CN108091940A - 一种锂离子铝壳电池的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种锂离子铝壳电池的制作工艺，属于锂离子电池技术领域。所述制作工艺包括制片、装配、老化和检测；其中，所述老化和检测中，注液分两次完成，在一次注液后进行活化和化成，之后进行二次注液，之后对电芯的注液口进行封口。本申请提供的锂离子铝壳电池，制作工艺清晰严谨，步骤明朗，保证产品的一致性。且本申请中的老化和检测工艺中，注液分两次进行，一次注液后经活化和化成后进行二次注液，保证大体积比容量型号的锂离子电池电芯的注液量，提升了电芯的体积比容量制作水平，提高了锂离子电池的电性能和安全性能。
Description
技术领域
本申请属于离子电池技术领域，具体地说，涉及一种锂离子铝壳电池的制作工艺。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。
锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和无污染等优点，广泛应用在各种便携式设备上(如移动电话、笔记本电脑、PDA、数字照相机等)。
锂离子电池多选用铝壳作为电芯的外壳主，要性能评价指标是比能量、安全性、循环寿命和成本。现有的锂离子电池，其制作工艺繁琐，生产出来的极片一致性差，且锂离子电池的电芯经常采用一次注液，大体积比容量型号的锂离子铝壳电池的容量得到不到有效保证，影响锂离子电池的性能。
发明内容
有鉴于此，本申请所要解决的技术问题目前的锂离子电池制作工艺复杂、一致性差，大容量的电池的注液量得不到保证，影响锂离子电池的性能。
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，包括：包括制片、装配、老化和检测；
其中，所述老化和检测中，包括以下步骤：
1)电芯烘烤，将装配好的电芯在氮气气氛和真空中进行循环烘烤，80～90℃下烘烤48h；
2)一次注液，在电芯的注液孔中注入电解液；
3)活化，45℃下活化12h～20h；
4)化成，活化后的电芯用0.15C的电流充电140min进行化成；
5)二次注液，化成后的电芯进行二次注液；
6)封钢珠，用自动封口机对二次注液后的电芯的注液口用钢珠进行封口，使电芯内部与外部完全隔绝；
7)老化，对封好口的电芯在40℃～50℃下老化46～50h；
8)分容，使用分容检测柜将电芯按照容量进行区分；
9)喷码，将电芯型号、容量、生产日期进行喷码标示后入库。
优选地，在步骤5)的二次注液前，对化成后的电芯进行电压检测，电芯的电压符合3.7V～4.0V。
进一步地，分容后的电芯还需进行二次老化，于40℃～50℃下老化22h～26h。
进一步地，二次老化后的电芯进行全检后再喷码，全检包括电芯的电性能检测、厚度检测、电压检测、内阻检测和外观检测。
优选地，对喷码后的电芯的盖板进行贴面垫。
进一步地，所述制片包括配料、涂布、对辊、分切小片及自动制片；所述配料包括烘烤、称料、制浆和过筛；所述涂布包括正极涂布和负极涂布，其采用上料系统自动加料，进行间隙涂布；所述制片包括正极制片及负极制片，其采用自动制片机进行所述正极制片及负极制片，并形成正极片及负极片，所述正极片与正极耳焊接，并于焊接位贴胶纸隔离焊印；所述负极片与负极耳焊接，并于焊接位贴胶纸隔离焊印。
优选地，所述配料烘烤制作正极片和负极片的材料，称取相应的材料进行正极制浆及负极制浆，并获得正极浆料及负极浆料，且对所述正极浆料及负极浆料进行过筛，其中所述正极制浆采用真空搅拌，所述负极制浆采用捏合搅拌和真空搅拌，所述正极浆料过120目筛，所述负极浆料过150目筛。
进一步地，所述装配中，还包括将电芯的盖板合向铝壳，并用激光焊将所述盖板和铝壳的壳口焊接融合。
优选地，激光焊之后，对电芯进行测漏及测短路。
进一步地，测漏和测短路后的电芯，用自动化定位焊接机将铝镍复合带焊接于所述盖板表面或所述铝壳底部。
与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：
1)本申请提供的锂离子铝壳电池，制作工艺清晰严谨，步骤明朗，保证产品的一致性。且本申请中的老化和检测工艺中，注液分两次进行，一次注液后经活化和化成后进行二次注液，保证大体积比容量型号锂离子电池电芯的注液量，提升了电芯的体积比容量制作水平，提高了锂离子电池的电性能和安全性能。
2)本申请中，在二次注液前，对电池的电芯进行电压检测，将不符合规格的电芯剔除。本申请中一次老化后对电池分容后进行二次老化，二次老化的主要目的是筛选性能不合格的电芯；二次老化后对电池进行厚度、电压、外观等检测；在全检后，对电芯的盖板表面进行贴面垫，保证电芯正负极绝缘，防止外部短路。在工艺的不同步骤中不断进行各方面的检测、保护，保证产品的一致性，保证最终产品的性能。
3)本申请中，制片工艺中，正负极涂布均采用自动上料系统自动加料，保证浆料的一致性，防止吸水，保证涂布极片质量的一致性；且制片时，采用自动制片机自动制片，自动制片将极耳焊接，贴胶和裁切小片一起完成，极片一致性好，生产效率高。
4)本申请的装配工艺中，合盖板后用激光焊将盖板和铝壳壳口位置完全焊接融合，激光焊使用自动上料焊接系统自动焊接，保证电芯长短边焊接的一致性，保证电芯的性能稳定，激光焊生产效率高，人工成本低，降低了电池的生产成本。
当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请制作工艺制片工序的流程图；
图2是本申请制作工艺装配工序的流程图；
图3是本申请制作工艺老化和检测工序的流程图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
实施例1
请参阅图1、图2及图3，本申请提供一种锂离子铝壳电池的制作工艺，包括制片、装配、电芯老化和检测等工序，
请参阅图1，上述的制片为制作正极片及负极片，其包括以下步骤：
1)配料，包括烘烤、称料、制浆和过筛；
将制作正极片和负极片的材料进行烘烤，称取相应的材料进行正极制浆及负极制浆，并获得正极浆料及负极浆料，且对正极浆料及负极浆料进行过筛，其中正极浆料过120目筛，负极浆料过150目筛。
2)涂布，包括正极涂布及负极涂布，根据生产的需求调整涂布机械刀口和辊的间隙，进行间隙涂布，形成正极极板及负极极板，如此达到节约原材料，提高生产效率。
3)对辊，连续对辊，对涂布后的正极极板和负极极板进行辊压，按照各型号工艺要求，将正极极板及负极极板辊压至要求厚度值；
4)分切小片，使用自动分切机对正极极板及负极极板进行分切小片操作，按照各型号工艺标准要求，将分切至要求的小片宽度；
5)自动制片，使用自动制片机进行制片操作，完成自动制片后，正极片及负极片分别完成正、负极耳的焊接，并分别于焊接位贴胶纸隔离焊印。
所述装配工序包括以下步骤：
1)极片烘烤，在氮气和真空中循环烘烤，正极片95℃下烘烤6h，负极片80℃下烘烤6h；
2)刷片，对烘烤后的正极片和负极片用刷片机进行刷粉，将正极片和负极片表面残留的极粉粉刷干净；并对刷粉后的正极片和负极片进行厚度抽检，将不符合要求的正极片和负极片筛除，同时检查正极片和负极片的极粉是否清刷干净；
3)卷绕，将正极片、负极片和隔膜卷绕后形成卷芯；之后用真空吸尘机进行吸尘，进行吸尘全检；
4)压芯，使用压芯机对卷芯进行压芯，方便卷芯入壳；
5)测短路，使用短路测试仪测试压芯后的卷芯，筛除短路的卷芯；
6)贴底胶，使用贴胶机将胶纸覆盖贴住卷芯底部，方便卷芯入壳；
7)套隔圈，将卷芯外露的负极耳放置于隔圈的容纳槽内，并用胶纸将隔圈固定于卷芯顶端；
8)焊负极和正极，使用点焊机将负极耳焊接于盖板的镍片上，使用超声波焊接机将正极耳焊接于盖板上；
9)折极耳，将负极耳折成Z字型位于隔圈U型槽内，正极耳折成S型位于卷芯与盖板之间；
10)入壳，将卷芯入到铝壳内；
11)离芯，将卷芯完全沉至铝壳内部的底部；
12)合盖板，将盖板合向铝壳，保证盖板和铝壳完全无缝连接；
13)测短路，使用短路测试仪测试合盖板后的电芯，筛除短路的电芯；
14)激光焊，使用激光焊接机将盖板和铝壳壳口位置完全焊接融合；使用自动上料焊接系统自动焊接，保证电芯长短边焊接的一致性；
15)复合带点位焊接，按照工艺标准要求，使用自动化定位焊接机将铝镍复合带焊接于盖板表面或铝壳底部；这种复合带点位的焊接，生产效率高，产品性能一致性好；
所述老化和检测工序包括以下步骤：
1)电芯烘烤，将装配好的电芯在氮气和真空下循环烘烤，在80℃下烘烤48h；
2)一次注液；通过注液孔对电芯进行注液，按照各型号工艺标准，注入工艺标准要求的注液量，要求注液完成后对注液孔贴胶；
3)活化，45℃下活化14h，此温度条件和时间可将电解液完全渗透至极片深层；
4)化成，活化后的电芯用0.15C的电流充电140min进行化成；
5)测电压，对化成后的电芯进行电压检测，电芯的电压需符合为3.7V～4.0V，将电压在3.7V～4.0V之外的电芯剔除；
6)二次注液，对测完电压后符合要求的电芯进行二次注液，保证电芯的注液量充足，保证电芯的电性能，提高电芯的体积比容量制作水平；
7)封钢珠，用自动封口机对二次注液后的电芯的注液口用钢珠进行封口，将钢珠封住电芯注液孔，保证电芯内部与外部完全隔绝；
8)清洗，用水对电芯外部进行清洗，将电芯表面残留电解液清洗干净；
9)一次老化，对电芯在50℃下老化46h；
10)分容，使用分容检测柜将电芯按容量进行区分；
11)二次老化，对分容后的电芯进行二次老化，50℃下老化22h，将不符合性能的电芯筛除；
12)全检：依据各型号工艺标准、技术要求和客户要求对电芯进行电性能检测、厚度检测、电压检测、内阻检测和外观检测；
13)喷码，将电芯型号、容量、生产日期进行喷码标示；
14)入库，按照工艺标准将不同规格、不同容量的电池分别入库。
实施例2
本申请提供一种锂离子铝壳电池的制作工艺，包括制片、装配、电芯老化和检测等工序。
本申请中其他步骤与实施例1相同，不同的是：
a.制片工序中，自动制片后，对形成的正极片和负极片进行外观检测，将不符合要求的残次品挑出；
b.装配工序中，极片烘烤时，正极片于105℃下烘烤6h，负极片于90℃下烘烤6h；
c.装配工序中，激光焊后，还对电芯进行测漏和测短路，之后再复合带点位焊接；
测漏：检测激光焊后的电芯，将激光焊后未完全焊接好、不密封的电芯筛除；
测短路：使用短路测试仪测试合盖板后的电芯，筛除短路的电芯；
d.老化和检测工序中，电芯烘烤时，在氮气和真空下循环烘烤，在90℃下烘烤48h；
e.老化和检测工序中，活化时，45℃下活化18h；
f.老化和检测工序中，一次老化时，于40℃下老化50h，二次老化时，于40℃下老化26h。
实施例3
本申请提供一种锂离子铝壳电池的制作工艺，包括制片、装配、电芯老化和检测等工序，
上述的制片包括正极制片和负极制片，其包括以下步骤：
1)配料，包括烘烤、称料、制浆和过筛；
将制作正极片和负极片的原材料进行烘烤，称取相应的原材料进行制浆后过筛；
正极制浆的流程为：将N-甲基吡咯烷酮(NMP)和聚偏氯乙烯(PVDF)搅拌均匀后加导电剂，搅拌后加入正极料，之后进行真空搅拌，均匀后过筛，正极制浆过筛为过120目筛网；
负极制浆的流程为：在羧甲基纤维素(CMC)母液中加入导电剂，真空搅拌后加入石墨，捏合搅拌后加入丁苯橡胶(SBR)，之后进行真空搅拌，搅拌均匀后过筛，负极制浆过筛为过150目筛网；
捏合配料与真空搅拌混合使用，比现有的搅拌配料的分散效果更好，利于浆料的均匀，利于涂布的进行；
2)涂布，根据生产的需求调整涂布机械刀口和辊的间隙，进行间隙涂布，节约原材料，提高生产效率。
3)对辊，连续对辊，对涂布后的正极片和负极片进行辊压，按照各型号工艺要求，将极片辊压至要求厚度值；
4)分切小片，使用自动分切机进行分切小片操作，按照各型号工艺标准要求，将极片分切至要求的小片宽度；
5)自动制片，使用自动制片机进行制片操作，完成自动制片后，正负极片均完成正负极耳的焊接和焊接位贴胶纸隔离焊印；
自动制片后，对形成的正极片和负极片进行外观检测，将不符合要求的残次品挑出。
所述装配工序包括以下步骤：
1)极片烘烤，在氮气和真空中循环烘烤，正极片100℃下烘烤6h，负极片85℃下烘烤6h；
2)刷片，对烘烤后的正极片和负极片用刷片机进行刷粉，将极片表面残留的极粉粉刷干净；并对刷粉后的正极片和负极片进行厚度抽检，将不符合要求的极片筛除，同时检查极片的极粉是否清刷干净；
3)卷绕，将正极片、负极片和隔膜卷绕后形成卷芯；之后用真空吸尘机进行吸尘，进行吸尘全检；
4)压芯，使用压芯机对卷芯进行压芯，方便卷芯入壳；
5)测短路，使用短路测试仪测试压芯后的卷芯，筛除短路的卷芯；
6)贴底胶，使用贴胶机将胶纸覆盖贴住卷芯底部，方便卷芯入壳；
7)套隔圈，将卷芯外露的负极耳放置于隔圈的容纳槽内，并用胶纸将隔圈固定于卷芯顶端；
8)焊负极和正极，使用点焊机将负极耳焊接于盖板的镍片上，使用超声波焊接机将正极耳焊接于盖板上；
9)折极耳，将负极耳折成Z字型位于隔圈U型槽内，正极耳折成S型位于卷芯与盖板之间；
10)入壳，将卷芯入到铝壳内；
11)离芯，将卷芯完全沉至铝壳内部的底部；
12)合盖板，将盖板合向铝壳，保证盖板和铝壳完全无缝连接；
13)测短路，使用短路测试仪测试合盖板后的电芯，筛除短路的电芯；
14)激光焊，使用激光焊接机将盖板和铝壳壳口位置完全焊接融合；使用自动上料焊接系统自动焊接，保证电芯长短边焊接的一致性；
15)测漏，检测激光焊后的电芯，将激光焊后未完全焊接好、不密封的电芯筛除；
16)测短路，使用短路测试仪测试合盖板后的电芯，筛除短路的电芯；
17)复合带点位焊接，按照工艺标准要求，使用自动化定位焊接机将铝镍复合带焊接于盖板表面或铝壳底部；这种复核带点位的焊接，生产效率高，产品性能一致性好；
所述老化和检测工序包括以下步骤：
1)电芯烘烤，将装配好的电芯用氮气和抽真空循环烘烤，在85℃下烘烤48h；
2)一次注液；通过注液孔对电芯进行注液，按照各型号工艺标准，注入工艺标准要求的注液量，要求注液完成后对注液孔贴胶；
3)活化，45℃下活化20h，高此温度条件和时间可将电解液完全渗透至极片深层；
4)化成，用0.15C的电流充电140min进行化成；
5)测电压，对化成后的电芯进行电压检测，将电压在3.7～4.0V之外的电芯剔除；
6)二次注液，对测完电压后符合要求的电芯进行二次注液，保证电芯的注液量，保证电芯的电性能，提高电芯的体积比容量制作水平；
7)封钢珠，用自动封口机进行封口，将钢珠封住电芯注液孔，保证电芯内部与外部完全隔绝；
8)清洗，用水对电芯外部进行清洗，将电芯表面残留电解液清洗干净；
9)一次老化，45℃下老化48h；
10)分容，使用分容检测柜将电芯按容量进行区分；对分容后的电芯进行重检，检测电芯的电性能、厚度及电压，剔除不合格的电芯；
11)二次老化，对分容后的电芯进行二次老化，45℃下老化24h，将不符合性能的电芯筛除；
12)全检，依据各型号工艺标准、技术要求对电芯进行厚度检测、电压检测、内阻检测和外观检测；剔除不符合要求的电芯；
13)喷码，将电芯型号、容量、生产日期进行喷码标示；
14)贴面贴，在电芯的盖板表面进行贴面垫，保证成品电池生产时电芯正负极绝缘，防止外部短路；
15)入库，按照工艺标准将不同规格、不同容量的电池分别入库。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，包括：包括制片、装配、老化和检测；
其中，所述老化和检测中，包括以下步骤：
1)电芯烘烤，将装配好的电芯在氮气气氛和真空中进行循环烘烤，80～90℃下烘烤48h；
2)一次注液，在电芯的注液孔中注入电解液；
3)活化，45℃下活化12h～20h；
4)化成，活化后的电芯用0.15C的电流充电140min进行化成；
5)二次注液，化成后的电芯进行二次注液；
6)封钢珠，用自动封口机对二次注液后的电芯的注液口用钢珠进行封口，使电芯内部与外部完全隔绝；
7)老化，对封好口的电芯在40℃～50℃下老化46～50h；
8)分容，使用分容检测柜将电芯按照容量进行区分；
9)喷码，将电芯型号、容量、生产日期进行喷码标示后入库。
2.如权利要求1所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，在步骤5)的二次注液前，对化成后的电芯进行电压检测，电芯的电压符合3.7V～4.0V。
3.如权利要求1或2所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，分容后的电芯还需进行二次老化，于40℃～50℃下老化22h～26h。
4.如权利要求3所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，二次老化后的电芯进行全检后再喷码，全检包括电芯的电性能检测、厚度检测、电压检测、内阻检测和外观检测。
5.如权利要求1所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，对喷码后的电芯的盖板进行贴面垫。
6.如权利要求1所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，所述制片包括配料、涂布、对辊、分切小片及自动制片；所述配料包括烘烤、称料、制浆和过筛；所述涂布包括正极涂布和负极涂布，其采用上料系统自动加料，进行间隙涂布；所述制片包括正极制片及负极制片，其采用自动制片机进行所述正极制片及负极制片，并形成正极片及负极片，所述正极片与正极耳焊接，并于焊接位贴胶纸隔离焊印；所述负极片与负极耳焊接，并于焊接位贴胶纸隔离焊印。
7.如权利要求6所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，所述配料烘烤制作正极片和负极片的材料，称取相应的材料进行正极制浆及负极制浆，并获得正极浆料及负极浆料，且对所述正极浆料及负极浆料进行过筛，其中所述正极制浆采用真空搅拌，所述负极制浆采用捏合搅拌和真空搅拌，所述正极浆料过120目筛，所述负极浆料过150目筛。
8.如权利要求1或6所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，所述装配中，还包括将电芯的盖板合向铝壳，并用激光焊将所述盖板和铝壳的壳口焊接融合。
9.如权利要求8所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，激光焊之后，对电芯进行测漏及测短路。
10.如权利要求9所述的锂离子铝壳电池的制作工艺，其特征在于，测漏和测短路后的电芯，用自动化定位焊接机将铝镍复合带焊接于所述盖板表面或所述铝壳底部。
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