CN104600347A - 一种锂电池制造过程中注液前烘烤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池制造过程中注液工序前电池烘烤的方法。这种方法包括：经过激光焊后，铝壳和顶盖密封焊接且经过泄露检测合格的电池，放置在特定的烘箱，烘箱密封性能良好。烘箱外接爪式真空泵，真空泵可以提供达到-0.095MPa以上的真空度；烘箱外接氮气管道，对烘箱内部进行加热、持续抽真空、充氮气等操作。通过本发明阐述的烘烤方法，将待烘烤电池内部的水份最大限度地去除。对比传统的注液前烘烤方法，本发明阐述的方法可以使烘烤后的电池水份下降约100ppm，本发明易操作，实用性强，并能够有效降低注液前电池内极片的水份含量，大大提升了产品质量，同时可通过自动化控制实现生产效率的提升。

Description

一种锂电池制造过程中注液前烘烤的方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术，尤其是锂离子电池在注液前烘烤的方法。

背景技术

随着全球石油资源紧张、大气环境污染加剧。节能环保的纯电动汽车已被公认为21世纪汽车工业发展的主要方向。 国内外各汽车厂商慢慢将目光投向纯电动汽车和混合动力汽车。这些趋势必将大大推动新能源汽车产业的飞速发展, 也为锂离子电池的生产和研发提供良好的平台。纯电动汽车最关键部分是电池模块, 模块是由单体电池串并联组成。单体锂离子电池就成为最关键的部分。单体锂离子电池的性能好坏将直接影响整个电池模块的性能。也将影响电动车的正常运行。

动力锂离子电池一般使用以六氟磷酸锂为主体的功能性复合电解液，此类电解液与水反应，生产水与其他产物，反应生产的水还行继续与电解液继续反应，从而形成恶性循环。因此，锂离子电池制造过程中需要严格控制的一项关键性指标为注液前电池的水份含量。理论上水份含量越低越好，实际工业制造过程中，锂离子电池在注液前，电池极片的水份含量一般在200-400ppm，现阶段的电池制造水平可以容忍此种程度的水份含量。

因为电池制造过程中的特殊要求，电池注液前，电池的顶盖与壳体已经被激光焊接，且焊缝的密封性能良好，电池顶盖上只预留一个直径约1.2mm的注液孔，这样就大大增加了烘烤的难度；另外电池内部必须有隔膜这一重要的原材料，隔膜一般都是耐高温性能很差，锂电池行业经验告知我们，电池注液前烘烤的温度一般不能高于一个限定的数值，此上限温度一般由隔膜的材质所决定，这样又从另一个方面大大制约了注液前的烘烤效果。因此电池制造行业迫切需要一种比较合适、高效的注液前电池烘烤的方法来有效降低注液前电池水份的含量。

电池在制造过程中，要求处在干燥的环境中，且根据要求在某些特定的流程位置烘烤半成品，最终保证在注射电解液前电池极片的水分含量低于规定的数值。因为现阶段锂离子电池内使用的复合电解液，极易与水发生复杂的化学反应，生成的产物之一为水，产物水与电解液继续反应。故注液前的电池极片含水份量一般要低于规定的数值，一旦注液前电池水份含量超过这一规定的数值，其成品电池的性能将急剧下降，直至发生电池严重气胀，电池报废。电池在注射电解液前，只预留一个直径非常小的注射孔，这就大大增加了电池烘烤过程中的水份去除的难度，因此需要有更合理和更优化的烘烤方法加以实现。

从现阶段的电池制造技术水平来看，注液前的电池一般都需要烘烤，不同的电池制造厂商可能采用不同的烘烤方法，但传统的烘烤方法往往较难达到产品的技术要求，这就迫切需要一种合适的电池注液前的烘烤方法来解决此问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明通过加热使烘箱的温度恒定在规定的范围值以内，并通过真空泵对烘烤区持续抽真空（烘烤中途充一次氮气并保持数分钟），最终实现经过烘烤的电池内水份含量有效降低。

本发明的锂电池制造过程中注液前烘烤的方法，其是将待烘烤锂电池置于一端通过出气管道连接无油爪式真空泵、另一端通过进气管道连接氮气储气罐的密封烘箱中，在烘烤温度80±3℃下，持续抽真空15-20小时后，再通过氮气储气罐充干燥氮气3-5分钟，保压15-25分钟，再持续抽真空15-16小时，然后停止抽真空，停止加热，烘烤结束，烘箱保持真空，自然降温。

所述出气管道上设有真空联通阀，所述进气管道上设有氮气联通阀；抽真空时，真空联通阀打开，氮气联通阀关闭；充氮气时，真空联通阀关闭，氮气联通阀打开。

本发明在烘烤时的真空度为-0.090MPa以上。

为实现本发明方法的自动化控制，本发明中所述密封烘箱上设有可协调控制真空联通阀、氮气联通阀开闭的阀控制器以及温度控制器和压力控制器，使烘箱自动操作时，烘烤区域的温度自动控制在规定的范围内，并根据烘烤程序设定自动控制真空泵的开与关，并传递信号控制氮气管道电磁阀与真空管道电磁阀的开与关。

本发明易操作，实用性强，并能够有效降低注液前电池内极片的水份含量，大大提升了产品质量，同时可通过自动化控制实现生产效率的提升。

具体实施方式

下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。

实施例1

首先将无油爪式真空泵与密封烘箱的一个出气管道密封连接，密封烘箱的另一个进气管道与氮气储气罐连接，在烘烤温度80±3℃下，持续抽真空16小时后，再通过氮气储气罐充干燥氮气3-5分钟，保压20分钟，再持续抽真空15.5小时，然后停止抽真空，停止加热，烘烤结束，烘箱保持真空，自然降温，真空烘烤时的真空度为-0.090MPa以上。

整个上述过程可通过自动化控制处理，如可将合适的烘烤参数通过烘箱显示屏输入到烘箱的自带的处理器中，一键启动烘烤程序。烘烤结束后，烘箱保持真空并自然降温至合适温度，通过烘箱显示屏手动操作充氮气指令，对烘箱充氮气，取烘烤样品，测试电池内极片的水份含量，可判断电池的烘烤效果，若测试结果合格，直接将此烘箱的剩余电池转入下道工序；若测试结果不合格，则按照样要求重新设定烘烤参数，继续烘烤，直至烘烤后电池极片的水份检测合格。

按照本发明专利，电池烘烤结束后，烘箱真空保持且温度降低到60℃以下，从不同烘箱中随机各取两只电池，测量电池的极组水分含量（即电池内部极片上敷料的水分含量），结果见附表1。

对比例

作为对比，在与实施例1相同的烘箱采用不同的烘烤方法进行注液前电池烘烤。烘烤分为32个循环，每个循环工步分别为：抽真空+加热、加热（保持真空度），真空保持、干燥，每个循环时间为80分钟，第32个烘烤循环结束后，程序进入第33个循环——停止加热并持续抽真空10分钟，停止抽真空，真空保持并使烘箱自然降温。从不同的烘箱中同样随机各取两只电池，测量电池的极组水分含量（即电池内部极片上敷料的水分含量），结果见附表1。

表1 实施例1与对比例注液前烘烤后电池水份含量实验

从表1中可以看出， 实施例1使用本发明阐述的注液前烘烤方法进行实验烘烤，在特定的实验条件下，烘烤后电池的水份含量平均值为344ppm；对比例采用了另一种传统的烘烤方法，在与实施例1相同的实验条件下进行电池注液前烘烤，烘烤后电池的水分含量平均值为468ppm，对比传统的注液前烘烤方法，本发明阐述的方法可以使烘烤后的电池水份下降100ppm之多。注液烘烤的目的正是在于将电池内极片上的水分最大限度地去除，故实施例1所使用的电池注液前烘烤方法明显优于对比例所使用的电池注液前烘烤方法，相对于对比例，本发明所阐述的注液前烘烤方法是一种可以有效降低电池水份的发明方面。

Claims (3)

1.一种锂电池制造过程中注液前烘烤的方法，其是将待烘烤锂电池置于一端通过出气管道连接无油爪式真空泵、另一端通过进气管道连接氮气储气罐的密封烘箱中，在烘烤温度80±3℃下，持续抽真空15-20小时后，再通过氮气储气罐充干燥氮气3-5分钟，保压15-25分钟，再持续抽真空15-16小时，然后停止抽真空，停止加热，烘烤结束，烘箱保持真空，自然降温。

2.如权利要求1所述锂电池制造过程中注液前烘烤的方法，其特征在于，所述出气管道上设有真空联通阀，所述进气管道上设有氮气联通阀；抽真空时，真空联通阀打开，氮气联通阀关闭；充氮气时，真空联通阀关闭，氮气联通阀打开。

3.如权利要求1所述锂电池制造过程中注液前烘烤的方法，其特征在于，烘烤时的真空度为-0.090MPa以上。