一種控制軟包鈦酸鋰鋰離子電池保液量一致性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種控制軟包鈦酸鋰鋰離子電池保液量一致性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著不可再生能源的匱乏和全社會(huì)對環(huán)境污染的控制，各國政府都在積極的鼓勵(lì)發(fā)展新能源。而鋰離子電池的發(fā)展和應(yīng)用，已成為新能源行業(yè)的一個(gè)亮點(diǎn)。越來越多的大容量鋰離子電池被應(yīng)用到電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域。為了滿足電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能的各種需求，對鋰離子電池的性能和外觀尺寸提出了越來越高的要求，尤其伴隨著電池大容量的提升，電池的外觀尺寸也會(huì)相應(yīng)的增大，鋰離子電池整個(gè)生產(chǎn)過程中一致性的控制是對鋰離子電池性能一個(gè)極大的考驗(yàn)。
[0003]鋰離子電池中電解液保液量的一致性是決定電池性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。因?yàn)殡娊庖罕Ｒ毫刻贂?huì)影響電池的性能指標(biāo)，電解液太多，電池會(huì)比較軟影響其外觀，并且造成電解液成本的增加。目前軟包鋰離子電池由于其在尺寸設(shè)計(jì)和制造中的優(yōu)勢，大容量的軟包鋰離子電池種類越來越多。然而，大容量的鋰離子電池其外觀尺寸一般都比較大，尤其在制作過程中，由于鋰離子電池的容量提升，電池中的電極極片會(huì)增多、電解液的注液量也會(huì)增加;考慮到電池制作過程中產(chǎn)氣的問題，便于鋰離子電池在注液后靜置以及充放電過程中的排氣，電池的氣袋尺寸都會(huì)設(shè)計(jì)的比較大，由于鈦酸電池在制作過程中更容易產(chǎn)氣，這種情況在鈦酸鋰軟包電池中的體現(xiàn)更加明顯。為了解決不同的技術(shù)問題，對于氣袋尺寸加大的鋰離子電池的制作工藝也不同，比如:注液量比較多、電池注液后不同溫度條件下靜置浸潤、夾板預(yù)充化成、不同條件下的冷熱壓、不同溫度條件的老化、不同的真空度和壓力下進(jìn)行degas等，這些操作過程都會(huì)導(dǎo)致部分電解液流入到電池的氣袋內(nèi)。鋰離子電池制造過程的工序繁多，很難保證在制作過程中每一塊電池的電解液流入電池氣袋內(nèi)的質(zhì)量是固定的，導(dǎo)致電池在degas除氣封裝工序中電解液的保液量很難控制在一定的規(guī)格范圍內(nèi)，造成生產(chǎn)線上該工序的良品率大大降低，同時(shí)為了保證電池的保液量的規(guī)格要求需要不斷的調(diào)節(jié)過程參數(shù)，降低了鋰離子電池的生產(chǎn)效率。
[0004]近年來，隨著鋰電行業(yè)的發(fā)展，越來越多的企業(yè)將精力投注到鋰離子電池制造的一致性改善上。中國發(fā)明專利CN101697371A公布了一種鋰離子電池電解液加注方法，用于控制鋰離子電池制造過程中注液量的一致性，同時(shí)降低了電池制造的成本。中國實(shí)用新型專利CN203166023U公布了一種鋰離子電池裸電芯用浸潤裝置，保證了裸電芯電解液浸潤充分，并提高了生產(chǎn)效率。中國實(shí)用新型專利CN202977628U公布了一種軟包鋰離子電池生產(chǎn)除氣時(shí)的吸液裝置，用于解決鋰離子電池注液時(shí)注液量較多，在電池二封時(shí)電解液失液量較多而導(dǎo)致的軟包鋰離子電池外觀腐蝕的問題。通過這些專利可以看出電解液的注液量、電解液的浸潤、電解液的損失量都是影響鋰離子電池中電池最終保液量的關(guān)鍵因素。而這些專利還沒有解決大容量的軟包鋰離子電池在degas除氣封裝工序所存在的保液量一致性的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種控制軟包鈦酸鋰鋰離子電池保液量一致性的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鈦酸鋰鋰離子電池保液量一致性低以及生產(chǎn)時(shí)需注入多余電解液導(dǎo)致鋰離子電池的良品率和生產(chǎn)效率降低的技術(shù)問題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種控制軟包鈦酸鋰鋰離子電池保液量一致性的方法，包括如下步驟:
[0008]a、將經(jīng)過化成且一側(cè)設(shè)置有氣袋的電池靜置0.5h?24h，所述電池向上傾斜并與水平面形成第一傾斜角度，且氣袋位于電池上側(cè)，所述第一傾斜角度的范圍為大于0°且小于等于90° ;
[0009]b、將靜置后的電池放置在真空封裝機(jī)內(nèi)進(jìn)行除氣封裝。
[0010]進(jìn)一步的，所述步驟b中的電池向上傾斜并與真空封裝機(jī)的定位平臺(tái)構(gòu)成第二傾斜角度，且氣袋位于電池上側(cè)，所述第二傾斜角度的范圍為大于0°且小于等于90°。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟a中第一傾斜角度的范圍為20°?90°。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟a中靜置的時(shí)間為3h?6h。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟b中第二傾斜角度的范圍為30°?90°。
[OOM]進(jìn)一步的，所述步驟b中除氣封裝的真空度為負(fù)壓85?lOOkPa，抽真空時(shí)間為15?60so
[0015]優(yōu)選地，所述真空度為90?10kPa，抽真空時(shí)間為30?40s。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的控制軟包鈦酸鋰鋰離子電池保液量一致性的方法具有以下優(yōu)勢:
[0017]本發(fā)明所述方法中將氣袋朝上傾斜一定角度放置靜置，可以使鋰離子電池氣袋內(nèi)的電解液回流到裸電芯內(nèi)重新浸潤，將氣袋朝上傾斜一定角度的方式在除氣封裝機(jī)內(nèi)除氣封裝，可以控制電解液被抽出不同的量，最后達(dá)到控制鋰離子電池的電解液保液量一致性的效果;該方法還可以根據(jù)實(shí)際的需求調(diào)整鋰離子電池的保液量，即可以靈活地調(diào)整靜置的第一傾斜角度、靜置時(shí)間、除氣封裝時(shí)氣袋的第二傾斜角度以及除氣封裝的真空度和抽真空時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)達(dá)到最優(yōu)化的生產(chǎn)工藝，降低鋰離子電池電解液材料的成本，提高了良品率和生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1為一種結(jié)構(gòu)的鋰離子電池以及其氣袋的傾斜一定角度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為另一種結(jié)構(gòu)的鋰離子電池以及其氣袋的傾斜一定角度的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1-7中所述的鋰離子電池以不同角度靜置6h后保液量的箱線圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2、8-13所述的鋰離子電池除氣封裝時(shí)傾斜不同角度后保液量的箱線圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實(shí)施例13所述的鋰離子電池保液量與對比例4所述的鋰離子中的電池保液量的箱線圖；
[0024]圖6為本發(fā)明對比例1-7中所述的鋰離子電池水平靜置不同時(shí)間后保液量的箱線圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明:
[0026]1-裸電芯，2-氣袋，3-鋁塑膜。
【具體實(shí)施方式】
[0027]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。
[0029]另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中所提到的degas機(jī)，是指除氣封裝機(jī)，degas是指除氣封裝工藝，提到的電芯亦可稱為單體電池或電池。
[0030]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0031]實(shí)施例1
[0032](I)制備正極、負(fù)極漿料:將90份的鎳鈷錳酸鋰材料、6份的導(dǎo)電炭黑、4份的PVDF(聚偏氟乙烯，下同)分別加入到匪P(N-甲基吡咯烷酮，下同)中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成正極漿料;將88份的鈦酸鋰材料、5份的導(dǎo)電炭黑、7份的PVDF加入到NMP中，經(jīng)高速攪拌后均勻混合成負(fù)極漿料。
[0033](2)制備正極和負(fù)極極片:將制備得到的正極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在鋁箔的兩面，經(jīng)干燥，碾壓后，得到正極極片;將制備得到的負(fù)極漿料通過涂布機(jī)均勻涂覆在鋁箔的兩面，經(jīng)干燥，輥壓后，得到負(fù)極極片。
[0034](3)制備裸電芯1:將制備好的正、負(fù)極極片按正、負(fù)極交替的方式堆疊或卷繞成芯包，其中正負(fù)極以隔膜隔開，并保證附料區(qū)負(fù)極尺寸大于或等于正極尺寸；正、負(fù)極極耳通過焊接固定，形成裸電芯I。
[0035](4)鋁塑膜沖坑成型:將鋁塑膜3按照裸電芯I和氣袋2尺寸的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行沖坑成型。
[0036](5)封裝:將裸電芯I放入到成型后的鋁塑膜3中進(jìn)行封裝形成電芯，并在氣袋2側(cè)留有注液口。
[0037](6)烘烤:封裝完成后，將電芯在80° ±5°C的溫度下烘烤24h除去水分。
[0038](7)注液:從電解液注入口向電芯內(nèi)注入295 土 2.0g電解液后封好注液口，并靜置24h浸潤ο
[0039](8)化成:先將浸潤后的電芯以0.5C-1.0C的電流恒流恒壓充電到2.8V，然后以
0.5-1.0C的電流恒流放電至1.5V，完成2個(gè)充放電循環(huán)，再次將電芯恒流充電到2.8V后上夾板，將帶夾板的電芯進(jìn)行高溫老化產(chǎn)氣7天，電芯老化后將嚴(yán)重鼓脹的氣袋2內(nèi)的部分氣體通過針孔抽氣預(yù)先排除(防止太鼓脹的氣袋2影響后續(xù)工序的操作)，并密封排氣通道;電芯的氣袋2密封完成后卸夾板進(jìn)行搟壓以排除電芯內(nèi)部殘余氣體。
[0040](9)靜置、degas及切邊稱重:先將電池靜置支架的傾斜角度(即第一傾斜角度)調(diào)整為10°并固定好，然后將搟壓后的電芯放置在靜置支架上靜置6h后，將靜置完成后的電芯平放在degas機(jī)中進(jìn)行degas，調(diào)整degas機(jī)的真空度為90kPa，抽真空時(shí)間為40s，最后切邊(即切去氣袋2和多余的邊緣)稱重，計(jì)算電芯的保液量。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:
[0043](9)靜置、degas及切邊稱重:先將電池靜置支架的傾斜角度(即第一傾斜角度)調(diào)整為20°并固定好，然后將搟壓后的電芯放置在靜置支架上靜置6h后，將靜置完成后的電芯平放在degas機(jī)中進(jìn)行degas，調(diào)整degas機(jī)的真空度為90kPa，抽真空時(shí)間為40s，最后切邊稱重，計(jì)算電芯的保液量。
[0044]實(shí)施例3
[0045]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:
[0046](9)靜置、degas及切邊稱重:先將電池靜置支架的傾斜角度(即第一傾斜角度)調(diào)整為45°并固定好，然后將搟壓后的電芯放置在靜置支架上靜置6h后，將靜置完成后的電芯平放在degas機(jī)中進(jìn)行degas，調(diào)整degas機(jī)的真空度為90kPa，抽真空時(shí)間為40s，最后切邊稱重，計(jì)算電芯的保液量。
[0047]實(shí)施例4
[0048]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:
[0049](9)靜置、degas及切邊稱重:先將電池靜置支架的傾斜角度(即第一傾斜角度)調(diào)整為70°并固定好，然后將搟壓后的電芯放置在靜置支架上靜置6h后，將靜置完成后的電芯平放在degas機(jī)中進(jìn)行degas，調(diào)整degas機(jī)的真空度為90kPa，抽真空時(shí)間為40s，最后切邊稱重，計(jì)算電芯的保液量。
[0050]實(shí)施例5
[0051]本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于:
[0052](9)靜置、degas及切邊稱重:先將電池靜置支架的傾斜角度(即第一傾斜角度)調(diào)整為8