CN101514477B

CN101514477B - 一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法

Info

Publication number: CN101514477B
Application number: CN2009100680112A
Authority: CN
Inventors: 朱静; 陈志奎; 于申军
Original assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Current assignee: Tianjin Lishen Battery JSCL
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: CN101514477A

Abstract

本发明公开一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，包括步骤：配制弱碱性的电解液；以不锈钢片、铅网、石墨片、钛网、钛片或石墨片为阳极，以待清洗的负极铜箔片为阴极，分别浸在所述电解液中且接通直流稳压电源，在室温下进行恒流电解；恒流电解结束后，取出负极铜箔片并用去离子水对其进行冲洗，获得干净的负极铜箔片。与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，该方法能够有效地清除电池安全失效后负极铜箔片表面上的附着物，不破坏负极铜箔片的表面状态，有利于对铜箔物性进行分析，准确分析出电池安全失效事故发生的原因，具有重大的生产实践意义。

Description

一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法

技术领域

本发明涉及电池安全技术领域，特别是涉及一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法。

背景技术

锂离子电池具有电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，是目前各大电池厂家发展的主要方向。

锂离子电池由于自身缺陷以及在被滥用情况下会发生爆炸、起火等安全事故。如果能够准确有效地判别安全失效原因，那么有利于锂离子电池生产制造企业查找原因进行改善，进而提高电池安全性能，此外还有利于明确责任的归属。

由于锂离子电池在发生安全事故失效后，电池破坏严重，残留线索很少，大部分的正极片完全烧毁、隔膜熔化，只有负极片能部分或全部留下，但是由于极粉、电解液和隔膜等燃烧的残余胶状物质在负极片表面附着力很强，极难将它们去除掉，从而导致无法对负极片进行准确的分析。

现有的一种去除负极铜箔片表面上烧焦附着物的方法为：采用将负极铜箔片在丙酮、DMC等有机溶剂或者在强碱溶液里长时间浸泡并进行超声振荡的方法，该方法不能有效地去除铜箔片表面的黑色物质，而且容易造成铜箔片损伤，不能保持铜箔片的原貌，最终致使安全失效的分析结果失真。

因此，目前迫切要求开发出一种电池负极铜箔片的清洗方法，该方法能够有效地清除负极铜箔片表面上的烧焦附着物，不损伤负极铜箔片的表面状态，最终实现准确分析出电池安全失效事故发生的原因。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，该方法能够有效地清除电池安全失效后负极铜箔片表面上的附着物，不破坏负极铜箔片的表面状态，最终实现准确分析出电池安全失效事故发生的原因，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，其特征在于，包括步骤：

配制弱碱性的电解液；

以不锈钢片、铅网、石墨片、钛网、钛片或石墨片为阳极，以待清洗的负极铜箔片为阴极，分别浸在所述电解液中且接通直流稳压电源，在室温下进行恒流电解；

恒流电解结束后，取出负极铜箔片并用去离子水对其进行冲洗，获得干净的负极铜箔片。

优选地，所述弱碱性电解液为采用弱碱性钠盐、碱性钠盐和/或碱作为电解质，以去离子水作为溶剂所生成的电解液。

优选地，所述电解液采用的电解质包括磷酸钠、硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种或几种。

优选地，所述弱碱性的电解液使用下列组分：硅酸钠0.5～40g/L、磷酸三钠10～100g/L、碳酸钠5～150g/L、碳酸氢钠10～100g/L、氢氧化钠0.1～15g/L。

优选地，在弱碱性的电解液中对待清洗的负极铜箔片进行恒流电解时，同时对电解液进行磁力搅拌。

优选地，所述恒流电解的电流密度范围为1～100毫安/平方厘米，进行恒流电解的时间范围为0.5～10分钟。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，该方法能够有效地清除电池安全失效后负极铜箔片表面上的附着物，不破坏负极铜箔片的表面状态，有利于对铜箔物性进行分析，准确分析出电池安全失效事故发生的原因，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法的流程图；

图2为应用本发明提供的一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法的阴极电解装置的结构示意图；

图中，1为直流稳压电源，2为对电极，3为待清洗负极铜箔片，4为磁力搅拌器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明提供的一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法的流程图。

参见图1，本发明提供了一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，该方法包括步骤：

第一步：配制弱碱性的电解液；

所述弱碱性电解液为采用弱碱性钠盐、碱性钠盐和/或碱作为电解质，以去离子水作为溶剂所生成的电解液；

具体实现上，所述电解液采用的电解质可以包括磷酸钠、硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种或几种。

在本发明中，所述弱碱性的电解液具体为使用下列组分的电解液：

硅酸钠0.5～40g/L、磷酸三钠10～100g/L、碳酸钠5～150g/L、碳酸氢钠10～100g/L、氢氧化钠0.1～15g/L。将上述溶质中的几种依次分散到去离子水中搅拌至完全溶解后，静置1小时待其稳定后待用。其中物质含量以每升水中加入溶质质量数g/L表示。

上述本发明采用的电解液具有无挥发性、无刺激性、腐蚀性较弱、无污染等优点，有利于广泛的生产应用。

第二步：以不锈钢片、铅网、石墨片、钛网、钛片或石墨片为阳极，以待清洗的负极铜箔片为阴极，分别浸在所述电解液中且接通直流稳压电源，在室温下进行恒流电解；

参见图2，本发明将发生爆炸、起火等安全失效事故后的负极铜箔片3(即待清洗负极铜箔片)为阴极，接直流稳压电源1的负极，不锈钢片、铅网、石墨片、钛网、钛片或石墨片作为对电极2(阳极)来接直流稳压电源1的正极，通过直流稳压电源提供直流电，对阴极进行电解。

本发明在弱碱性的电解液中对待清洗负极铜箔片充当的阴极进行恒流电解时，优选为同时对电解液利用磁力搅拌器4进行磁力搅拌，恒流电解的电流密度范围为1～100mA/cm²((毫安/平方厘米)，进行恒流电解的时间范围为0.5～10min(分钟)。

第三步：恒流电解结束后，取出负极铜箔片并用去离子水对其进行冲洗，即可清除电池安全失效后负极铜箔片表面上的附着物(例如为黑色烧焦物)，获得干净的负极铜箔片。

恒流电解一定时间后，完成电解操作，断电将负极铜箔片取出，用去离子水冲洗干净，获得干净的负极铜箔片，然后吹干，即可开始对干净的负极铜箔片进行铜箔物性分析，追溯获知电池安全失效事故产生的原因。

本发明提供的一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，是通过在弱碱性电解液中阴极电解析气的方法除去爆炸起火后电池残余负极铜箔片表面附着烧焦物的技术。本发明提供的方法能够快速、有效地清除残余负极铜箔片表面附着物(如烧焦物)，而且清洗极片的过程中不需要超声震荡，不会破坏负极铜箔片的表面状态，有利于通过对铜箔物性进行分析来追溯电池安全失效事故产生的原因，而且电解液的成分简单、经济、环保，可以多次重复利用，清洗操作过程简便、快捷。

本发明提供的方法应用于发生爆炸、起火等安全失效事故的锂离子电池残余极片的清洗，可以适用于方形锂离子电池、圆形锂离子电池、聚合物锂离子电池、动力电池等多种电池在发生爆炸、起火等安全事故后的残余物分析。

下面结合具体实施例对本发明进行说明。

实施例1：

分别称取硅酸钠5g、磷酸三钠30g、碳酸钠55g、氢氧化钠0.5g依次溶于1L去离子水中，用图2所示的磁力搅拌器4强烈搅拌至完全溶解后，静置1h使溶液稳定。取面积为200cm²的不锈钢片作为阳极、待清洗的电池负极片作为阴极，天津中环电子生产的直流稳压电源提供电流，在如附图2所示的装置中进行电解。电解条件为：温度室温、电流密度15mA/cm²、磁力搅拌、电解时间3min。电解操作完成后，断电将负极片取出以去离子水冲洗，即可去除表面黑色附着物，然后将清洗过的极片吹干。

实施例2：

称取碳酸钠125g、氢氧化钠5g依次溶于1L去离子水中，强烈搅拌至完全溶解得碱性清洗溶液。取面积为200cm²的不锈钢片作为阳极、待清洗的电池负极片作为阴极，进行恒流阴极电解，在如附图2所示的装置中进行电解。电解条件为：温度室温、电流密度20mA/cm²、磁力搅拌、电解时间1min。电解操作完成后，断电将负极片取出以去离子水冲洗，吹干。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供了一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，该方法能够有效地清除电池安全失效后负极铜箔片表面上的附着物，不破坏负极铜箔片的表面状态，有利于对铜箔物性进行分析，准确分析出电池安全失效事故发生的原因，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种锂离子电池失效后负极铜箔片的清洗电化学方法，其特征在于，包括步骤：

配制弱碱性的电解液；

以不锈钢片、铅网、钛网、钛片或石墨片为阳极，以待清洗的负极铜箔片为阴极，分别浸在所述电解液中且接通直流稳压电源，在室温下进行恒流电解；

恒流电解结束后，取出负极铜箔片并用去离子水对其进行冲洗，获得干净的负极铜箔片；

所述弱碱性的电解液使用下列组分：硅酸钠0.5～40g/L、磷酸三钠10～100g/L、碳酸钠5～150g/L、碳酸氢钠10～100g/L和氢氧化钠0.1～15g/L。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在弱碱性的电解液中对待清洗的负极铜箔片进行恒流电解时，同时对电解液进行磁力搅拌。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒流电解的电流密度范围为1～100毫安/平方厘米，进行恒流电解的时间范围为0.5～10分钟。