、電気的特性がよりよくなる。
【0018】
いくつかの実施形態において、ステップＳ２では、前記グレーディングサイクルは以下を含み、即ち、保留して、第１充電倍率で第１カットオフ電圧まで定電流充電し、保留して、第２放電倍率で第２カットオフ電圧まで定電流放電し、充放電の作業手順をサイクルする。
【0019】
いくつかの実施形態において、前記第１充電倍率は０.５～５Ｃであり、前記第１カットオフ電圧は４.２Ｖ～４.５Ｖであり、前記第１充電倍率は例えば、０.５Ｃ、１Ｃ、１.５Ｃ、２Ｃ、２.５Ｃ、３Ｃ、３.５Ｃ、４Ｃ、４.５Ｃ、５Ｃであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能であり、前記第１カットオフ電圧は例えば、４.２Ｖ、４.３Ｖ、４.４Ｖ、４.５Ｖであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0020】
いくつかの実施形態において、前記第２放電倍率は０.５～３Ｃであり、前記第２カットオフ電圧は２.５Ｖ～３.０Ｖであり、前記第２放電倍率は例えば、０.５Ｃ、１Ｃ、１.５Ｃ、２Ｃ、２.５Ｃ、３Ｃであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能であり、前記第２カットオフ電圧は例えば、２.５Ｖ、２.８Ｖ、３Ｖであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0021】
いくつかの実施形態において、前記保留時間は５～１０ｍｉｎ、例えば、５ｍｉｎ、６ｍｉｎ、７ｍｉｎ、８ｍｉｎ、９ｍｉｎ、１０ｍｉｎであってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0022】
いくつかの実施形態において、前記充放電の作業手順のサイクル回数は５～５０回、例えば、５回、１０回、１５回、２０回、２５回、３０回、３５回、４０回、４５回、５０回であってもよく、ところが、挙げられた数値に限定されず、数値範囲内の、他の挙げられていない数値は同じように適用可能である。
【0023】
本解決策において、充放電の作業手順のサイクル回数を５～５０回にすることで、極片の内部応力が効果的に放出されることを確保して、リチウムイオン電池のサイクル膨張の完成度が高くなる上に、リチウムイオン電池の内部原材料の反応を減少して活性物質の消費を低減して、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率が向上する。
【0024】
以下の実施例及び比較例は注液・静置後のリチウムイオン電池の製造である。
【0025】
（１）正極片の製造
９７.４％：１.６％：０.２％：０.８％という質量比に従って、正極活性材料ＬＣＯ（コバルト酸リチウム）、結合剤ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、分散剤ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）、導電剤ＳＰ（導電性カーボンブラックＳｕｐｅｒ－Ｐ）を均一に混合して攪拌し、正極スラリーを取得してから、塗布工程で正極スラリーをアルミ箔に塗って、乾燥、冷間圧延工程を行った後、正極片を取得する。
９７.４％：１.６％：０.２％：０.８％という質量比に従って、正極活性材料ＬＣＯ（コバルト酸リチウム）、結合剤ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、分散剤ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）、導電剤ＳＰ（導電性カーボンブラックＳｕｐｅｒ－Ｐ）を均一に混合して攪拌し、正極スラリーを取得してから、塗布工程で正極スラリーをアルミ箔に塗って、乾燥、冷間圧延工程を行った後、正極片を取得する。
【0026】
（２）負極片の製造
９６.７％：１.５％：１.２％：０.６％という質量比に従って、負極活性材料黒鉛、結合剤ＳＢＲ（スチレンブタジエン系ラテックス）、分散剤ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）、導電剤ＳＰ（導電性カーボンブラックＳｕｐｅｒ－Ｐ）を均一に混合して攪拌し、負極スラリーを取得してから、塗布工程で負極スラリーを銅箔に塗って、乾燥、冷間圧延工程を行った後、負極片を取得する。
９６.７％：１.５％：１.２％：０.６％という質量比に従って、負極活性材料黒鉛、結合剤ＳＢＲ（スチレンブタジエン系ラテックス）、分散剤ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）、導電剤ＳＰ（導電性カーボンブラックＳｕｐｅｒ－Ｐ）を均一に混合して攪拌し、負極スラリーを取得してから、塗布工程で負極スラリーを銅箔に塗って、乾燥、冷間圧延工程を行った後、負極片を取得する。
【0027】
（３）電解液の選択
炭酸エチレン電解液を選択してリチウム電池を製造する。
炭酸エチレン電解液を選択してリチウム電池を製造する。
【0028】
（４）隔離膜の選択
ＰＥ（ポリエチレン）膜を隔離膜とする。
ＰＥ（ポリエチレン）膜を隔離膜とする。
【0029】
（５）リチウムイオン電池の製造
上記正極片、隔離膜、負極片を順に積層し、隔離膜を正極片と負極片との間に位置させ、隔離の作用を発揮してから、巻いて裸の電池セルを取得し、裸の電池セルを外包装のケースに配置し、乾燥後、電解液を注入し、真空包装、静置を行って、注液・静置後のリチウムイオン電池を取得する。
上記正極片、隔離膜、負極片を順に積層し、隔離膜を正極片と負極片との間に位置させ、隔離の作用を発揮してから、巻いて裸の電池セルを取得し、裸の電池セルを外包装のケースに配置し、乾燥後、電解液を注入し、真空包装、静置を行って、注液・静置後のリチウムイオン電池を取得する。
【0030】
実施例１
ステップＳ１、注液・静置後のリチウムイオン電池を、圧力化成キャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ２、化成プロセスを設置し、第１段階で０.１Ｍｐａ付与し、第２段階で０.３Ｍｐａ付与し、第３段階で０.８Ｍｐａ付与し、第４段階で０.３Ｍｐａ付与し、第５段階で０.８Ｍｐａ付与し、第１段階で０.０２Ｃ定電流充電を２ｍｉｎ行って、第２段階で０.１Ｃ定電流充電を３ｍｉｎ行って、第３段階で１Ｃ定電流充電を６０ｍｉｎ行って、第４段階で０.１Ｃ定電流充電を１５ｍｉｎ行って、第５段階で０Ｃ定電流充電を１０ｍｉｎ行って、第１段階、第２段階、第３段階及び第４段階の温度を何れも７５℃にし、第５段階の温度を２５℃にして、化成の作業手順を開始させ、合計で、ＳＯＣ１０３％充電し、
ステップＳ３、化成が完了したリチウムイオン電池を取り出して、グレーディングキャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ４、グレーディングプロセスを設置し、締付具を使用して化成後のリチウムイオン電池を締結して固定し、５０ｋｇの圧力値を付与する。１）１０ｍｉｎ保留し、２）０.５Ｃで４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）０.５Ｃで３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電し、２）～４）の作業手順から１０回連続でサイクルする。
ステップＳ１、注液・静置後のリチウムイオン電池を、圧力化成キャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ２、化成プロセスを設置し、第１段階で０.１Ｍｐａ付与し、第２段階で０.３Ｍｐａ付与し、第３段階で０.８Ｍｐａ付与し、第４段階で０.３Ｍｐａ付与し、第５段階で０.８Ｍｐａ付与し、第１段階で０.０２Ｃ定電流充電を２ｍｉｎ行って、第２段階で０.１Ｃ定電流充電を３ｍｉｎ行って、第３段階で１Ｃ定電流充電を６０ｍｉｎ行って、第４段階で０.１Ｃ定電流充電を１５ｍｉｎ行って、第５段階で０Ｃ定電流充電を１０ｍｉｎ行って、第１段階、第２段階、第３段階及び第４段階の温度を何れも７５℃にし、第５段階の温度を２５℃にして、化成の作業手順を開始させ、合計で、ＳＯＣ１０３％充電し、
ステップＳ３、化成が完了したリチウムイオン電池を取り出して、グレーディングキャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ４、グレーディングプロセスを設置し、締付具を使用して化成後のリチウムイオン電池を締結して固定し、５０ｋｇの圧力値を付与する。１）１０ｍｉｎ保留し、２）０.５Ｃで４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）０.５Ｃで３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電し、２）～４）の作業手順から１０回連続でサイクルする。
【0031】
実施例２
ステップＳ１、注液・静置後のリチウムイオン電池を圧力化成キャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ２、化成プロセスを設置し、第１段階で０.２Ｍｐａ付与し、第２段階で０.４Ｍｐａ付与し、第３段階で１Ｍｐａ付与し、第４段階で０.４Ｍｐａ付与し、第５段階で１Ｍｐａ付与し、第１段階で０.０３Ｃ定電流充電を３ｍｉｎ行って、第２段階で０.２Ｃ定電流充電を４ｍｉｎ行って、第３段階で１.３Ｃ定電流充電を５０ｍｉｎ行って、第４段階で０.２Ｃ定電流充電を１０ｍｉｎ行って、第５段階で０Ｃ定電流充電を１５ｍｉｎ行って、第１段階、第２段階、第３段階及び第４段階の温度を何れも８０℃にし、第５段階の温度を２５℃にして、化成の作業手順を開始させ、合計で、ＳＯＣ１１３.２％充電し、
ステップＳ３、化成が完了したリチウムイオン電池を取り出して、グレーディングキャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ４、グレーディングプロセスを設置し、締付具を使用して化成後のリチウムイオン電池を締結して固定し、７５ｋｇの圧力値を付与する。１）１０ｍｉｎ保留し、２）３Ｃで４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）１Ｃで３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電し、２）～４）の作業手順から１５回連続でサイクルする。
ステップＳ１、注液・静置後のリチウムイオン電池を圧力化成キャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ２、化成プロセスを設置し、第１段階で０.２Ｍｐａ付与し、第２段階で０.４Ｍｐａ付与し、第３段階で１Ｍｐａ付与し、第４段階で０.４Ｍｐａ付与し、第５段階で１Ｍｐａ付与し、第１段階で０.０３Ｃ定電流充電を３ｍｉｎ行って、第２段階で０.２Ｃ定電流充電を４ｍｉｎ行って、第３段階で１.３Ｃ定電流充電を５０ｍｉｎ行って、第４段階で０.２Ｃ定電流充電を１０ｍｉｎ行って、第５段階で０Ｃ定電流充電を１５ｍｉｎ行って、第１段階、第２段階、第３段階及び第４段階の温度を何れも８０℃にし、第５段階の温度を２５℃にして、化成の作業手順を開始させ、合計で、ＳＯＣ１１３.２％充電し、
ステップＳ３、化成が完了したリチウムイオン電池を取り出して、グレーディングキャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ４、グレーディングプロセスを設置し、締付具を使用して化成後のリチウムイオン電池を締結して固定し、７５ｋｇの圧力値を付与する。１）１０ｍｉｎ保留し、２）３Ｃで４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）１Ｃで３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電し、２）～４）の作業手順から１５回連続でサイクルする。
【0032】
実施例３
ステップＳ１、注液・静置後のリチウムイオン電池を圧力化成キャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ２、化成プロセスを設置し、第１段階で０.３Ｍｐａ付与し、第２段階で０.５Ｍｐａ付与し、第３段階で１.２Ｍｐａ付与し、第４段階で０.５Ｍｐａ付与し、第５段階で１.２Ｍｐａ付与し、第１段階で０.０２Ｃ定電流充電を３ｍｉｎ行って、第２段階で０.２Ｃ定電流充電を５ｍｉｎ行って、第３段階で１.５Ｃ定電流充電を４５ｍｉｎ行って、第４段階で０.３Ｃ定電流充電を２０ｍｉｎ行って、第５段階で０Ｃ定電流充電を２０ｍｉｎ行って、第１段階、第２段階、第３段階及び第４段階の温度を何れも８５℃にし、第５段階の温度を３０℃にして、化成の作業手順を開始させ、合計で、ＳＯＣ１２４.３％充電し、
ステップＳ３、化成が完了したリチウムイオン電池を取り出して、グレーディングキャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ４、グレーディングプロセスを設置し、
締付具を使用して化成後のリチウムイオン電池を締結して固定し、１００ｋｇの圧力値を付与する。１）１０ｍｉｎ保留し、２）５Ｃで４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）１Ｃで３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電し、２）～４）の作業手順から３０回連続でサイクルする。
ステップＳ１、注液・静置後のリチウムイオン電池を圧力化成キャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ２、化成プロセスを設置し、第１段階で０.３Ｍｐａ付与し、第２段階で０.５Ｍｐａ付与し、第３段階で１.２Ｍｐａ付与し、第４段階で０.５Ｍｐａ付与し、第５段階で１.２Ｍｐａ付与し、第１段階で０.０２Ｃ定電流充電を３ｍｉｎ行って、第２段階で０.２Ｃ定電流充電を５ｍｉｎ行って、第３段階で１.５Ｃ定電流充電を４５ｍｉｎ行って、第４段階で０.３Ｃ定電流充電を２０ｍｉｎ行って、第５段階で０Ｃ定電流充電を２０ｍｉｎ行って、第１段階、第２段階、第３段階及び第４段階の温度を何れも８５℃にし、第５段階の温度を３０℃にして、化成の作業手順を開始させ、合計で、ＳＯＣ１２４.３％充電し、
ステップＳ３、化成が完了したリチウムイオン電池を取り出して、グレーディングキャビネット挟持板に入れ、
ステップＳ４、グレーディングプロセスを設置し、
締付具を使用して化成後のリチウムイオン電池を締結して固定し、１００ｋｇの圧力値を付与する。１）１０ｍｉｎ保留し、２）５Ｃで４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）１Ｃで３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電し、２）～４）の作業手順から３０回連続でサイクルする。
【0033】
比較例１
化成プロセスが第５段階を備えていないことを除けると、本比較例は実施例３と同様である。
化成プロセスが第５段階を備えていないことを除けると、本比較例は実施例３と同様である。
【0034】
比較例２
本比較例のステップＳ４は、化成後のリチウムイオン電池に対して、１）１０ｍｉｎ保留し、２）５Ｃで４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）１Ｃで３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電し、２）～４）の作業手順から３０回連続でサイクルし、その他は実施例３と同様である。
本比較例のステップＳ４は、化成後のリチウムイオン電池に対して、１）１０ｍｉｎ保留し、２）５Ｃで４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）１Ｃで３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電し、２）～４）の作業手順から３０回連続でサイクルし、その他は実施例３と同様である。
【0035】
比較例３
化成プロセスにおいて合計でＳＯＣ８０％充電することを除けると、本比較例は実施例３と同様である。
化成プロセスにおいて合計でＳＯＣ８０％充電することを除けると、本比較例は実施例３と同様である。
【0036】
比較例４
グレーディングプロセスにおいて付与される圧力値が１２０ｋｇであることを除けると、本比較例は実施例３と同様である。
グレーディングプロセスにおいて付与される圧力値が１２０ｋｇであることを除けると、本比較例は実施例３と同様である。
【0037】
比較例５
グレーディングプロセスにおいて付与される圧力値が３０ｋｇであることを除けると、本比較例は実施例３と同様である。
グレーディングプロセスにおいて付与される圧力値が３０ｋｇであることを除けると、本比較例は実施例３と同様である。
【0038】
性能テスト
（１）容量保持率及び厚さ膨張率のテスト
以上の実施例及び比較例で製造された、サイクルテスト対象となる電池に対して開路電圧検出を行って、開路電圧検出が完了した電池を取り出して、充放電テストキャビネットに入れて、以下のように充放電の作業手順を設置し、１）１０ｍｉｎ保留し、２）３.０Ｃ倍率で４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）１.０Ｃ倍率で３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電して、完全充電・完全放電のサイクルテストを行って、２）～４）の作業手順から１～５００回連続でサイクルし、サイクルテストの作業手順を開始させ、容量保持率を測定し、リチウムイオン電池を取り外して厚さ膨張率（厚さ膨張率＝（３８０回又は５００回サイクルした１００％ＳＯＣ厚さ値－サイクル前の１００％ＳＯＣ厚さ値）／サイクル前の１００％ＳＯＣ厚さ値）を測定し、検出結果について、表１～２及び図１～２を参照し、図１の曲線は下から上へ順に実施例３、実施例２、実施例１、比較例５、比較例４、比較例３、比較例２、比較例１である。図２の曲線は上から下へ順に実施例３、実施例２、実施例１、比較例５、比較例４、比較例３、比較例２、比較例１である。
（１）容量保持率及び厚さ膨張率のテスト
以上の実施例及び比較例で製造された、サイクルテスト対象となる電池に対して開路電圧検出を行って、開路電圧検出が完了した電池を取り出して、充放電テストキャビネットに入れて、以下のように充放電の作業手順を設置し、１）１０ｍｉｎ保留し、２）３.０Ｃ倍率で４.５Ｖのカットオフ電圧まで充電し、３）５ｍｉｎ保留し、４）１.０Ｃ倍率で３.０Ｖのカットオフ電圧まで放電して、完全充電・完全放電のサイクルテストを行って、２）～４）の作業手順から１～５００回連続でサイクルし、サイクルテストの作業手順を開始させ、容量保持率を測定し、リチウムイオン電池を取り外して厚さ膨張率（厚さ膨張率＝（３８０回又は５００回サイクルした１００％ＳＯＣ厚さ値－サイクル前の１００％ＳＯＣ厚さ値）／サイクル前の１００％ＳＯＣ厚さ値）を測定し、検出結果について、表１～２及び図１～２を参照し、図１の曲線は下から上へ順に実施例３、実施例２、実施例１、比較例５、比較例４、比較例３、比較例２、比較例１である。図２の曲線は上から下へ順に実施例３、実施例２、実施例１、比較例５、比較例４、比較例３、比較例２、比較例１である。
【0039】
表１
【0040】
表２
【0041】
（２）内部抵抗増加率
２５℃で、実施例及び比較例の電池を５０％ＳＯＣに調整し、１Ｃ倍率の電流で１８ｓ放電し、放電が中止する前の電池電圧Ｕ２、電流Ｉ、及び電池電圧が安定になった後の電池電圧Ｕ１を記録し、式Ｒ＝（Ｕ２－Ｕ１）／Ｉに従って計算して、直流内部抵抗Ｒを取得し、電池のサイクル前後の直流内部抵抗をそれぞれＲ０及びＲ１に記録し、直流抵抗変化率＝（Ｒ１－Ｒ０）／Ｒ０であり、検出結果について以下の表３を参照する。
２５℃で、実施例及び比較例の電池を５０％ＳＯＣに調整し、１Ｃ倍率の電流で１８ｓ放電し、放電が中止する前の電池電圧Ｕ２、電流Ｉ、及び電池電圧が安定になった後の電池電圧Ｕ１を記録し、式Ｒ＝（Ｕ２－Ｕ１）／Ｉに従って計算して、直流内部抵抗Ｒを取得し、電池のサイクル前後の直流内部抵抗をそれぞれＲ０及びＲ１に記録し、直流抵抗変化率＝（Ｒ１－Ｒ０）／Ｒ０であり、検出結果について以下の表３を参照する。
【0042】
表３
【0043】
結果分析
図１～図２及び表１～表３から分かるように、
リチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率について、小さいものから大きいものまで、実施例３＜実施例２＜実施例１＜比較例５＜比較例４＜比較例３＜比較例２＜比較例１であり、リチウムイオン電池の内部抵抗増加率について、小さいものから大きいものまで、実施例３＜実施例２＜実施例１＜比較例５＜比較例４＜比較例３＜比較例２＜比較例１であり、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率について、大きいものから小さいものまで、実施例３＞実施例２＞実施例１＞比較例５＞比較例４＞比較例３＞比較例２＞比較例１である。実施例１～３において、３８０回サイクルした後、リチウムイオン電池サイクルの厚さ膨張率は依然として何れも７.８％以下であり、リチウムイオン電池の内部抵抗増加率は依然として何れも１６.１％以下であり、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率は依然として何れも８３.５％以上である。実施例１～３において、５００回サイクルした後、リチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率は依然として何れも８.５％以下であり、リチウムイオン電池の内部抵抗増加率は依然として何れも１７.５％以下であり、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率は依然として何れも７５％以上である。これから分かるように、本発明のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法によって、リチウムイオン電池のサイクル膨張率が大幅に低減して、内部抵抗増加率が低下して、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率が大きく向上する。
図１～図２及び表１～表３から分かるように、
リチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率について、小さいものから大きいものまで、実施例３＜実施例２＜実施例１＜比較例５＜比較例４＜比較例３＜比較例２＜比較例１であり、リチウムイオン電池の内部抵抗増加率について、小さいものから大きいものまで、実施例３＜実施例２＜実施例１＜比較例５＜比較例４＜比較例３＜比較例２＜比較例１であり、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率について、大きいものから小さいものまで、実施例３＞実施例２＞実施例１＞比較例５＞比較例４＞比較例３＞比較例２＞比較例１である。実施例１～３において、３８０回サイクルした後、リチウムイオン電池サイクルの厚さ膨張率は依然として何れも７.８％以下であり、リチウムイオン電池の内部抵抗増加率は依然として何れも１６.１％以下であり、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率は依然として何れも８３.５％以上である。実施例１～３において、５００回サイクルした後、リチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率は依然として何れも８.５％以下であり、リチウムイオン電池の内部抵抗増加率は依然として何れも１７.５％以下であり、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率は依然として何れも７５％以上である。これから分かるように、本発明のリチウムイオン電池の化成及びグレーディング方法によって、リチウムイオン電池のサイクル膨張率が大幅に低減して、内部抵抗増加率が低下して、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率が大きく向上する。
【0044】
実施例３に対して、比較例１において化成プロセスの第５段階がないため、リチウムイオン電池は冷却・定型工程が行われず、極片は効果的に拘束されることができなく、膨張は継続的に増えて、リチウムイオン電池の厚さの跳ね返りが大きくて、電気的特性が悪くなり、３８０回サイクルした後、比較例１のリチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率は最大、８.６％に達し、比較例１のリチウムイオン電池の内部抵抗増加率は最大、１８.９％に達し、比較例１のリチウムイオン電池のサイクル容量保持率は７６.２％まで低下する。
【0045】
実施例３に対して、比較例２においてステップＳ４による１００ｋｇの圧力値付与がないため、リチウムイオン電池のグレーディング工程は圧力なしで効果的に拘束されることができなく、極片膨張は継続的に増えて、リチウムイオン電池の内部原材料の反応を大きくして、活性物質の消費を増やして、リチウムイオン電池のサイクル容量保持率を低減し、３８０回サイクルした後、比較例２のリチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率は最大、８.５％に達し、比較例２のリチウムイオン電池の内部抵抗増加率は最大、１８.６％に達し、比較例２のリチウムイオン電池のサイクル容量保持率は７６.９％まで低下する。
【0046】
実施例３に対して、比較例３において化成プロセスは合計でＳＯＣ８０％充電し、極片を十分に膨張させることができなく、３８０回サイクルした後、比較例３のリチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率は最大、８.４％に達し、比較例３のリチウムイオン電池の内部抵抗増加率は最大、１８.４％に達し、比較例３のリチウムイオン電池のサイクル容量保持率は７７.４％まで低下する。
【0047】
実施例３に対して、比較例４においてグレーディングプロセスの圧力付与値は１２０ｋｇであり、正極活性物質は脱落して、活性材料の構造は破壊され、厚さ膨張率が高く、内部抵抗増加率が高く、容量保持率が低く、３８０回サイクルした後、比較例４のリチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率は最大、８.３％に達し、比較例４のリチウムイオン電池の内部抵抗増加率は最大、１８.２％に達し、比較例４のリチウムイオン電池のサイクル容量保持率は７９.９％まで低下する。
【0048】
実施例３に対して、比較例５においてグレーディングプロセスの圧力付与値は３０ｋｇであり、極片が前倒しで完成した一部のサイクル膨張は著しく小さくなり、３８０回サイクルした後、比較例５のリチウムイオン電池のサイクル厚さ膨張率は最大、８.２％に達し、比較例５のリチウムイオン電池の内部抵抗増加率は最大、１８.１％に達し、比較例５のリチウムイオン電池のサイクル容量保持率は８０.５％まで低下する。
【図1】
【図2】
