CN107994261A - 一种软包锂离子电池制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种软包锂离子电池制作方法，属于锂离子电池制造技术领域。所述方法包括卷芯卷绕、卷芯烘烤、浸液、入包装壳封装密封、化成；所述方法的步骤具体如下：(1)卷芯卷绕；(2)卷芯烘烤；(3)浸液；(4)入包装壳封装密封；(5)化成。本发明方法不仅可以使电解液充分浸润卷芯，而且可以避免电解液污染，节省包装膜的用量，保证化成充分；另外，还能节约生产周期，提高电池生产的效率。本发明的电池化成效果更好，电压、内阻、电压衰减比K值数值更加集中，且相对更小；而容量发挥相对更好。

Description

一种软包锂离子电池制作方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，特别涉及一种软包锂离子电池制作方法。
背景技术
锂离子电池具有比能量高、质量轻、寿命长及无记忆效应等优点，并广泛应用于各种民用电子设备及其电动汽车、储能、移动电源等领域。在锂离子电池制造过程中锂离子电池的注入电解液是一个要求非常高的过程，目前实际生产的工艺依次包括卷绕、入包装壳封装、烘烤电芯、注电解液、密封封口、化成；按照目前的工艺，烘烤电芯耗时长、而且需要的铝塑膜包装壳用量多；而且在工艺设计电解液也不容易把握恰到好处，实际过程中容易出现部分电池容易电解液过多造成电解液污染，化成时电池鼓胀较多也会在其他工序造成很多其他的不良影响；另外还会出现部分电池的电解液也容易偏少，导致电池中极片的电解液浸润不充分，造成电池虚电或低容量或低压的情况甚至会造成电池在充电状态下起火。除此之外，电池在注电解液之前也是卷芯封装在一个半封闭的铝塑膜包装壳中，卷芯极片及隔膜之间因封装相互之间比较紧密，导致电解液也不容易进入卷芯内部充分浸润极片及隔膜，在主液箱中注液完成后封装时也容易造成电解液污染，而且需要的铝塑膜的气袋留位更多。因此，寻找一种新的电解液浸入方法，是目前锂离子电池制作过程中亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种软包锂离子电池制作方法，本发明方法不仅可以使电解液充分浸润卷芯，而且可以避免电解液污染，节省包装膜的用量，保证化成充分；另外，还能节约生产周期，提高电池生产的效率。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明一种软包锂离子电池制作方法，所述方法包括卷芯卷绕、卷芯烘烤、浸液、入包装壳封装密封、化成；所述方法的步骤具体如下：
(1)卷芯卷绕：将正负极片与隔膜在卷绕机上进行卷绕，得到卷芯，并进行压芯成型；
(2)卷芯烘烤：将压芯成型的卷芯放入烘烤箱中烘烤，烘烤温度为75～85℃；先将烘烤箱抽真空至-0.04～-0.06MPa，烘烤1～2h，然后通入干燥气体，再抽真空至-0.04～-0.06MPa，烘烤1～2h，再通入干燥气体；最后抽真空至-0.09～-0.1MPa，烘烤1～2h；
(3)浸液：将烘烤好的卷芯放入充满冷冻干燥气体的手套箱中，手套箱中放置浸液槽和挤液夹具，将卷芯竖直放入浸液槽中，正负极极耳朝上，倒入电解液浸没卷芯至正负极极耳胶下边缘，静置3～5min后，将卷芯竖直提起，然后用挤液夹具挤压卷芯宽面处将电解液挤出沥干；
(4)入包装壳封装密封：将封装机放入充满冷冻干燥气体的干燥房中，将沥干的卷芯入包装壳用封装机封装并将包装壳的气袋口密封；
(5)化成：将封装密封好的电芯陈化静置2～6h后，上化成测试柜进行化成检测得到所需电池；化成条件为0.2C恒流充电至3.90V，限时16min；0.5C恒流恒压充电至4.10V，截止电流0.01C，限时90min。
进一步地，所述步骤(2)中的干燥气体为高纯氮气、高纯氩气或冷冻干燥气体。
进一步地，所述步骤(3)中可先将浸液槽中的电解液加热至35～55℃，再将卷芯放入浸液槽中；可促进电解液中的浸润，使浸润效果更好。
进一步地，所述步骤(3)中的挤液夹具由不锈钢和硅胶组成，且与卷芯接触的部位设有硅胶；所述硅胶宽度大于卷芯的长度；使用硅胶作为夹具的接触面，可以避免夹具用力过程中对卷芯主体的损坏。
进一步地，所述冷冻干燥气体的湿度为不大于0.5％RH，湿度控制可以有效保证浸液和封装过程中的水分进入电池，降低电解液水解的风险，减少化成产气量。
进一步地，所述步骤(5)化成前的可将电芯放置在45～55℃的环境中陈化；用高温陈化可以促进电解液对正负极片和隔膜的进一步润湿，提高化成效果。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明在卷芯烘烤时，两次抽真空至-0.04～-0.06MPa，烘烤1～2h，烘箱中还留有部分空气，在烘箱加热过程中，因卷芯本身处于相对蓬松状，极片和隔膜之间接触不紧密，而烘箱中预留的该部分空气在得到加热后，通过热传导传递给卷芯，可以加速卷芯水分的蒸发；而完全抽真空至-0.1MPa，因烘箱中存留的空气非常少，烘箱发出的热量不能快速到达卷芯；因此，用本发明的卷芯烘烤方法可以快速烘烤电芯烘烤出水分，并且节约了烘烤时间，缩短了生产制成的时间。
2、本发明用卷芯浸液的方法代替往入包装壳的电芯中注入电解液，卷芯处于相对蓬松状，电解液可以通过极片与隔膜的间隙快速浸润正负极片和隔膜，使电解液与卷芯各个位置能充分接触并浸润，对于后续的陈化放置和化成都有一定的促进作用，减少了陈化的时间，也提高了化成的效果，使电池的正负极材料的首次充放电效率得到有效的发挥。
3、本发明通过浸液的方法再沥干入包装壳封装，可以减少包装膜的用量，节约了材料成本，也节约了电解液用量；同时也避免了电解液在后续生产中的电解液污染电池的问题，提高了电池成品的合格率。
4、本发明的电池化成效果更好，电压、内阻、电压衰减比K值数值更加集中，且相对更小；而容量发挥相对更好。
附图说明
图1是本发明一种软包锂离子电池制作方法的电芯容量分布直方图。
图2是本发明一种软包锂离子电池制作方法的电芯内阻分布直方图。
图3是本发明一种软包锂离子电池制作方法的电芯电压分布直方图。
图4是本发明一种软包锂离子电池制作方法的电芯K值分布直方图。
图5是本发明一种软包锂离子电池制作方法的电芯电芯负极状态图。
具体实施方式
以下通过具体实施例及附图及数据表对本发明作进一步详述。
实施例1
本发明一种软包锂离子电池制作方法，所述方法包括卷芯卷绕、卷芯烘烤、浸液、入包装壳封装密封、化成；所述方法的步骤具体如下：
(1)卷芯卷绕：将正负极片与隔膜在卷绕机上进行卷绕，得到卷芯，并进行压芯成型；
(2)卷芯烘烤：将压芯成型的卷芯放入烘烤箱中烘烤，烘烤温度为75℃；先将烘烤箱抽真空至-0.06MPa，烘烤2h，然后通入高纯氮气，再抽真空至-0.06MPa，烘烤2h，再通入高纯氮气；最后抽真空至-0.1MPa，烘烤2h；
(3)浸液：将烘烤好的卷芯放入充满冷冻干燥气体的手套箱中，手套箱中放置浸液槽和挤液夹具，将卷芯竖直放入浸液槽中，正负极极耳朝上，倒入电解液浸没卷芯至正负极极耳胶下边缘，静置3min后，将卷芯竖直提起，然后用挤液夹具挤压卷芯宽面处将电解液挤出沥干；挤液夹具由不锈钢和硅胶组成，且与卷芯接触的部位设有硅胶；所述硅胶宽度大于卷芯的长度。
(4)入包装壳封装密封：将封装机放入充满冷冻干燥气体的干燥房中，将沥干的卷芯入包装壳用封装机封装并将包装壳的气袋口密封；冷冻干燥气体的湿度为不大于0.5％RH。
(5)化成：将封装密封好的电芯陈化静置2h后，上化成测试柜进行化成检测得到所需电池，化成条件为0.2C恒流充电至3.90V，限时16min；0.5C恒流恒压充电至4.10V，截止电流0.01C，限时90min。
本发明的方法在浸液前，可先将浸液槽中的电解液加热至35℃，再将卷芯放入浸液槽中。
本发明的方法中，化成前的还可将电芯放置在45℃的环境中陈化。
实施例2
本发明一种软包锂离子电池制作方法，所述方法包括卷芯卷绕、卷芯烘烤、浸液、入包装壳封装密封、化成；所述方法的步骤具体如下：
(1)卷芯卷绕：将正负极片与隔膜在卷绕机上进行卷绕，得到卷芯，并进行压芯成型；
(2)卷芯烘烤：将压芯成型的卷芯放入烘烤箱中烘烤，烘烤温度为85℃；先将烘烤箱抽真空至-0.04MPa，烘烤1h，然后通入高纯氮气，再抽真空至-0.04MPa，烘烤1h，再通入高纯氮气；最后抽真空至～0.09MPa，烘烤1h；
(3)浸液：将烘烤好的卷芯放入充满冷冻干燥气体的手套箱中，手套箱中放置浸液槽和挤液夹具，将卷芯竖直放入浸液槽中，正负极极耳朝上，倒入电解液浸没卷芯至正负极极耳胶下边缘，静置5min后，将卷芯竖直提起，然后用挤液夹具挤压卷芯宽面处将电解液挤出沥干；挤液夹具由不锈钢和硅胶组成，且与卷芯接触的部位设有硅胶；所述硅胶宽度大于卷芯的长度。
(4)入包装壳封装密封：将封装机放入充满冷冻干燥气体的干燥房中，将沥干的卷芯入包装壳用封装机封装并将包装壳的气袋口密封；冷冻干燥气体的湿度为不大于0.5％RH。
(5)化成：将封装密封好的电芯陈化静置6h后，上化成测试柜进行化成检测得到所需电池，化成条件为0.2C恒流充电至3.90V，限时16min；0.5C恒流恒压充电至4.10V，截止电流0.01C，限时90min。
本发明的方法在浸液前，可先将浸液槽中的电解液加热至55℃，再将卷芯放入浸液槽中。
本发明的方法中，化成前的还可将电芯放置在55℃的环境中陈化。
实施例3
本发明一种软包锂离子电池制作方法，所述方法包括卷芯卷绕、卷芯烘烤、浸液、入包装壳封装密封、化成；所述方法的步骤具体如下：
(1)卷芯卷绕：将正负极片与隔膜在卷绕机上进行卷绕，得到卷芯，并进行压芯成型；
(2)卷芯烘烤：将压芯成型的卷芯放入烘烤箱中烘烤，烘烤温度为75～85℃；先将烘烤箱抽真空至-0.05MPa，烘烤1.5h，然后通入高纯氮气，再抽真空至-0.05MPa，烘烤1.5h，再通入高纯氮气；最后抽真空至～0.095MPa，烘烤1.5h；
(3)浸液：将烘烤好的卷芯放入充满冷冻干燥气体的手套箱中，手套箱中放置浸液槽和挤液夹具，将卷芯竖直放入浸液槽中，正负极极耳朝上，倒入电解液浸没卷芯至正负极极耳胶下边缘，静置4min后，将卷芯竖直提起，然后用挤液夹具挤压卷芯宽面处将电解液挤出沥干；挤液夹具由不锈钢和硅胶组成，且与卷芯接触的部位设有硅胶；所述硅胶宽度大于卷芯的长度。
(4)入包装壳封装密封：将封装机放入充满冷冻干燥气体的干燥房中，将沥干的卷芯入包装壳用封装机封装并将包装壳的气袋口密封；冷冻干燥气体的湿度为不大于0.5％RH。
(5)化成：将封装密封好的电芯陈化静置4h后，上化成测试柜进行化成检测得到所需电池，化成条件为0.2C恒流充电至3.90V，限时16min；0.5C恒流恒压充电至4.10V，截止电流0.01C，限时90min。
本发明的方法在浸液前，可先将浸液槽中的电解液加热至45℃，再将卷芯放入浸液槽中。
本发明的方法中，化成前的还可将电芯放置在50℃的环境中陈化。
另外，对于实施例1～3，在浸液前，还可以先用不干胶或美纹胶将极耳外露端和极耳胶贴住，防止在浸液和挤液过程中造成极耳污染，提高电池的品质，也有利于后续对极耳的加工焊接等工序的操作。
验证实施例
实验组：以464853ASJ-1600mAh电芯360PCS进行生产；按照实施例1进行生产，生产的电芯进电压、内阻、电压衰减比K值和容量的测试。
对照组：以464853ASJ-1600mAh电芯360PCS进行生产；按照目前实际生产的工艺依次包括卷绕、入包装壳封装、烘烤电芯、注电解液、密封封口、化成进行生产，生产的电芯进电压、内阻、电压衰减比K值和容量的测试。
对电芯容量进行测试，具体见表1和图1所示：
表1实验组和对照组的电芯容量对比数据
对电芯的电压、内阻和电压衰减比K值进行测试，具体见表2和图2～4所示：
表2实验组和对照组的电芯内阻、电压和K值的对比数据
从表1～2和图1～4所示可以看出：实验组比对照组的平均容量高出20mAh，且电压、内阻和K值相对对照组更加分布集中。
从图5可以看出，实验组的化成后满电状态下，呈金黄色；实验组负极的满电效果比对照组的满电状态效果更好；而且对照组的负极片出现掉料情况，而实验组未出现任何掉料情况，负极片表面光滑平整，极片状态良好。

Claims (7)

1.一种软包锂离子电池制作方法，其特征在于，所述方法包括卷芯卷绕、卷芯烘烤、浸液、入包装壳封装密封、化成；所述方法的步骤具体如下：
(1)卷芯卷绕：将正负极片与隔膜在卷绕机上进行卷绕，得到卷芯，并进行压芯成型；
(2)卷芯烘烤：将压芯成型的卷芯放入烘烤箱中烘烤，烘烤温度为75～85℃；先将烘烤箱抽真空至-0.04～-0.06MPa，烘烤1～2h，然后通入干燥气体，再抽真空至-0.04～-0.06MPa，烘烤1～2h，再通入干燥气体；最后抽真空至-0.09～-0.1MPa，烘烤1～2h；
(3)浸液：将烘烤好的卷芯放入充满冷冻干燥气体的手套箱中，手套箱中放置浸液槽和挤液夹具，将卷芯竖直放入浸液槽中，正负极极耳朝上，倒入电解液浸没卷芯至正负极极耳胶下边缘，静置3～5min后，将卷芯竖直提起，然后用挤液夹具挤压卷芯宽面处将电解液挤出沥干；
(4)入包装壳封装密封：将封装机放入充满冷冻干燥气体的干燥房中，将沥干的卷芯入包装壳用封装机封装并将包装壳的气袋口密封；
(5)化成：将封装密封好的电芯静置2～6h后，上化成测试柜进行化成检测得到所需电池。
2.根据权利要求1所述一种软包锂离子电池制作方法，其特征在于，所述步骤(2)中的干燥气体为高纯氮气、高纯氩气或冷冻干燥气体。
3.根据权利要求1所述一种软包锂离子电池制作方法，其特征在于，所述步骤(3)中可先将浸液槽中的电解液加热至35～55℃，再将卷芯放入浸液槽中。
4.根据权利要求1所述一种软包锂离子电池制作方法，其特征在于，所述步骤(3)中的挤液夹具由不锈钢和硅胶组成，且与卷芯接触的部位设有硅胶；所述硅胶宽度大于卷芯的长度。
5.根据权利要求1所述一种软包锂离子电池制作方法，其特征在于，所述冷冻干燥气体的湿度为不大于0.5％RH。
6.根据权利要求1所述一种软包锂离子电池制作方法，其特征在于，所述步骤(5)化成前的可将电芯放置在45～55℃的环境中陈化。
7.根据权利要求1所述一种软包锂离子电池制作方法，其特征在于，所述化成条件为0.2C恒流充电至3.90V，限时16min；0.5C恒流恒压充电至4.10V，截止电流0.01C，限时90min。
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