CN102496690B

CN102496690B - 一种确定动力电池注液量的方法

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Publication number: CN102496690B
Application number: CN201110432901.4A
Authority: CN
Inventors: 李文文; 张方方
Original assignee: Tianjin EV Energies Co Ltd
Current assignee: Tianjin EV Energies Co Ltd
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: CN102496690A

Abstract

本发明提供了一种确定动力电池注液量的方法，包括以下步骤：1)取样；2)真空烘烤；3)称重；4)取电解液；5)浸泡；6)擦净；7)称重；8)重复操作步骤6)和步骤7)；9)计算。本发明提供的确定动力电池注液量的方法，通过电解液浸泡裸电芯的方法确定动力电池的注液量，得出的计算数值更为精确，操作简单便捷，适合应用于各种材料制备的动力电池，提高了动力电池的生产质量和效率。

Description

一种确定动力电池注液量的方法

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，更具体地说，涉及一种确定动力电池注液量的方法。

背景技术

能源危机和环境污染的不断加剧，已经成为影响世界发展的难题，在这样的情况下，人们对利用清洁能源的希望也越来越迫切，因此动力电池在人们的日常生活中发挥了越来越重要的作用，锂离子电池作为动力电池中非常重要的一类，也同样受到了人们极大的重视。

电解液作为锂离子电池的四大关键材料之一，号称锂离子电池的“血液”，对锂离子电池的化学性能和安全性能起着至关重要的作用，为锂离子的传递提供了通道，是连接正、负极的桥梁。电解液一般是由适当的锂盐溶解在有机非质子混合溶剂中形成的电解质溶液。电解液注入锂离子电池内部的重量称为注液量，不同规格的锂离子电池对注液量有着不同的要求，只有在注液量适中的情况下，锂离子电池才能在较理想的状态下工作，如果电解液的注液量太多，会对锂离子电池产生许多不利的影响，例如注液量太多容易导致正、负极活性物质从集流体(集流体，是指汇集电流的结构或零件，在锂离子电池中主要指的是金属箔，其功能主要是将锂离子电池中活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，因此集流体应与活性物质充分接触)上剥落而使锂离子电池内部发生短路或断路；一旦锂离子电池使用不当，就非常容易引起热失控，造成电池起火爆炸；提高了锂离子电池的制造成本等。如果电解液的注液量太少的话，同样会给锂离子电池带来不利的后果，例如由于正、负极极片未完全被电解液浸润，导致电池内阻增大，影响锂离子电池的工作效果，降低锂离子电池的使用寿命。

在现有技术中，确定注液量有两种不同的方式，第一种是理论计算法：根据锂离子电池中所用各种原材料的真密度(真密度，指材料在绝对密实状态下的体积内固体物质的实际体积，不包括内部空隙)计算出理论孔隙率，再根据电解液密度和计算出的理论孔隙率得出电解液的注液量。这种方法需要确认各种原材料的真密度，同时正、负极极片中往往存在一些不能被电解液填充的“死孔”，导致计算出的注液量与实际的情况不尽相同，注液量仍然不准确，而且计算方法较为复杂。另一种方法为经验值法：根据锂离子电池的容量大小确认其注液量。这种方法存在的问题是，若相同容量的锂离子电池，其使用的正、负极材料、隔离膜和导电剂不同，则锂离子电池吸收电解液的能力也不一样，因此根据锂离子电池容量大小确认电解液注液量的方法同样不准确。

综上所述，如何提供一种确定动力电池注液量的方法，以实现能够比较准确的控制注液量，使锂离子电池中电解液的质量适中，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种确定动力电池注液量的方法，实现了能够较准确的控制注液量，使锂离子电池中电解液的质量适中以达到锂离子电池比较理想的工作状态。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种确定动力电池注液量的方法，包括以下步骤：

1)取多个裸电芯样品；

2)对多个所述裸电芯进行真空烘烤，待所述裸电芯冷却至一定温度后，将其转移至干燥环境中；

3)将真空烘烤后的多个所述裸电芯称重，记录下每一个所述裸电芯的重量值；

4)取多个容器，在每一个所述容器中放入一定量的电解液，所述电解液的溶液量能够完全浸没所述裸电芯，将多个盛放有所述电解液的所述容器放置于干燥环境中；

5)将记录好各自重量值的多个所述裸电芯分别放入多个所述容器中，在室温下静置一定的时间；

6)从所述电解液中取出多个所述裸电芯，将多个所述裸电芯表面游离态的所述电解液擦净；

7)对多个擦净后的所述裸电芯进行再次称重，记录下吸收所述电解液后的多个所述裸电芯的重量值；

8)每隔一定的时间对步骤6)和7)进行一次重复操作，直至多个所述裸电芯的重量值不再发生较大的变化为止；

9)利用公式计算：

所述裸电芯吸收所述电解液重量的计算公式：

W₁＝m_n-m₁

公式中：W₁为一个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

m₁为真空烘烤后的所述裸电芯的重量值；

m_n为同一个所述裸电芯吸收所述电解液后的重量值；

确定动力电池注液量的计算公式：

W＝(W₁+W₂+......+W_L-1+W_L)/L

公式中：W₁为第一个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

W₂为第二个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

……

W_L-1为第L-1个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

W_L为第L个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

L为所述裸电芯的数量。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤1)中所述裸电芯为采用卷绕工艺或叠片工艺制备的裸电芯。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤2)中所述的真空烘烤的真空度小于或等于-90千帕。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤2)中所述裸电芯经真空烘烤后的含水量小于或等于300ppm。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤2)中所述的一定温度为小于50摄氏度，所述干燥环境的相对湿度小于或等于2％RH。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤3)中具体为利用精密天平对所述裸电芯进行称重。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤4)中所述容器为PE容器或PC容器，其数量大于或等于所述裸电芯的数量。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤4)中所述容器在盛装所述电解液之前，用去离子水洗净、干燥并用所述电解液进行润洗。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤5)中所述的一定的时间为2个小时。

优选的，上述确定动力电池注液量的方法中，步骤8)中所述的重量值不发生较大的变化，为对所述裸电芯进行的相邻两次称重，得到的重量值偏差小于或等于0.05克。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

本发明提供的确定动力电池注液量的方法中，通过对裸电芯进行取样，并对其进行真空烘烤和称重，以得到干燥裸电芯的重量，再将其浸泡到电解液中直至吸收电解液达到饱和状态，再次对裸电芯进行称重，计算出每个裸电芯吸收电解液的重量值，最终算出每个裸电芯吸收电解液的平均值，此平均值即为动力电池注液量的精确数值。本发明提供的确定动力电池注液量的方法，通过电解液浸泡裸电芯的方法确定动力电池的注液量，得出的计算数值更为精确，操作简单便捷，适合应用于各种材料制备的动力电池，提高了动力电池的生产质量和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的确定动力电池注液量的方法的流程示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下面将本发明中涉及到的技术名词解释如下：

注液量：注入到锂离子电池中的电解液的重量。

裸电芯：采用特定工艺制备出来的、尚未进行装配的电芯。

本发明提供了一种确定动力电池注液量的方法，实现了能够准确计算出注液量的值，使动力电池可以处于一个良好的内部运行环境中。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1，图1为本发明实施例提供的确定动力电池注液量的方法的流程示意图。

本发明提供的确定动力电池注液量的方法，具体包括以下步骤：

S101)取多个裸电芯样品；

S102)对多个所述裸电芯进行真空烘烤，待所述裸电芯冷却至一定温度后，将其转移至干燥环境中；

S103)将真空烘烤后的多个所述裸电芯称重，记录下每一个所述裸电芯的重量值；

S104)取多个容器，在每一个所述容器中放入一定量的电解液，所述电解液的溶液量能够完全浸没所述裸电芯，将多个盛放有所述电解液的所述容器放置于干燥环境中；

S105)将记录好各自重量值的多个所述裸电芯分别放入多个所述容器中，在室温下静置一定的时间；

S106)从所述电解液中取出多个所述裸电芯，将多个所述裸电芯表面游离态的所述电解液擦净；

S107)对多个擦净后的所述裸电芯进行再次称重，记录下吸收所述电解液后的多个所述裸电芯的重量值；

S108)每隔一定的时间对步骤6)和7)进行一次重复操作，直至多个所述裸电芯的重量值不再发生较大的变化为止；

S109)利用公式计算：

所述裸电芯吸收所述电解液重量的计算公式：

W₁＝m_n-m₁

公式中：W₁为一个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

m₁为真空烘烤后的所述裸电芯的重量值；

m_n为同一个所述裸电芯吸收所述电解液后的重量值；

确定动力电池注液量的计算公式：

W＝(W₁+W₂+......+W_L-1+W_L)/L

公式中：W₁为第一个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

W₂为第二个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

W_L-1为第L-1个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

W_L为第L个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

L为所述裸电芯的数量。

在本实施例中，为了便于理解，所述动力电池具体为锂离子电池，但是本发明提供的确定动力电池注液量的方法并不仅限于锂离子电池，还可以为其他类型的动力电池，不应将锂离子电池理解为对权力范围的绝对限定。

本发明实施例提供的确定锂离子电池注液量的方法的工作过程如下：

取若干个裸电芯，对其进行真空烘烤，并对其进行称量以得到干燥裸电芯的重量，再将其放入电解液中进行浸泡，直至裸电芯吸收的电解液的重量不再增加，再次对其进行称重，计算出每一个裸电芯吸收电解液的重量值，再算出此若干个裸电芯吸收电解液的平均值，此平均值即为锂离子电池注液量的精确值。

通过上述工作过程可以得出，本实施例提供的确定锂离子电池注液量的方法中，通过细致的操作，以取平均值的方法来确定每一个裸电芯吸收电解液的重量，最大程度的降低了理论数值与实际情况的误差，进一步精确了锂离子电池的注液量，与传统的理论计算法和经验值法相比，具有更高的精确度，且更加简单便捷，此方法可以应用于各种材料制备的锂离子电池，有效的提高了锂离子电池的生产质量和效率。

具体的，步骤S101)中所述裸电芯为采用卷绕工艺或叠片工艺制备的裸电芯。裸电芯大部分采用卷绕或叠片的工艺制作，所以本实施例提供的确定锂离子电池注液量的方法中，为了达到其全面性和代表性，所采用的裸电芯为较为普遍的卷绕式裸电芯或叠片式裸电芯，当然，在能够满足本实施例提供的确定锂离子电池注液量的方法操作要求的情况下，还可以采用其他方式制作的裸电芯。

优选的，步骤S102)中所述的真空烘烤的真空度小于或等于-90千帕。对裸电芯进行真空烘烤时，真空度(表示真空状态下气体的稀薄程度，通常用压力值来表示)要达到一定的范围，才能保证裸电芯在干燥的过程中不受外界杂质的污染，即小于或等于-90千帕。

进一步的，步骤S102)中所述裸电芯经真空烘烤后的含水量小于或等于300ppm。经真空烘烤后的裸电芯的含水量需达到一定的要求以满足后续步骤的操作要求，300ppm(ppm表示百万分之几，在不同的场合与某些物理量组合，常用于表示器件某个直流参数的精度)就是对裸电芯干燥程度的要求标准。

为了使结果更加精准，步骤S102)中所述的一定温度为小于50摄氏度，所述干燥环境的相对湿度小于或等于2％RH(RH为Relative Humidity的缩写，相对湿度)。

优选的，步骤S103)中具体为利用精密天平对所述裸电芯进行称重。所采用的精密天平的最小精度为0.01克，高精度的天平使得对裸电芯的称重更加准确，精准的数据可以有效的减少计算结果的误差。

为了使方案更加完善，步骤S104)中所述容器为PE容器或PC容器，其数量大于或等于所述裸电芯的数量。PE容器或PC容器具有较好的耐腐蚀性和绝缘性，其与电解液不会发生化学反应，避免了其对电解液的污染而影响测量数据的准确度，再次提高了本实施例提供的确定锂离子电池注液量的方法的精确度。容器的数量大于或等于裸电芯的数量，可以保证每一个容器只放入一个裸电芯，避免了一个容器中放入多个裸电芯而产生相互干扰的情况。

步骤S104)中所述容器在盛装所述电解液之前，用去离子水洗净、干燥并用所述电解液进行润洗。容器在使用之前进行清洗和润洗，减少了杂质对计算结果可能造成的影响，在可控制的范围内尽量减小精度误差。

裸电芯在吸收电解液时，步骤S105)中所述的一定的时间为2个小时。每次对裸电芯进行称重的时间间隔，都要使得裸电芯有充足的时间对电解液进行吸收，2个小时既可以满足裸电芯吸收电解液所需的时间，也不会浪费过多的时间，影响工作的效率和测算的精度。

步骤S108)中所述的重量值不发生较大的变化，为对所述裸电芯进行的相邻两次称重，得到的重量值偏差小于或等于0.05克。本实施例提供的确定锂离子电池注液量的方法中，测量数据的精度要求比较高，裸电芯在吸收电解液后每次称重的重量变化不能大于0.05克，这样得到的数据和计算的结果才能保证其精准度。

本发明实施例提供的确定动力电池注液量的方法，其在操作的过程中，每一步都对操作精度要求非常高，最大程度的提高数据的精准度，使得测量结果的精度更加精准。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种确定动力电池注液量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）取多个裸电芯样品；

2）对多个所述裸电芯进行真空烘烤，待所述裸电芯冷却至一定温度后，将其转移至干燥环境中；

3）将真空烘烤后的多个所述裸电芯称重，记录下每一个所述裸电芯的重量值；

4）取多个容器，在每一个所述容器中放入一定量的电解液，所述电解液的溶液量能够完全浸没所述裸电芯，将多个盛放有所述电解液的所述容器放置于干燥环境中；

5）将记录好各自重量值的多个所述裸电芯分别放入多个所述容器中，在室温下静置一定的时间；

6）从所述电解液中取出多个所述裸电芯，将多个所述裸电芯表面游离态的所述电解液擦净；

7）对多个擦净后的所述裸电芯进行再次称重，记录下吸收所述电解液后的多个所述裸电芯的重量值；

8）每隔一定的时间对步骤6）和7）进行一次重复操作，直至多个所述裸电芯相邻两次称重的重量值偏差小于或等于0.05克为止；

9）利用公式计算：

所述裸电芯吸收所述电解液重量的计算公式：

W₁=m_n-m₁

公式中：W₁为一个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

m₁为真空烘烤后的所述裸电芯的重量值；

m_n为同一个所述裸电芯吸收所述电解液后的重量值；

确定动力电池注液量的计算公式：

W=（W₁+W₂+……+W_L-1+W_L）/L

公式中：W₁为第一个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

W₂为第二个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

……

W_L-1为第L-1个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

W_L为第L个所述裸电芯吸收所述电解液的重量值；

L为所述裸电芯的数量。

2.根据权利要求1所述的确定动力电池注液量的方法，其特征在于，步骤1）中所述裸电芯为采用卷绕工艺或叠片工艺制备的裸电芯。

3.根据权利要求1所述的确定动力电池注液量的方法，其特征在于，步骤2）中所述的真空烘烤的真空度小于或等于-90千帕。

4.根据权利要求3所述的确定动力电池注液量的方法，其特征在于，步骤2）中所述裸电芯经真空烘烤后的含水量小于或等于300ppm。

5.根据权利要求4所述的确定动力电池注液量的方法，其特征在于，步骤2）中所述的一定温度为小于50摄氏度，所述干燥环境的相对湿度小于或等于2%RH。

6.根据权利要求1所述的确定动力电池注液量的方法，其特征在于，步骤3）中具体为利用精密天平对所述裸电芯进行称重。

7.根据权利要求1所述的确定动力电池注液量的方法，其特征在于，步骤4）中所述容器为PE容器或PC容器，其数量大于或等于所述裸电芯的数量。

8.根据权利要求7所述的确定动力电池注液量的方法，其特征在于，步骤4）中所述容器在盛装所述电解液之前，用去离子水洗净、干燥并用所述电解液进行润洗。

9.根据权利要求1所述的确定动力电池注液量的方法，其特征在于，步骤5）中所述的一定的时间为2个小时。