CN102800892B - 一种软包锂离子电池的预化成方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软包锂离子电池的预化成装置，包括有电池固定架，所述电池固定架上固定放置有多个软包锂离子电池；所述电池固定架上设置有正极耳并联夹子和负极耳固定夹子，所述正极耳并联夹子和负极耳固定夹子分别与一台外部充电设备的正极输出端和负极输出端相连接；所述正极耳并联夹子分别与所述多个软包锂离子电池上的正极耳相接触，所述负极耳固定夹子分别与所述多个软包锂离子电池上的负极耳相接触。本发明公开的一种软包锂离子电池的预化成方法及其装置，其可以应用于软包锂离子电池的预化成工序中，采用并联充电方式同时对多个电池进行预化成充电，可以节约对多个电池进行预化成的时间，提高设备的利用率，从而降低电池的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种软包锂离子电池的预化成方法及其装置。
背景技术
锂离子电池具有高工作电压、高比能量、循环寿命长、无环境污染等优点，作为能将电能和化学能相互转化的二次化学电源，被视为电力储能系统的热门候选技术之一。自诞生以来，其应用领域不断扩大，获得迅速的发展。目前，不仅在移动式通讯设备和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，因此，目前对锂离子电池的性能要求越来越高，是目前各大电池厂家发展的主要方向。
对于锂离子二次电池，其在生产过程中，需要进行预化成工序。预化成工序采用小电流对电池进行充电，以在电池负极表面形成稳定性的固体电解质界面膜（即SEI膜），在形成SEI膜的过程中会产生气体。预化成的目的就是形成稳定性的SEI膜，消耗电池内部反应的气体，防止电池在后续充放电过程中产生气体，从而造成电池鼓胀，影响到电池的正常使用。
目前，一般需采取小于0.2C（C为电池容量）的电流对电池进行充电，直到充至大于60%的电池容量，这个过程花费的时间长，占用设备多，设备量程不能被充分利用，而且软包锂离子电池在预化成过程中产生的气体容易使得负极片与隔膜之间易产生气泡，从而造成负极表面析锂，导致锂离子电池的放电效率降低以及电池容量损失。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，它可以应用于软包锂离子电池的预化成工序中，可以节约对多个电池进行预化成的时间，提高设备的利用率，从而降低电池的生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种软包锂离子电池的预化成方法及其装置，其可以应用于软包锂离子电池的预化成工序中，可以节约对多个电池进行预化成的时间，提高设备的利用率，从而降低电池的生产成本，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种软包锂离子电池的预化成装置，包括有电池固定架，所述电池固定架上固定放置有多个软包锂离子电池；
所述电池固定架上设置有正极耳并联夹子和负极耳固定夹子，所述正极耳并联夹子和负极耳固定夹子分别与一台外部充电设备的正极输出端和负极输出端相连接；
所述正极耳并联夹子分别与所述多个软包锂离子电池上的正极耳相接触，所述负极耳固定夹子分别与所述多个软包锂离子电池上的负极耳相接触。
其中，所述电池固定架包括有纵向间隔放置的多个电池隔板，任意相邻的两个所述电池隔板之间形成有电池容纳槽，所述电池容纳槽的形状、大小与所述软包锂离子电池的形状、大小相对应匹配。
其中，所述多个电池隔板的四周分别贯穿有一根连接轴，所述四个连接轴的底部固定在一个操作平台上，所述操作平台的中心部位贯穿设置有一个中轴，所述中轴的底端固定安装有一个旋紧手柄。
其中，所述连接轴的顶端与位于最上方的电池隔板固定连接在一起，所述中轴与位于最下方的电池隔板固定连接在一起。
其中，所述多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别位于同一条直线上。
其中，所述外部充电设备的充电输出电流等于每个软包锂离子电池预化成所需要的充电电流以及所述多个软包锂离子电池的数量之积。
此外，本发明还提供了一种软包锂离子电池的预化成方法，包括以下步骤：
第一步：固定放置多个软包锂离子电池；
第二步：将所述多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别与外部充电设备的正极输出端和负极输出端相连接；
第三步：以每个软包锂离子电池预化成所需要的充电电流以及所述多个软包锂离子电池的数量之积，作为外部充电设备的充电输出电流，由外部充电设备对所述多个软包锂离子电池进行充电。
其中，所述第一步具体为：将所述多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别保持位于同一条直线上，然后夹紧固定在一起。
其中，所述第二步具体为：将所述多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别并联后，再与外部充电设备的正极输出端和负极输出端相连接。
其中，在第三步中，外部充电设备对所述多个软包锂离子电池进行充电时，将多个软包锂离子电池充电至所述软包锂离子电池预设的预化成电池电压充电上限。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种软包锂离子电池的预化成方法及其装置，其可以应用于软包锂离子电池的预化成工序中，采用并联充电方式同时对多个电池进行预化成充电，可以节约对多个电池进行预化成的时间，提高设备的利用率，从而降低电池的生产成本，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
此外，本发明可以通过电池固定架，将多个放置在一起的电池夹紧，使得电池内部接触紧密，从而解决了极片和隔膜之间的气泡不易排出，导致负极片局部析锂的问题，进一步提高锂离子电池的使用性能。
附图说明
图1为本发明提供的一种软包锂离子电池的预化成装置的立体示意图；
图2为本发明提供的一种软包锂离子电池的预化成方法的流程图；
图3为现有电池预化成的方法和本发明采用的电池并联预化成方法的电池循环性能对比曲线示意图；
图中，1为电池固定架，10为软包锂离子电池，11为电池隔板，12为电池容纳槽，13为连接固定轴，14为操作平台，15为中轴，16为旋紧手柄；21为正极耳并联夹子，22为负极耳固定夹子。
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软包锂离子电池的预化成装置的立体示意图。
参见图1，本发明提供了一种软包锂离子电池的预化成装置，包括有电池固定架1，所述电池固定架1上固定放置有多个软包锂离子电池10，所述多个软包锂离子电池10的正极耳和负极耳分别位于同一条直线上。
在本发明中，所述电池固定架1上设置有正极耳并联夹子21和负极耳固定夹子22，所述正极耳并联夹子21和负极耳固定夹子22分别与一台外部充电设备（如充电机）的正极输出端和负极输出端相连接。
需要说明的是，对于所述外部充电设备，所述外部充电设备的充电输出电流等于每个软包锂离子电池预化成所需要的充电电流（例如0.5A）以及所述多个软包锂离子电池的数量之积。此外，外部充电设备对所述多个软包锂离子电池进行充电时，只是将多个软包锂离子电池充电至所述软包锂离子电池预设的预化成电池电压充电上限。
需要说明的是，所述软包锂离子电池预设的预化成电池电压充电上限可以根据用户的需要预先进行任意设定，例如可以为4V，也可以为4.1或者4.2V。
具体实现上，所述正极耳并联夹子21分别与所述多个软包锂离子电池10上的正极耳相接触（具体为相夹），所述负极耳固定夹子22分别与所述多个软包锂离子电池10上的负极耳相接触（具体为相夹），从而在外部充电设备的作用下，外部充电设备通过所述正极耳并联夹子21和负极耳固定夹子22向软包锂离子电池10的正极耳和负极耳分别输出电流，实现对软包锂离子电池10的预化成充电。
参见图1，所述电池固定架1包括有纵向间隔放置的多个矩形电池隔板11，所述多个矩形电池隔板11整齐排列，任意相邻的两个所述电池隔板11之间形成有电池容纳槽12，所述电池容纳槽12的形状、大小与所述软包锂离子电池10的形状、大小相对应匹配，用于放置所述软包锂离子电池10。
具体实现上，所述电池隔板11为采用绝缘材质制成的隔板。
在本发明中，所述多个电池隔板11的四周分别贯穿有一根连接轴13，所述连接轴13的顶端与位于最上方的电池隔板11固定连接在一起，所述四个连接轴13的底部固定在一个操作平台14上，所述操作平台14的中心部位穿设置有一个中轴15，所述中轴15与位于最下方的电池隔板11固定连接在一起。
具体实现上，所述中轴15与所述操作平台14为螺纹连接。
参见图1，所述中轴15的底端固定安装有一个旋紧手柄16，因此，用户通过顺时针旋转所述旋紧手柄16，可以顺时针转动所述中轴15，让中轴15推动所述多个电池隔板11，缩小任意相邻两个电池隔板11的间距，使得所述多个电池隔板11的纵向整体长度缩小，固定住每只软包锂离子电池，并且让电池容纳槽12内放置的软包锂离子电池10中的极片和隔膜之间的气泡排出，避免了负极片出现局部析锂的问题，进一步提高了锂离子电池的使用性能。
反之，用户通过逆时针转所述旋紧手柄16，可以逆时针转动所述中轴15，让中轴15放松所述多个电池隔板11，使得所述多个电池隔板11的纵向整体长度增大，方便将任意两个电池隔板11之间放置的软包锂离子电池10快速取出和放入，提高了电池预化成的工作效率，进而降低了电池的生产成本。
基于上述本发明提供的一种软包锂离子电池的预化成装置，参见图2，本发明还提供了一种软包锂离子电池的预化成方法，包括以下步骤：
第一步：固定放置多个软包锂离子电池；
第二步：将所述多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别与外部充电设备（如一台充电机）的正极输出端和负极输出端相连接；
第三步：以每个软包锂离子电池预化成所需要的充电电流（例如0.5A）以及所述多个软包锂离子电池的数量之积，作为外部充电设备的充电输出电流，然后由外部充电设备对所述多个软包锂离子电池进行充电，最终实现同时对多个软包锂离子电池预化成的目的。
在本发明中，第一步具体为：将所述多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别保持位于同一条直线上，然后夹紧在一起。
在本发明中，第二步具体为：将所述多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别并联后，再与外部充电设备（如一台充电机）的正极输出端和负极输出端相连接。
在本发明中，需要说明的是，对于第三步，如果一个软包锂离子电池在预化成时，是采用0.5A恒流充电至4.1V（预设的预化成电池电压充电上限），那么将外部充电设备的输出电流设置为0.5乘以软包锂离子电池的具体数目，以所获知的乘积作为外部充电设备的充电输出电流。
在本发明中，需要说明的是，在第三步中，外部充电设备对所述多个软包锂离子电池进行充电时，将多个软包锂离子电池充电至所述软包锂离子电池预设的预化成电池电压充电上限。
需要说明的是，每个软包锂离子电池预化成所需要的充电电流可以根据用户的需要和电池的实际容量情况预先进行设定，例如可以为0.5A。所述软包锂离子电池预设的预化成电池电压充电上限可以根据用户的需要预先进行任意设定，例如可以为4V，也可以为4.1或者4.2V。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例
首先，根据需要预化成软包锂离子电池的充电电流、外部充电设备的量程以及操作性确定并联电池的数量。对于每个单体电池，需用0.5A的电流充电，外部充电设备的电流量程10A，考虑便于操作性，确定并联电池的数量为15只；
接着，将电池放入到图1所示本发明提供的电池固定架中，使得多个电池的正极耳和负极耳分别位于同一条直线上，便于分别将正极耳和负极耳并联；
然后，操作工作通过顺时针旋转所述旋紧手柄，使得电池固定架将其内放置的多个电池夹紧；
然后，将正极耳并联夹子21和负极耳固定夹子22分别夹紧多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳，然后将正极耳并联夹子21和负极耳固定夹子22分别与外部充电设备的正极输出端和负极输出端相连接；
最后，执行多次电池的并联预化成操作。鉴于一个单体电池在预化成时，单体电池采用0.5A恒流充电至4.1V，因此，本发明可以将外部充电设备的输出电流设置为0.5*15=7.5A，电压上限设置为4.1V，即采用7.5A恒流将并联的多个电池充电至4.1V的电压。在充电结束后，对电池进行抽真空封边，然后按正常程序对单体电池二次化成、分容，测试循环性能。
参见图3。图3为现有电池预化成的方法和本发明采用的电池并联预化成方法的电池循环性能对比曲线示意图；现有电池预化成的方法将单体电池直接采用0.5A恒流充电至4.1V，然后进行抽真空封边，并且采用与实施例相同的二次化成、分容流程，测试循环性能作对比。由图3可知，本发明的提供的电池预化成方案实施例与现有常规的电池预化成方案制造的电池循环性能无负面影响。
因此，本发明提供的一种软包锂离子电池的预化成方法及其装置，其结构合理，性能稳定可靠，可以很好地应用于多个电池的预化成工序，提高对多个电池的预化成工作效率。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供了一种软包锂离子电池的预化成方法及其装置，其可以应用于软包锂离子电池的预化成工序中，采用并联充电方式同时对多个电池进行预化成充电，可以节约对多个电池进行预化成的时间，提高设备的利用率，从而降低电池的生产成本，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
此外，本发明可以通过电池固定架，将多个放置在一起的电池夹紧，使得电池内部接触紧密，从而解决了极片和隔膜之间的气泡不易排出，导致负极片局部析锂的问题，进一步提高锂离子电池的使用性能。
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 (5)
1.一种软包锂离子电池的预化成装置，其特征在于，包括有电池固定架(1)，所述电池固定架(1)上固定放置有多个软包锂离子电池(10)；所述多个软包锂离子电池(10)的正极耳和负极耳分别位于同一条直线上；
所述电池固定架(1)上设置有正极耳并联夹子(21)和负极耳固定夹子(22)，所述正极耳并联夹子(21)和负极耳固定夹子(22)分别与一台外部充电设备的正极输出端和负极输出端相连接；
所述正极耳并联夹子(21)分别与所述多个软包锂离子电池(10)上的正极耳相夹，所述负极耳固定夹子(22)分别与所述多个软包锂离子电池(10)上的负极耳相夹；
所述电池固定架(1)包括有纵向间隔放置的多个电池隔板(11)，任意相邻的两个所述电池隔板(11)之间形成有电池容纳槽(12)，所述电池容纳槽(12)的形状、大小与所述软包锂离子电池(10)的形状、大小相对应匹配；
所述多个电池隔板(11)的四周分别贯穿有一根连接轴(13)，所述四个连接轴(13)的底部固定在一个操作平台(14)上，所述操作平台(14)的中心部位贯穿设置有一个中轴(15)，所述中轴(15)的底端固定安装有一个旋紧手柄(16)。
2.如权利要求1所述的预化成装置，其特征在于，所述连接轴(13)的顶端与位于最上方的电池隔板(11)固定连接在一起，所述中轴(15)与位于最下方的电池隔板(11)固定连接在一起。
3.如权利要求1或2所述的预化成装置，其特征在于，所述外部充电设备的充电输出电流等于每个软包锂离子电池预化成所需要的充电电流以及所述多个软包锂离子电池的数量之积。
4.一种软包锂离子电池的预化成方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别保持位于同一条直线上，将正极耳并联夹子和负极耳固定夹子分别夹紧多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳，
第二步：利用正极耳并联夹子和负极耳固定夹子将所述多个软包锂离子电池的正极耳和负极耳分别并联后，然后将正极耳并联夹子和负极耳固定夹子分别与外部充电设备的正极输出端和负极输出端相连接；
第三步：以每个软包锂离子电池预化成所需要的充电电流以及所述多个软包锂离子电池的数量之积，作为外部充电设备的充电输出电流，由外部充电设备对所述多个软包锂离子电池进行充电。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在第三步中，外部充电设备对所述多个软包锂离子电池进行充电时，将多个软包锂离子电池充电至所述软包锂离子电池预设的预化成电池电压充电上限。
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