CN106816638B - 一种软包锂离子电芯的烘烤方法及软包锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软包锂离子电芯的烘烤方法及软包锂离子电池，其中方法包括：在第一预设时长内，对封装电芯的封装袋进行抽真空操作；当封装袋内的真空度达到阈值范围时，向封装袋内充入非活泼性气体；当封装袋的厚度达到预设厚度时，停止充入非活泼性气体；将充气后的包含电芯的封装袋以预设的温度范围、在预设时长范围内进行加热；对充入气体且加热后的封装袋，在第一预设时长内进行抽真空操作；当封装袋内的真空度达到阈值范围时，对封装电芯的封装袋依次执行充非活泼性气体、加热、抽真空操作预设次数，完成烘烤工作。本发明提供的烘烤方法便于操作、过程安全，可大幅度降低烘烤时间、节约能耗，同时可以保证电芯电池的可靠性。

Description

一种软包锂离子电芯的烘烤方法及软包锂离子电池

技术领域

本发明涉及工艺制造技术领域，尤其涉及一种软包锂离子电芯的烘烤方法及软包锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染性等方面的优势，以及具有良好的经济效益、社会效益和战略意义，而备受各国研发人员和政府的青睐。动力锂离子电池是电动汽车主要的甚至是唯一的动力源，其性能将制约着整个电动汽车行业的发展。近年来，铝塑膜封装的软包动力锂离子电池以其包装简单、电池规格易于改变、成本低、超轻超薄以及高安全性能等突出优点，在电动汽车上得到了广泛的应用。

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，水与此类电解液反应生成氟化氢与其他产物，生成的氟化氢对正负极材料、集流体都有腐蚀破坏作用，反应生成的水与电解液继续反应，从而形成恶性循环。因此，水分是锂离子电池制作过程中需要严格控制的关键因素。软包锂离子电池的电芯生产工艺过程中很多步骤都需要烘烤，例如极片烘烤，电芯烘烤，正极活性物质、导电剂、粘结剂烘烤等。在一个真空烘烤箱内完成全部烘烤工艺，一般从进料到出料即使是采用强制冷却，也需要24小时左右才能完成一个烘烤周期。这种方法烘烤出来的电芯含水量只能达到400ppm-600ppm，无法达到更低的要求，从而影响电池的容量和寿命，而且这种方法影响烘箱的利用率，耗能又耗时。

发明内容

本发明实施例提供一种软包锂离子电芯的烘烤方法及软包锂离子电池，以解决现有技术中软包锂离子电池的电芯在烘烤后含水量无法满足要求影响电池的容量和寿命，以及现有的烘烤方法影响烘箱利用率、耗能又耗时的问题。

本发明实施例提供一种软包锂离子电芯的烘烤方法，包括：

在第一预设时长内，对封装电芯的封装袋进行抽真空操作；

当封装袋内的真空度达到阈值范围时，向封装袋内充入非活泼性气体；

当封装袋的厚度达到预设厚度时，停止充入非活泼性气体；

将充气后的包含电芯的封装袋以预设的温度范围、在预设时长范围内进行加热；

对充入氮气且加热后的封装袋，在第一预设时长内进行抽真空操作；

当封装袋内的真空度达到阈值范围时，对封装电芯的封装袋依次执行充非活泼性气体、加热、抽真空操作预设次数，完成烘烤工作。

本发明技术方案中，首先对封装电芯的封装袋进行抽真空，在真空度满足要求时，向封装袋内充入非活泼性气体，将充气后的封装有电芯的封装袋在预定条件下进行加热，在加热完成后继续执行抽真空、充气、加热以及抽真空的操作，在进行预设次数的循环操作之后，完成烘烤过程，本发明提供的烘烤方法操作简单、过程安全，可大幅度降低烘烤时间、节约能耗，同时可以保证烘烤出的电芯生产的电池的可靠性，与传统的电芯烘烤工艺相比具有明显的优势。

其中，所述在第一预设时长内，对封装电芯的封装袋进行抽真空操作的步骤包括：

通过一管体分别连通封装袋和真空系统装置；

启动真空系统装置，在第一预设时长内对包含电芯的封装袋进行抽真空操作。

其中，所述当封装袋内的真空度达到阈值范围时，向封装袋内充入非活泼性气体的步骤包括：

在对封装袋进行抽真空操作时，当封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，停止抽真空操作；

通过一管体分别连通封装袋和充气装置；

启动充气装置，向封装袋内充入氮气或者惰性气体。

其中，当封装袋的厚度达到预设厚度时，停止充入非活泼性气体的步骤包括：

在封装袋的厚度达到未进行抽真空操作之前的封装袋厚度的预设倍数时，关闭充气装置，停止向封装袋内充入氮气或者惰性气体；

在关闭充气装置的同时，封闭管体。

其中，将充气后的包含电芯的封装袋以预设温度范围、在预设时长范围内进行加热的步骤包括：

将充气后的包含电芯的封装袋放入达到预设温度范围的烘箱内；

在预设时长范围内，将充气后的封装袋在预设温度范围的烘箱内加热。

其中，所述预设温度范围为87℃～93℃，所述预设时长范围为35min至40min。

其中，所述对充入气体且加热后的封装袋，在第一预设时长内进行抽真空操作的步骤包括：

在第一预设时长内，对充入氮气或者惰性气体、且经过烘箱加热的封装袋，进行抽真空操作。

其中，当封装袋内的真空度达到阈值范围时，对封装电芯的封装袋依次执行充非活泼性气体、加热、抽真空操作预设次数，完成烘烤工作的步骤包括：

当封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，依次执行向封装袋内充入氮气或者惰性气体、对充入气体的封装袋加热、对充入气体且经过加热的封装袋抽真空的操作过程；

在操作过程达到预设次数时，完成烘烤工作。

其中，在最后一次对充入氮气或者惰性气体、且经过加热的封装袋抽真空时，所述方法包括：

在第二预设时长内，对充入氮气或者惰性气体、且经过加热的封装袋进行抽真空操作；

在封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，停止操作；

其中第二预设时长大于第一预设时长。

本发明实施例还提供一种软包锂离子电池，所述软包锂离子电池的电芯采用上述的软包锂离子电芯的烘烤方法进行烘烤。

本发明实施例技术方案的有益效果至少包括：

本发明技术方案，首先对封装电芯的封装袋进行抽真空，在真空度满足要求时，向封装袋内充入非活泼性气体，将充气后的封装有电芯的封装袋在预定条件下进行加热，在加热完成后继续执行抽真空、充气、加热以及抽真空的操作，在进行预设次数的循环操作之后，完成烘烤过程，本发明提供的烘烤方法操作简单、过程安全，可大幅度降低烘烤时间、节约能耗，同时可以保证烘烤出的电芯生产的电池的可靠性，与传统的电芯烘烤工艺相比具有明显的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例一提供的软包锂离子电芯的烘烤方法示意图；

图2表示本发明实施例二提供的软包锂离子电芯的烘烤方法示意图。

具体实施方式

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作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。

实施例一

本发明实施例一提供一种软包锂离子电芯的烘烤方法，如图1所示，该方法包括：

步骤101、在第一预设时长内，对封装电芯的封装袋进行抽真空操作。

首先针对封装电芯后的封装袋进行抽真空操作，在抽真空操作时，可以利用真空泵在第一预设时长内抽取封装袋内的气体。此时封装袋内存储的气体为空气，封装袋的尺寸比电芯的尺寸大1/3～1/2倍。

在第一预设时长内，对封装袋进行抽真空时，当封装袋内的真空度达到阈值范围时，停止抽真空操作。通常状态下，在封装袋内的真空度小于或者等于-0.097Mpa时，即可停止抽真空操作。抽真空过程对应的第一预设时长在3min左右。当然，第一预设时长可以根据实际的操作过程中真空度的变化来进行调整。通常情况下，在抽真空操作时长达到3min时，此时封装袋内的真空度可以小于或者等于-0.097Mpa。在封装袋内的真空度未达到要求时，可以延长抽真空操作的时间。

其中对封装袋内的真空度进行检测时，可以采用真空度检测仪，在对封装袋进行抽真空操作时，需要在封装袋上设置开孔，在连通封装袋与真空泵之后对封装袋进行抽真空操作。这里封装电芯的封装袋可以为铝塑膜材质。

步骤102、当封装袋内的真空度达到阈值范围时，向封装袋内充入非活泼性气体。

在通过真空度检测仪检测到封装袋内的真空度达到阈值范围时，此时停止抽真空操作。这里的真空度达到阈值范围，指的是封装袋内的真空度小于或者等于-0.097Mpa。

在停止抽真空操作之后，此时通过在封装袋上设置的开口向封装袋内充入非活泼性气体。这里的非活泼性气体可以是氮气或者惰性气体，其中惰性气体中的氡(Rn)具有放射性，通常状况下不使用，而在其他的惰性气体氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)中，通常可以选择氦气，当然也可以选择其他的四种惰性气体。但是惰性气体的成本较高，为了节约成本，在可以达到相同目的的前提下，通常选择氮气作为填充气体。

其中在充气的过程中，可以将充满非活泼性气体的充气袋与封装袋通过一导管连通，在连通充气袋与封装袋之后，通过挤压充气袋向封装袋内填充气体。

步骤103、当封装袋的厚度达到预设厚度时，停止充入非活泼性气体。

在向真空度小于或者等于-0.097Mpa的封装袋内充非活泼性气体的过程中，需要测量封装袋的厚度，在封装袋的厚度达到未进行抽真空操作之前的厚度的预设倍数时，此时停止充气操作。

在停止充气之后，需要将封装袋上设置的开口进行封闭，以保证封装袋此时的封装状态。在封装袋保持密封状态之后，执行下面的步骤。

步骤104、将充气后的包含电芯的封装袋以预设的温度范围、在预设时长范围内进行加热。

在对封装袋进行密封之后，此时将密封电芯的封装袋进行加热，加热时封装袋与电芯共同加热。且在加热的过程中，需要在预定的温度范围内进行加热，其加热的时长也需要提前设定。在对封装电芯的封装袋以及封装袋内的电芯加热之后，执行步骤105。

步骤105、对充入气体且加热后的封装袋，在第一预设时长内进行抽真空操作。

在对充入非活泼性气体的封装袋在预定的温度条件下加热预设时长之后，需要对加热后的封装袋进行抽真空操作，其中，在进行抽真空操作时，需要利用真空泵进行工作，抽真空的时长设定为第一预设时长，与首次抽真空的时长相等。这里的第一预设时长可以为3min。

步骤106、当封装袋内的真空度达到阈值范围时，对封装电芯的封装袋依次执行充非活泼性气体、加热、抽真空操作预设次数，完成烘烤工作。

在对加热后的封装袋进行抽真空操作之后，需要继续向封装袋内充入非活泼性气体，其中在充入气体时，当封装袋的厚度达到未进行抽真空操作之前的厚度的预设倍数时，停止充气操作。然后对充入气体的封装袋进行加热操作，其加热的温度范围和时间范围与首次加热时相同。在加热完成后，进行抽真空操作，如此依次执行步骤102、步骤103、步骤104以及步骤105预设次数之后，完成烘烤工作。在完成烘烤工作之后，需要对电芯进行冷却操作，在冷却完成之后，即可对电芯进行使用。

以上的实施步骤只需120min～180min的时间，远远低于现有技术中的正常工艺烘烤24小时，其能耗相对于原工艺而言，可以节约80％以上。通过该方法烘烤的电芯含水量低于300ppm，其性能高于现有技术中烘烤出的电芯的性能，保证了该烘烤方法烘烤出的电芯的可靠性。

本发明实施例一，首先对封装电芯的封装袋进行抽真空，在真空度满足要求时，向封装袋内充入非活泼性气体，将充气后的封装有电芯的封装袋在预定条件下进行加热，在加热完成后继续执行抽真空、充气、加热以及抽真空的操作，在进行预设次数的循环操作之后，完成烘烤过程，本发明提供的烘烤方法操作简单、过程安全，可大幅度降低烘烤时间、节约能耗，同时可以保证烘烤出的电芯生产的电池的可靠性，与传统的电芯烘烤工艺相比具有明显的优势。

实施例二

本发明实施例二提供一种软包锂离子电芯的烘烤方法，如图2所示，该方法包括：

步骤201、通过一管体分别连通封装袋和真空系统装置。

在电芯采用铝塑膜材质的封装袋装配完后，在铝塑膜包装一侧插入一根外径为2mm～4mm之间的管体，其中，铝塑膜的四侧封装，封装袋比电芯的尺寸大1/3～1/2倍。将管体的一端与封装袋连通之后，将管体的另一端与真空系统装置连通，实现封装袋与真空系统装置的连通，这里的真空系统装置可以为真空泵。

步骤202、启动真空系统装置，在第一预设时长内对包含电芯的封装袋进行抽真空操作。

在连通封装袋与真空系统装置之后，对封装袋进行抽真空操作，此时封装袋内的气体为空气。在进行抽真空操作时，启动真空系统装置，对充满气体的封装袋在第一预设时长内进行抽真空操作。其中抽真空对应的第一预设时长通常设置为3min，当然根据实际的操作情况，可以对第一预设时长进行适应性调整。

步骤203、在对封装袋进行抽真空操作时，当封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，停止抽真空操作。

在利用真空系统装置对封装袋进行抽真空操作时，当封装袋内的真空度小于或者等于-0.097Mpa时，确定此时封装袋内的真空度满足要求，可以关闭真空系统装置，停止抽真空操作。在抽真空操作完成之后，执行充气操作。

步骤204、通过一管体分别连通封装袋和充气装置，启动充气装置，向封装袋内充入氮气或者惰性气体。

将管体的一端与封装袋连接，将管体的另一端与充气装置连接。其中充气装置内所包含的气体为氮气或者惰性气体，当然本领域的技术人员，也可以在充气装置中存储其他的气体，但是需要要求充入的气体不与电芯发生反应。在连通封装袋和充气装置之后，启动充气装置，利用充气装置向封装袋内充入气体。

步骤205、在封装袋的厚度达到未进行抽真空操作之前的封装袋厚度的预设倍数时，关闭充气装置，停止向封装袋内充入氮气或者惰性气体；在关闭充气装置的同时，封闭管体。

在利用充气装置向封装袋内充入氮气或者惰性气体时，当封装袋的厚度达到未进行抽真空操作之前的封装袋厚度的1.1至1.2倍时，此时封装袋的体积达到预设标准，可以关闭充气装置，停止向封装袋内充入氮气或者惰性气体。在停止充入氮气或者惰性气体之后，对连通充气装置和封装袋的管体进行封闭。当然也可以将管体在封装袋上直接取下，然后密封住封装袋上的开口即可。在充气完成，且对封装袋或者管体进行封闭之后，执行下一步骤。

步骤206、将充气后的包含电芯的封装袋放入达到预设温度范围的烘箱内。

将充入氮气或者惰性气体后的、且包含电芯的封装袋放入温度范围在87℃～93℃之间的烘箱内进行烘烤，通过设定烘箱的温度范围，可以保证加热的高效性，使得包含电芯的封装袋在预设的温度范围内达到良好的加热效果。

步骤207、在预设时长范围内，将充气后的封装袋在预设温度范围的烘箱内加热。

在对充气后的封装袋进行加热时，除了需要设定加热温度之外，还需要设定加热时长。对充气后的封装袋在预设温度范围的烘箱内进行加热的时长范围为35～40min。

步骤208、在第一预设时长内，对充入氮气或者惰性气体、且经过烘箱加热的封装袋，进行抽真空操作。

对充气后的封装袋，在预设温度范围内进行预设时长范围的加热之后，需要对经过烘箱加热的封装袋进行抽真空操作，在进行抽真空操作时，连通封装袋和真空系统装置，利用真空系统装置对封装袋进行抽真空操作。

步骤209、当封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，依次执行向封装袋内充入氮气或者惰性气体、对充入气体的封装袋加热、对充入气体且经过加热的封装袋抽真空的操作过程。

在对经过烘箱加热的封装袋利用真空系统装置进行抽真空操作时，当封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，再次利用充气装置向封装袋内充入氮气或者惰性气体，在封装袋的厚度达到标准厚度时，对充入氮气或者惰性气体的封装袋执行加热过程，然后再次执行抽真空操作。按照当前操作过程进行循环，执行预设次数，这里的预设次数为3～4次。

步骤210、在操作过程达到预设次数之前，最后一次对充入氮气或者惰性气体、且经过加热的封装袋抽真空时，在第二预设时长内，对充入氮气或者惰性气体、且经过加热的封装袋进行抽真空操作。

在操作过程达到预设次数之前，对充入氮气或者惰性气体、且经过加热的封装袋，进行最后一次抽真空操作时，利用真空系统装置对封装袋在第二预设时长内，进行抽真空操作。在抽真空操作的同时，将封装袋内的气体和热量带出，同时可以达到冷却的效果。

步骤211、在封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，停止操作；其中第二预设时长大于第一预设时长。

当封装袋内的真空度小于或者等于预设的真空度-0.097Mpa时，关闭真空系统装置。需要说明的是，最后一次抽真空操作的第二预设时长可以设置为10min，在保证封装袋内的真空度小于或者等于预设的真空度-0.097Mpa的前提下，同时带走封装袋内的热量，可以达到冷却的效果。

在抽真空完成之后，需要进一步对电芯进行搁置冷却或者其他合理方式的冷却，在冷却完成后，可以对电芯进行使用。

采用上述实时步骤，可以在120min～180min的时长内完成对电芯的烘烤工作，远远低于现有技术中的正常工艺烘烤24小时，其中该烘烤方式所消耗的能源相对于原工艺而言，可以节约80％以上。通过该方法烘烤的电芯含水量低于300ppm，其性能高于现有技术中烘烤出的电芯的性能。

本发明实施例二，首先对封装电芯的封装袋进行抽真空，在真空度满足要求时，向封装袋内充入非活泼性气体，将充气后的封装有电芯的封装袋在预定条件下进行加热，在加热完成后继续执行抽真空、充气、加热以及抽真空的操作，在进行预设次数的循环操作之后，完成烘烤过程，本发明提供的烘烤方法操作简单、过程安全，可大幅度降低烘烤时间、节约能耗，同时可以保证烘烤出的电芯生产的电池的可靠性，与传统的电芯烘烤工艺相比具有明显的优势。

实施例三

本发明实施例三提供一种软包锂离子电池，软包锂离子电池的电芯采用上述实施例一、实施例二所述的软包锂离子电芯的烘烤方法进行烘烤。采用上述实施例一、实施例二所述的方法制成的电芯具有含水量小，性能良好的优点。

本发明实施例三，在烘烤时，首先对封装电芯的封装袋进行抽真空，在真空度满足要求时，向封装袋内充入非活泼性气体，将充气后的封装有电芯的封装袋在预定条件下进行加热，在加热完成后继续执行抽真空、充气、加热以及抽真空的操作，在进行预设次数的循环操作之后，完成烘烤过程，本发明提供的烘烤方法操作简单、过程安全，可大幅度降低烘烤时间、节约能耗，同时可以保证烘烤出的电芯生产的电池的可靠性，与传统的电芯烘烤工艺相比具有明显的优势。

以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种软包锂离子电芯的烘烤方法，其特征在于，包括：

在第一预设时长内，对封装电芯的封装袋进行抽真空操作；

当封装袋内的真空度达到阈值范围时，向封装袋内充入非活泼性气体；

当封装袋的厚度达到预设厚度时，停止充入非活泼性气体；

将充气后的包含电芯的封装袋以预设的温度范围、在预设时长范围内进行加热；

对充入气体且加热后的封装袋，在第一预设时长内进行抽真空操作；

当封装袋内的真空度达到阈值范围时，对封装电芯的封装袋依次执行充非活泼性气体、加热、抽真空操作预设次数，完成烘烤工作；

其中，当封装袋内的真空度达到阈值范围时，对封装电芯的封装袋依次执行充非活泼性气体、加热、抽真空操作预设次数，完成烘烤工作的步骤包括：

当封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，依次执行向封装袋内充入氮气或者惰性气体、对充入气体的封装袋加热、对充入气体且经过加热的封装袋抽真空的操作过程；

在操作过程达到预设次数时，完成烘烤工作；

其中，在最后一次对充入氮气或者惰性气体、且经过加热的封装袋抽真空时，所述方法包括：

在第二预设时长内，对充入氮气或者惰性气体、且经过加热的封装袋进行抽真空操作；

在封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，停止操作；

其中第二预设时长大于第一预设时长。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一预设时长内，对封装电芯的封装袋进行抽真空操作的步骤包括：

通过一管体分别连通封装袋和真空系统装置；

启动真空系统装置，在第一预设时长内对包含电芯的封装袋进行抽真空操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当封装袋内的真空度达到阈值范围时，向封装袋内充入非活泼性气体的步骤包括：

在对封装袋进行抽真空操作时，当封装袋内的真空度小于或者等于预设真空度时，停止抽真空操作；

通过一管体分别连通封装袋和充气装置；

启动充气装置，向封装袋内充入氮气或者惰性气体。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当封装袋的厚度达到预设厚度时，停止充入非活泼性气体的步骤包括：

在封装袋的厚度达到未进行抽真空操作之前的封装袋厚度的预设倍数时，关闭充气装置，停止向封装袋内充入氮气或者惰性气体；

在关闭充气装置的同时，封闭管体。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将充气后的包含电芯的封装袋以预设温度范围、在预设时长范围内进行加热的步骤包括：

将充气后的包含电芯的封装袋放入达到预设温度范围的烘箱内；

在预设时长范围内，将充气后的封装袋在预设温度范围的烘箱内加热。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设温度范围为87℃～93℃，所述预设时长范围为35min至40min。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对充入气体且加热后的封装袋，在第一预设时长内进行抽真空操作的步骤包括：

在第一预设时长内，对充入氮气或者惰性气体、且经过烘箱加热的封装袋，进行抽真空操作。

8.一种软包锂离子电池，其特征在于，所述软包锂离子电池的电芯采用如权利要求1至7任一项所述的软包锂离子电芯的烘烤方法进行烘烤。