CN101179121A

CN101179121A - 在电池制备过程中将非水电解液注入电池壳中的方法

Info

Publication number: CN101179121A
Application number: CNA2006101385863A
Authority: CN
Inventors: 雷裕东
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2008-05-14

Abstract

一种在电池制备过程中将非水电解液注入电池壳中的方法，该方法通过注液机将非水电解液注入电池壳体内，其中，在注入电池壳体内之前，所述电解液的温度为40－60℃。本发明通过在注液之前对电池电解液进行加热，大大提高了电池电解液的注入速度。

Description

在电池制备过程中将非水电解液注入电池壳中的方法

技术领域

本发明是关于一种将非水电解液注入电池壳中的方法，特别是在电池制备过程中，将非水电解液注入电池壳中的方法。

背景技术

一般来说，电解液为非水电解液的电池，如锂离子电池包括电池壳体和容纳在电池壳体内的极芯和非水电解液，所述极芯包括正极、负极和位于正极和负极之间的隔膜。

该类电池的制备方法一般包括将正极、负极和隔膜制成极芯，然后将极芯放置在电池壳体内，盖上盖板，所述盖板上有注液孔，通过注液机从该注液孔将非水电解液注入到电池壳内。由于电解液容易吸收水分，因此在将非水电解液注入到电池壳内时，要求注入时间要尽量地短。同时注液速度的加快也有利于提高生产效率。

但是，根据现有的非水电解液的注入方法，往往难以达到上述要求。一方面，电池壳的注液孔很小，而电解液粘度较大，使得电解液的注入速度受到限制，导致注入时间的延长；另一方面，电池极芯对电解液的吸收缓慢，若注入速度过快，容易使电解液从注液孔漏出，则会产生电解液注入量不够以及电解液浪费的现象。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中在电池制备过程中将非水电解液注入电池壳内的注入时间长的缺点，提供一种在电池制备过程中将非水电解液注入电池壳中注入时间短的方法。

本发明的发明人发现，目前一般的锂离子电池的非水电解液的注入方法都是在常温下将电解液注入电池壳体内。但是，常温情况下，非水电解液的粘度通常都较大，因此，无法在短时间内将电池所需的非水电解液注入到电池壳内。而本发明通过提高注入电池壳的非水电解液的温度，降低了电解液的粘度和表面张力，使得电解液流动性增强，并且容易被电池极芯吸收，从而提高电池非水电解液的注入速度。

本发明提供了一种在电池制备过程中将非水电解液注入电池壳中的方法，该方法通过注液机将非水电解液注入电池壳体内，其中，在注入电池壳体内之前，所述电解液的温度为40-60℃。

本发明通过在注液之前对电池电解液进行加热，大大提高了电池电解液的注入速度。例如，按照本发明提供的方法进行注液，电解液在50℃下注液时，仅用11秒的时间，就能使200支电池中的每一支均注入2.5±0.1克的电解液，并且无漏液现象发生；而现有技术中采用的电解液温度为25℃，使200支电池中的每一支均注入2.5±0.1克的电解液，并不发生漏液所需的时间为20秒。因此，使用本发明的注液方法可以使注液时间减少为原来的55％。因此，本发明提供的在电池制备过程中将非水电解液注入电池壳中的方法，在不产生漏液的前提下，明显缩短了非水电解液的注入时间，从而能减少所需的注液设备，降低注液过程中水分进入电解液的几率，减少电解液的浪费。

另外，本发明的方法对电池性能没有影响，因此，能在保证电池性能的基础上，大幅度提高电池的生产效率。

具体实施方式

本发明通过将非水电解液进行加热后再通过注液机注入到电池壳内。所述加热的方法可以是常规任意的方法，但是，为了使电解液能够均匀受热，防止电解液局部温度过高而导致电解液分解，本发明优选将装有非水电解液的电解液罐置于水浴中加热。所述非水电解液的温度可以是40-60℃，优选为45-55℃。所述注液机可以商购得到。

优选情况下，在非水电解液注入电池壳之前，将电池壳体的温度也加热到40-60℃，更优选为45-55℃。可以通过各种加热方法对所述电池壳体进行加热，例如，可以直接将电池壳体置于烘箱中加热。

一般情况下，电解液罐和注液机之间通过管道相连，使电解液罐中的电解液进入注液机。电解液在经过该管道时，由于管道外的环境温度低于电解液温度，则会使管道内的电解液温度略有下降。进一步优选的情况下，本发明的方法还包括对该管道加以保温措施。例如，可以在注液管道上包裹上隔热层。这样可以有效地保持非水电解液的温度。

本发明所述非水电解液可以为锂离子电池中通常使用的各种非水电解液，一般来说，所述电解液含有电解质锂盐和非水溶剂。本发明优选所述非水电解液中所述电解质锂盐的浓度为0.5-2.9摩尔/升。

所述电解质锂盐可以是现有技术中用作锂离子电池电解液中电解质的各种锂盐，例如，可以选自LiPF₆、LiBF₄、LiSbF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、Li(CF₃SO₂)₂N、LiC₄F₉SO₃、LiAlCl₄、LiCl及LiI中的一种或几种。

所述非水溶剂、即有机溶剂可以是现有技术中的各种高沸点溶剂、低沸点溶剂或者它们的混合物，例如，可以选自乙烯碳酸酯、丙稀碳酸酯、丁烯碳酸酯、1，2-二甲基乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲异丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、碳酸乙丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、氯代乙烯碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、γ-丁内酯、磺内酯、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺、环丁砜和二甲亚砜中的一种或几种。

下面通过实施例来更详细地说明本发明提供的锂离子电池电解液的注入方法。

以下实施例以及对比例中所用不含电解液的电池均按照如下方法制备。

(1)正极的制备

将100克正极活性成分LiCoO₂、3克聚偏氟乙烯、4克导电剂乙炔黑加入到50克N-甲基-2-吡咯烷酮中，然后在搅拌机中搅拌形成均匀的正极浆料。

将该浆料均匀地涂布在铝箔上，然后在150℃下烘干、辊压、裁切制得尺寸为400×43.5毫米的正极极片，该正极极片含有5.8克活性成分LiCoO₂。

(2)负极的制备

将100克石墨、3.5克聚四氟乙烯、0.5克羧甲基纤维素钠，4克导电剂乙炔黑加入到120克水中，然后在搅拌机中搅拌形成均匀的负极浆料。

将该浆料均匀地涂布在铜箔上，然后在90℃下烘干、辊压、裁切制得尺寸为350毫米×44毫米的负极极片，该负极极片含有2.8克活性成分石墨。

(3)电池的装配

将正极极片、聚丙烯膜和负极极片卷绕成一个方型锂离子电池的极芯，置于电池壳内，制成型号为LP043446A的不含电解液的电池。

实施例1

本实施例说明由本发明提供的电池的电解液的注入方法。

(1)将电解质锂盐LiPF₆按1摩尔/升的浓度溶解在非水溶剂中形成非水电解液，所述非水溶剂是体积比为1∶1的乙烯碳酸酯和碳酸二甲酯的混合溶剂。将该非水电解液置于电解液罐(韩国三星生产，容量200L)中，用水浴加热电解液罐，使电解液保持在50℃，电解液罐和注液机(比亚迪股份有限公司生产，型号为LB-200A)之间连接有管道，用隔热层对该管道进行包裹。

(2)通过注液机用5秒的时间，将2.5±0.1克的本实施例的电解液注入到所述不含电解液的电池中，观察并记录是否有电解液从注液孔中漏出。另取不含电解液的电池，重复上述操作，连续测试200支。统计200支中行电解液从注液孔中漏出的漏液电池数量。结果如表1所示。

(3)按照步骤(2)所述的方法对不含电解液的电池进行注液，不同的是分别用6秒、7秒、8秒、……、19秒、20秒的时间将2.5±0.1克的本实施例的电解液注入到所述不含电解液的电池中。分别统计200支中漏液电池数量。结果如表1所示。

对比例1

按照实施例1所述的方法进行注液，不同的是，电解液温度保持在25℃。统计漏液电池数量。结果如表1所示。

实施例2

按照实施例1所述的方法进行注液，不同的是，电解液温度保持在40℃，所述不含电解液的电池预先在40℃的烘箱中加热10分钟。统计漏液电池数量。结果如表1所示。

实施例3

按照实施例1所述的方法进行注液，不同的是，电解液温度保持在45℃，所述不含电解液的电池预先在45℃的烘箱中加热10分钟。统计漏液电池数量。结果如表1所示。

实施例4

按照实施例1所述的方法进行注液，不同的是，电解液温度保持在50℃，所述不含电解液的电池预先在50℃的烘箱中加热10分钟。统计漏液电池数量。结果如表1所示。

实施例5

按照实施例1所述的方法进行注液，不同的是，电解液温度保持在55℃，所述不含电解液的电池预先在55℃的烘箱中加热10分钟。统计漏液电池数量。结果如表1所示。

实施例6

按照实施例1所述的方法进行注液，不同的是，所述电解质锂盐为LiBF₄，非水溶剂为体积比为1∶1的丙烯碳酸酯和碳酸二乙酯的混合溶剂，该非水电解液中电解质锂盐的浓度为2.9摩尔/升。统计漏液电池数量。结果如表1所示。

实施例7

按照实施例1所述的方法进行注液，不同的是，所述电解质锂盐为LiC₄F₉SO₃，非水溶剂为碳酸二正丙酯，该非水电解液中电解质锂盐的浓度为0.5摩尔/升。统计漏液电池数量。结果如表1所示。

表1

如表1所示，按照本发明实施例1-7的非水电解液的注入方法，使200支电池中的每一支均注入2.5±0.1克的电解液，并不发生漏液所需的时间为11秒，而对比例1的方法使200支电池中的每一支均注入2.5±0.1克的电解液，并不发生漏液所需的时间为20秒。因此，使用本发明的注液方法可以使注液时间减少为原来的55％，明显降低了非水电解液的注入时间。

实施例8

本实施例用来说明通过本发明的电池注液方法制得的电池的性能。

将实施例1中注液时间为11秒的注液完成后电池进行密封，得到锂离子电池A。将该锂离子电池A进行化成激活电性能，化成后的电池电压不小于3.85伏。然后进行如下性能测试：

(1)放电容量测试

取30支锂离子电池A，使用广州擎天实业有限公司生产的BS-9300R电池性能检测装置进行放电容量测试。测试环境为25℃、相对湿度25％，测定方法如下：

以1C的电流充电至4.2V，然后以0.5C电流放电至2.7V，记录所得的电池放电容量值，并计算30支锂离子电池的平均放电容量。结果如表2所示。

(2)厚度测试

分别用游标卡尺测定上述性能测试(1)中放电后的电池厚度，并计算30支锂离子电池A充放电后的平均厚度。结果如表2所示。

(3)循环性能测试

取5支锂离子电池A，使用广州擎天实业有限公司生产的BS-9300R电池性能检测装置进行循环性能测试，测试环境为25℃、相对湿度25％，测定方法如下：

以1C的电流恒流充电至4.2伏。搁置5分钟后，以1C的电流恒流放电至2.7伏，测定得到电池的初始放电容量，完成第一次充放电循环。重复上述充电放电过程，记录第400次循环后的放电容量。然后按照下式计算400次循环后的放电容量保持率，结果如表3所示。

放电容量保持率＝400次循环后放电容量/初始放电容量×100％

然后求出5支锂离子电池A的平均放电容量保持率。结果如表3所示。

对比例2

将对比例1中注液时间为20秒的注液完成后电池进行密封，得到锂离子电池B。将该锂离子电池B进行化成激活电性能，化成后的电池电压不小于3.85伏。按照实施例8的方法对锂离子电池B进行性能测试。结果如表2和表3所示。

表2

表3

如表2所示，实施例8制得的锂离子电池A的平均放电容量为795毫安时，放电后的平均厚度为4.29毫米，而对比例2制得的电池B的平均放电容量为789毫安时，放电后的平均厚度为4.36毫米。

如表3所示，由实施例8制得的锂离子电池A在400次循环后的放电容量保持率的平均值为83.2％，而对比例2制得的电池B在400次循环后的放电容量保持率的平均值为81.3％。

上述结果表明，本发明提供的将非水电解液注入电池壳中的方法能降低注液时间，提高注液效率的同时，通过减少注液过程中水分进入的几率，还能使制得的电池的性能有所提高。

Claims

1.一种在电池制备过程中将非水电解液注入电池壳中的方法，该方法通过注液机将非水电解液注入电池壳体内，其特征在于，在注入电池壳体内之前，所述电解液的温度为40-60℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电解液的温度为45-55℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在注入电解液之前，所述电池壳体的温度为40-60℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电池壳体的温度为45-55℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注液机和储存电解液的电解液罐之间连接有管道，所述管道用隔热层包裹。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电解液含有电解质锂盐和非水溶剂，所述电解质锂盐的浓度为0.5-2.9摩尔/升。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiSbF₆、LiClO₄、LiCF₃SO₃、Li(CF₃SO₂)₂N、LiC₄F₉SO₃、LiAlCl₄、LiCl及LiI中的一种或几种。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述非水溶剂为乙烯碳酸酯、丙稀碳酸酯、丁烯碳酸酯、1，2-二甲基乙烯碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲内酯、碳酸甲异内酯、碳酸甲丁酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙异丙酯、碳酸乙丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、氯代乙烯碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、γ-丁内酯、磺内酯、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺、环丁砜和二甲亚砜中的一种或几种。