CN107403945B - 一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池技术领域,公开了一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,包括以下步骤:a、预充电前电池热压;b、预充电前电池冷压;c、预充电;d、预充电后电池热压;e、预充电后电池冷压;f、分容;g、分容后电池冷压。本发明方法处理后的软包装锂离子动力电池的电解液保液量高,电池极化小,电池直流内阻低。同时电池内部正极组与负极组接触紧密,避免了电池在充电和放电过程中产生锂枝晶,降低了电池的安全风险,同时提高了电池的容量发挥,有效提升了电池的循环寿命。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法。
背景技术
现有软包装锂离子动力电池化成碾压工艺是在预充电前、预充电后以及分容后,采用高温和一定的压力对电池进行热压。
如申请号为CN201510282309.9的中国专利公开了一种聚合物锂离子电池的制作工艺,包括以下步骤:将注液后的电池芯进行陈化;将陈化后的电池芯以任意次序进行热压聚合(温度30-80℃,时间10-30s)和化成,得到聚合物锂离子电池;所述电池芯的隔膜为聚偏氟乙烯涂覆的聚乙烯膜或聚偏氟乙烯涂覆的聚丙烯膜。本发明提供的制作工艺通过热压聚合,使制备的聚合物锂离子电池具有较高的电性能。另外,该聚合物锂离子电池还具有较高的电池硬度和较高的能量密度。
申请号为CN201010267887.2的中国专利公开了一种新型聚合物锂离子电池全自动热压方法,该方法是在热压工序中使用全自动热压机,该全自动热压机使用多个平行的加热板对竖直放入其中的电池进行热压,相邻热压板间放一只电池,热压板上下均有平行导柱,通过侧向气缸推动热压板进行挤压从而给电池施加热量和压力;本发明提高锂离子电池制作过程中热压受力一致性,厚度一致,从而提高锂离子电池安全品质。
上述技术方案的不足之处在于,高温热压后,电池内部部分电解液气化,在电池抽气阶段,气化的电解液会随气体一起抽出,使电池内部保液量减少,电池直流内阻增大。在分容阶段,热压产生的气化电解液不会被抽出,而填充在电池内部极组与隔离膜之间,电池内部极组接触不好。由于气泡增大了正极组与负极组的距离,锂离子迁移困难,在充电和放电过充中,锂离子累积在隔离膜上,产生锂枝晶。导致电池容量低,循环性能变差。同时也增加了安全风险。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法。本发明方法能够有效去除电芯中的气体,减少电解液的损失量,并且降低电池内阻,保持电池容量,提高电池的循环性能和安全性能。
本发明的具体技术方案为:一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,包括以下步骤:a、预充电前电池热压:对带气袋的软包装锂离子动力电池进行热压,温度为45-75℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-120s。
b、预充电前电池冷压:对软包装锂离子动力电池进行冷压,温度为5-15℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-120s。
c、预充电:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,然后进行预充电。
d、预充电后电池热压:对软包装锂离子动力电池进行热压,温度为45-75℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-400s。
e、预充电后电池冷压:对软包装锂离子动力电池进行冷压,温度为5-15℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-400s。
f、分容:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,割去气袋,对切割口进行热封,然后进行分容。
g、分容后电池冷压:对软包装锂离子动力电池进行冷压,温度为5-15℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-120s。
本发明通过热压和冷压相结合的方式,一方面去除电池内部的气体,另一方面避免了因热压电解液气化导致电池失液量过大,使电池极化大,电池内阻增大。热压时,电池内部气体被加热,温度升高,气体分子活跃,体积膨胀。在压板压力挤压下,气体被排出电芯主体至预留气袋处;冷压时,部分因热压气化的电解液被冷却,温度降低,气化的电解液迅速液化成液体,液体电解液被隔离膜吸收。在抽气阶段,有效避免了电解液的损失,避免了电池极化增大和电池直流内阻增大。分容后电池只进行冷压,避免因热压电解液气化导致电池内部正极组和负极组之间距离增大,避免软包锂离子电池在充电和放电过程中,锂离子累积在隔离膜上,产生锂枝晶。导致电池容量低,电池循环性能变差。降低了安全风险。
作为优选,所述热压、冷压的具体操作过程如下:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。
作为优选,所述预充电前电池热压条件为:温度为45-60℃,压力为0.1-0.4MPa,时间为60s-120s。
作为优选,所述预充电前电池冷压条件为:温度为5-10℃,压力为0.1-0.2MPa,时间为60s-120s。
在预充电前电池热压和冷压的温度、压力参数减小,有利于电池内部电解液吸收。
作为优选,所述预充电后电池热压条件为:温度为55-75℃,压力为0.2-0.6MPa,时间为100s-300s。
作为优选,所述预充电后电池冷压条件为:温度为10-15℃,压力为0.1-0.3MPa,时间为100s-300s。
在预充电后碾压参数较大,有利于将预充后电池内部产生的气体排出。
作为优选,所述分容后电池冷压条件为:温度为5-10℃,压力为0.1-0.2MPa,时间为60s-120s。
在分容后采用较小的压力可以使电池内部极片和隔膜贴合更紧密。
与现有技术对比,本发明的有益效果是:本发明方法处理后的软包装锂离子动力电池的电解液保液量高,电池极化小,电池直流内阻低。同时电池内部正极组与负极组接触紧密,避免了电池在充电和放电过程中产生锂枝晶,降低了电池的安全风险,同时提高了电池的容量发挥,有效提升了电池的循环寿命。
附图说明
图1为本发明在电池预充电前的一种碾压示意图;
图2为本发明在电池预充电后的一种碾压示意图;
图3为本发明在电池分容后的一种碾压示意图;
图4为本发明实施例6处理后的电池与现有技术热压后电池的循环性能对比示意图。
附图标记为:压机平板1、预充电前软包装锂离子动力电池2、预充电后软包装锂离子动力电池3、分容后软包装锂离子动力电池4。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,包括以下步骤:
a、预充电前电池热压:如图1所示,将带气袋的预充电前软包装锂离子动力电池2放置在压机平板1上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为60℃,压力为0.35MPa,时间为90s。
b、预充电前电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为10℃,压力为0.35MPa,时间为90s。
c、预充电:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,然后进行预充电。
d、预充电后电池热压:如图2所示,将预充电后软包装锂离子动力电池3放置在压机平板1上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为60℃,压力为0.35MPa,时间为230s。
e、预充电后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为10℃,压力为0.35MPa,时间为230s。
f、分容:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,割去气袋,对切割口进行热封,然后进行分容。
g、分容后电池冷压:如图3所示,将分容后软包装锂离子动力电池4放置在压机平板1上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为10℃,压力为0.35MPa,时间为90s。
实施例2
一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,包括以下步骤:
a、预充电前电池热压:对带气袋的软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为45℃,压力为0.1MPa,时间为120s。
b、预充电前电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为15℃,压力为0.6MPa,时间为60s。
c、预充电:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,然后进行预充电。
d、预充电后电池热压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为45℃,压力为0.1MPa,时间为400s。
e、预充电后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为15℃,压力为0.6MPa,时间为60s。
f、分容:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,割去气袋,对切割口进行热封,然后进行分容。
g、分容后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为15℃,压力为0.6MPa,时间为60s。
实施例3
一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,包括以下步骤:
a、预充电前电池热压:对带气袋的软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为75℃,压力为0.6MPa,时间为60ss。
b、预充电前电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为5℃,压力为0.1MPa,时间为60s。
c、预充电:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,然后进行预充电。
d、预充电后电池热压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为75℃,压力为0.6MPa,时间为60s。
e、预充电后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为5℃,压力为0.1MPa,时间为60s。
f、分容:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,割去气袋,对切割口进行热封,然后进行分容。
g、分容后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为5℃,压力为0.1MPa,时间为60s。
实施例4
一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,包括以下步骤:
a、预充电前电池热压:对带气袋的软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为60℃,压力为0.4MPa,时间为90s。
b、预充电前电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为7.5℃,压力为0.2MPa,时间为90s。
c、预充电:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,然后进行预充电。
d、预充电后电池热压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为55℃,压力为0.2MPa,时间为100s。
e、预充电后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为12.5℃,压力为0.3MPa,时间为100s。
f、分容:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,割去气袋,对切割口进行热封,然后进行分容。
g、分容后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为7.5℃,压力为0.2MPa,时间为90s。
实施例5
一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,包括以下步骤:
a、预充电前电池热压:对带气袋的软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为50℃,压力为0.2MPa,时间为80s。
b、预充电前电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为8℃,压力为0.2MPa,时间为80s。
c、预充电:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,然后进行预充电。
d、预充电后电池热压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为60℃,压力为0.4MPa,时间为100s。
e、预充电后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为12℃,压力为0.3MPa,时间为100s。
f、分容:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,割去气袋,对切割口进行热封,然后进行分容。
g、分容后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为8℃,压力为0.1MPa,时间为80s。
实施例6
一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,包括以下步骤:
a、预充电前电池热压:对带气袋的软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为52.5℃,压力为0.25MPa,时间为90s。
b、预充电前电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为7.5℃,压力为0.15MPa,时间为90s。
c、预充电:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,然后进行预充电。
d、预充电后电池热压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为65℃,压力为0.4MPa,时间为200s。
e、预充电后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为12.5℃,压力为0.2MPa,时间为200s。
f、分容:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,割去气袋,对切割口进行热封,然后进行分容。
g、分容后电池冷压:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。温度为7.5℃,压力为0.15MPa,时间为90s。
电池性能对比:对实施例6处理后的电池与现有技术处理后的电池进行电池直流内阻测试,测试结果如表1所示,实施例6处理后的电池直流内阻为1.86(50%DOD),现有技术热压后的电池直流内阻为3.53(50%DOD)。因此实施例6碾压后电池的直流内阻低于现有热压后电池直流内阻。
表1-电池直流内阻对比
对实施例6处理后的电池与现有技术处理后的电池进行电池循环性能测试,由图4可知,当常温循环进行到1071次时,按照现有技术热压后的电池容量保持率为67%,而实施例6处理后的电池容量保持率为98.6%,实施例6处理后的的电池电性能优于现有技术热压后的电池的电性能,本发明处理后的电池循环寿命好。
本发明中所用原料、设备,若无特别说明,均为本领域的常用原料、设备;本发明中所用方法,若无特别说明,均为本领域的常规方法。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换,均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,其特征在于包括以下步骤:
a、预充电前电池热压:对带气袋的软包装锂离子动力电池进行热压,温度为45-75℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-120s;
b、预充电前电池冷压:对软包装锂离子动力电池进行冷压,温度为5-15℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-120s;
c、预充电:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,然后进行预充电;
d、预充电后电池热压:对软包装锂离子动力电池进行热压,温度为45-75℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-400s;
e、预充电后电池冷压:对软包装锂离子动力电池进行冷压,温度为5-15℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-400s;
f、分容:对软包装锂离子动力电池进行除气处理,割去气袋,对切割口进行热封,然后进行分容;
g、分容后电池冷压:对软包装锂离子动力电池进行冷压,温度为5-15℃,压力为0.1-0.6MPa,时间为60s-120s。
2.如权利要求1所述的一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,其特征在于,所述热压、冷压的具体操作过程如下:将软包装锂离子动力电池放置在压机平板上,使压机上下压板完全覆盖电池主体部分,进行碾压。
3.如权利要求2所述的一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,其特征在于,所述预充电前电池热压条件为:温度为45-60℃,压力为0.1-0.4MPa,时间为60s-120s。
4.如权利要求3所述的一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,其特征在于,所述预充电前电池冷压条件为:温度为5-10℃,压力为0.1-0.2MPa,时间为60s-120s。
5.如权利要求1或4所述的一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,其特征在于,所述预充电后电池热压条件为:温度为55-75℃,压力为0.2-0.6MPa,时间为100s-300s。
6.如权利要求5所述的一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,其特征在于,所述预充电后电池冷压条件为:温度为10-15℃,压力为0.1-0.3MPa,时间为100s-300s。
7.如权利要求1或4所述的一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,其特征在于,所述分容后电池冷压条件为:温度为5-10℃,压力为0.1-0.2MPa,时间为60s-120s。
8.如权利要求3或6所述的一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法,其特征在于,所述分容后电池冷压条件为:温度为5-10℃,压力为0.1-0.2MPa,时间为60s-120s。
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