CN107959047B - 一种软包锂电池及软包锂电池除水方法 - Google Patents

一种软包锂电池及软包锂电池除水方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软包锂电池，所述软包锂电池包括铝塑膜包装、电芯、加热装置，所述电芯和加热装置被包裹在铝塑膜包装内，且电芯的正极、负极、加热装置的接入电极的接入端置于铝塑膜包装外；所述铝塑膜包装的边沿还封装有连通铝塑膜包装内部和外部的管路结构；所述加热装置包括发热模块和温度传感模块，所述温度传感用于在通电后对发热模块进行温度上的控制。另一方面，本发明还提供了一种对所述软包锂电池的除水方法。通过采用本发明提供的软包锂电池并通过本发明所述的方法可以大幅度降低封装后软包锂电池内部的水分，从而有效的提高电池的综合性能。同时避免了使用大容量大功率的烘箱进行干燥作业，更加节能和环保。

Description

一种软包锂电池及软包锂电池除水方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是一种软包锂电池及软包锂电池除水方法。
背景技术
随着环境的恶化和能源的短缺，绿色能源的技术应运而生。锂离子电池由于具有电压高、能量密度高、循环性能优越等特点目前在市场上受到广泛的应用，尤其是近几年新能源汽车对锂离子电池的需求，带动锂离子电池产业的快速发展。
铝塑膜包装的锂离子软包电池由于具有质量轻、成本低、安全性能高，同时有利于大容量电池的制造和产品型号的多样性，目前在锂离子电池产品中占有较大的比例。
锂离子电池中水分的控制一个至关重要的因素，少量的水分会导致电解液的分解产生氢氟酸，从而造成SEI膜破坏，出现电池内阻增大、电池内部产气等不良现象，会导致电池的整体性能下降，更严重的如果电池内部水分含量过多会最终导致电池破裂，存在一定的安全隐患。
锂离子软包电池经过封装过程后，电芯在封装的铝塑膜内部处于密闭体系，其中残留的水分已经无法再去除。残留水分的存在会最终导致锂离子电池首次效率较低、循环性能较差等不良因素。
因鉴于此，特提出此发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种软包锂电池及一种软包锂电池除水方法，可以在软包锂电池封装后进一步降低电池内的水分。
为了实现上述目的，本发明提供的一种软包锂电池，所述软包锂电池包括铝塑膜包装、电芯、加热装置，所述电芯和加热装置被包裹在铝塑膜包装内，且电芯的正极、负极、加热装置的接入电极的接入端置于铝塑膜包装外；
所述铝塑膜包装的边沿还封装有连通铝塑膜包装内部和外部的管路结构；
所述加热装置包括发热模块和温度传感模块，所述温度传感用于在通电后对发热模块进行温度上的控制。
优选地，所述发热模块置于电芯的上层、中间层或下层单一位置或者多种位置的组合。
优选地，所述发热模块为发热膜或发热丝中一种或两种的组合。
优选地，所述发热膜为石墨烯类发热膜、碳浆类发热膜、碳纳米管发热膜、金属发热膜的一种或两种及以上的组合。
优选地，所述发热丝为石墨烯纤维、碳纤维以及金属纤维制备发热丝的一种或两种及以上的组合。
另一方面，本发明还提供了一种上述软包锂电池的除水方法，依次按照以下步骤进行：
(1)将加热装置通电，对电芯进行加热；
(2)通过管路结构对软包锂电池的内部抽真空；
(3)通过管路结构对软包锂电池的内部充入干燥气体；
(4)重复步骤(1)-(3)，至电池内部水分含量满足需要。
优选地，步骤(1)中加热装置的通电电压为5～12V。
优选地，步骤(1)中对电芯加热的时间为10s～10min。
优选地,步骤(2)中真空度要求为10Pa～0.1MPa,持续时间为1～10min。
优选地，步骤(3)中充入惰性气体的气压为0.1～0.2MPa，充气时间为5～60min。
本发明提供的一种软包锂电池及软包锂电池除水方法，具有如下有益效果：
可以在封装后进一步去除电芯内残留的水分；
采用内部加热的方式进行加热，升温快速，操作周期短；
避免了采用大容量大功率的烘箱，节约能耗。
附图说明
图1为本发明实施例一中提供的软包锂电池结构示意图。
图中：
1.铝塑膜包装 2.电芯 21.正极 22.负极 3.加热装置 31.发热模块 32.温度传感模块 33.接入电极 4.柔性管路
具体实施方式
下面结合图1及实施例对本发明的技术方案作出说明。
实施例一
请参考图1。
本发明实施例提供了一种软包锂电池。
所述软包锂离子电池采用铝塑膜包装1，铝塑膜包装1内容纳有电芯2和加热装置3。且该软包锂电池在封装时将电芯2的正极21和负极22以及加热装置3的接入电极33的接入端封装在铝塑膜包装的外部，便于之后的通电等操作。
所述加热装置3包括发热模块31和温度传感模块32，温度传感模块32用于在加热装置3通电后对发热模块31进行控制，防止发热模块31温度过高损坏电芯或者造成安全事故。
发热模块31可以置于电芯2的上层，下层或者是中间层，抑或是采用多个发热模块31同时布置于电芯2的上层、下层或者是中间层中的多个位置，本领域技术人员可根据实际需要选择发热模块的数量及布置位置，本发明对此不做具体限定。
发热模块31为发热膜或发热丝中的任意一种或者两种的组合。
发热膜为石墨烯类发热膜、碳浆类发热膜、碳纳米管发热膜、金属发热膜的一种或两种及以上的组合。
发热丝为石墨烯纤维、碳纤维以及金属纤维制备发热丝的一种或两种及以上的组合。
本领域技术人员可根据实际需要自行选择发热模块31的组成方式及材质，本发明对此不做限定。
在本实施例中，发热模块31为布置于电芯上层的石墨烯发热膜。
在铝塑膜包装1的边沿处还封装有连通铝塑膜包装1内部和外部的管路系统，本实施里中管路系统采用的是带有密封结构的柔性管路4。该管路系统用于在除水过程中连接外部系统进行除水作业。
应当注意的是，本发明不对管路系统的具体形式做具体限定，本领域技术人员可根据实际需要选择管路系统的形式，如带有密封结构的硬质管路或是可自密封的柔性管路。
实施例二
取在相同常规环境组装的6只软包锂电池，其中2只为未添加加热装置但是封装有可密封柔性管路的软包锂电池作为空白对照组，其余4只为实施例一中提供的软包锂电池。
然后按下述步骤对4只实施例一中提供的软包锂电池进行除水作业：
(1)将外部电路与加热装置的电极相连，电压为5V,加热时间为10min；
(2)将柔性管路与真空系统相连，调整真空度至10Pa,时间1min；
(3)将柔性管路与干燥气体系统相连，本实施例中采用的是氩气系统，压力控制在0.1MPa,时间为60min；但是应当注意的是，本领域技术人员可根据实际需要选择干燥用的气体，如干燥空气或干燥氮气等，本发明对此不做具体限定。
(4)循环重复步骤(1)-(3)。
上述过程中柔性管路在不与外部系统相连时为密封状态。
需要检测水分含量时，将柔性管路与注液系统相连，向软包锂电池加入50g无水DEC，湿润1小时，然后通过梅特勒-托利多水分检测仪利用卡式库伦滴定法检测DEC中水分含量得到电池中水分含量如表1所示。
电池编号 水分含量(ppm) 备注
1 325.2 空白组
2 340.3 空白组
3 220.1 循环1次
4 230.5 循环1次
5 180.9 循环3次
6 185.3 循环3次
表1实施例二中各电池水分含量
实施例三
取在相同常规环境组装的8只软包锂电池，其中2只为未添加加热装置但是封装有可密封柔性管路的软包锂电池作为空白对照组，其余6只为实施例一中提供的软包锂电池。
然后按下述步骤对6只实施例一中提供的软包锂电池进行除水作业：
(1)将外部电路与加热装置的电极相连，电压为10V,加热时间为3min；
(2)将柔性管路与真空系统相连，调整真空度至0.05MPa,时间6min；
(3)将柔性管路与惰性气体系统相连，本实施例中采用的是氩气系统，压力控制在0.15MPa,时间为45min；但是应当注意的是，本领域技术人员可根据实际需要选择干燥用的气体，如干燥空气或干燥氮气等，本发明对此不做具体限定。
(4)循环重复步骤(1)-(3)。
上述过程中柔性管路在不与外部系统相连时为密封状态。
需要检测水分含量时，将柔性管路与注液系统相连，向软包锂电池加入50g无水DEC，湿润1小时，然后通过梅特勒-托利多水分检测仪利用卡式库伦滴定法检测DEC中水分含量得到电池中水分含量如表2所示。
电池编号 水分含量(ppm) 备注
1 320.3 空白组
2 330.0 空白组
3 180.3 循环1次
4 185.3 循环1次
5 150.8 循环3次
6 159.2 循环3次
7 130.2 循环5次
8 130.4 循环5次
表2实施例三中各电池水分含量
实施例四
取在相同常规环境组装的6只软包锂电池，其中2只为未添加加热装置但是封装有可密封柔性管路的软包锂电池作为空白对照组，其余4只为实施例一中提供的软包锂电池。
然后按下述步骤对4只实施例一中提供的软包锂电池进行除水作业：
(1)将外部电路与加热装置的电极相连，电压为12V,加热时间为10s；
(2)将柔性管路与真空系统相连，调整真空度至0.1MPa,时间10min；
(3)将柔性管路与惰性气体系统相连，本实施例中采用的是氩气系统，压力控制在0.2MPa,时间为5min；但是应当注意的是，本领域技术人员可根据实际需要选择干燥用的气体，如干燥空气或干燥氮气等，本发明对此不做具体限定。
(4)循环重复步骤(1)-(3)。
上述过程中柔性管路在不与外部系统相连时为密封状态。
需要检测水分含量时，将柔性管路与注液系统相连，向软包锂电池加入50g无水DEC，湿润1小时，然后通过梅特勒-托利多水分检测仪利用卡式库伦滴定法检测DEC中水分含量得到电池中水分含量如表3所示。
电池编号 水分含量(ppm) 备注
1 320.3 空白组
2 330.0 空白组
3 200.5 循环1次
4 190.3 循环1次
5 160.3 循环3次
6 165.2 循环3次
表3实施例四中各电池水分含量
综上所述，采用本发明提供的软包锂电池并通过本发明所述的方法可以大幅度降低封装后软包锂电池内部的水分，从而有效的提高电池的综合性能。同时避免了使用大容量大功率的烘箱进行干燥作业，更加节能和环保。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软包锂电池，其特征在于，所述软包锂电池包括铝塑膜包装、电芯、加热装置，所述电芯和加热装置被包裹在铝塑膜包装内，且电芯的正极、负极、加热装置的接入电极的接入端置于铝塑膜包装外；
所述铝塑膜包装的边沿还封装有连通铝塑膜包装内部和外部的管路结构；
所述加热装置包括发热模块和温度传感模块，所述温度传感模块用于在通电后对发热模块进行温度上的控制。
2.根据权利要求1所述的软包锂电池，其特征在于，所述发热模块置于电芯的上层、中间层或下层单一位置或者多种位置的组合。
3.根据权利要求2所述的软包锂电池，其特征在于，所述发热模块为发热膜或发热丝中一种或两种的组合。
4.根据权利要求3所述的软包锂电池，其特征在于，所述发热膜为石墨烯类发热膜、碳浆类发热膜、碳纳米管发热膜、金属发热膜的一种或两种及以上的组合。
5.根据权利要求3所述的软包锂电池，其特征在于，所述发热丝为石墨烯纤维、碳纤维以及金属纤维制备发热丝的一种或两种及以上的组合。
6.一种如权利要求1-5任一所述的软包锂电池除水方法，其特征在于，依次按照以下步骤进行：
(1)将加热装置通电，对电芯进行加热；
(2)通过管路结构对软包锂电池的内部抽真空；
(3)通过管路结构对软包锂电池的内部充入干燥气体；
(4)重复步骤(1)-(3)，至电池内部水分含量达到所需标准。
7.根据权利要求6所述的软包锂电池除水方法，其特征在于，步骤(1)中加热装置的通电电压为5～12V。
8.根据权利要求6所述的软包锂电池除水方法，其特征在于，步骤(1)中对电芯加热的时间为10s～10min。
9.根据权利要求6所述的软包锂电池除水方法，其特征在于,步骤(2)中真空度要求为10Pa～0.1MPa,持续时间为1～10min。
10.根据权利要求6所述的软包锂电池除水方法，其特征在于，步骤(3)中充入惰性气体的气压为0.1～0.2MPa，充气时间为5～60min。
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