CN108539278A - 一种软包电池制造夹具、软包电池注液方法及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种软包电池制造夹具、软包电池注液方法及制备方法。该软包电池制造夹具，包括用于对软包电池的厚度方向两侧进行夹持的前夹板、后夹板，前夹板和/或后夹板上设有用于对软包电池进行夹持的夹持部，以及高度低于夹持部的非夹持部，非夹持部在注液时沿上下方向连续设置，以在软包电池内形成供电解液向下流动的纵向通道。本发明提供的软包电池制造夹具，通过夹持部对软包电池进行夹持，防止隔膜在抽真空过程中因抖动变形而产生褶皱，非夹持部的连续设置提供了电解液向下流动的连续通道，从而能够使电解液在负压下快速向电池内部渗透，提高了电解液的渗透和吸收效率。

Description

一种软包电池制造夹具、软包电池注液方法及制备方法
技术领域
本发明属于软包电池领域，具体涉及一种软包电池制造夹具、软包电池注液方法及制备方法。
背景技术
软包锂离子电池具有安全性能好、能量密度高等优点，在电动汽车、储能电源、数码产品等领域具有广泛的应用。注液工序是锂离子电池电芯完成侧顶封、干燥后，向电池内注入电解液的过程。为了充分排出电池内的气体、水分，注液工序多采用抽真空注液方式，即先对电池内部抽真空，然后使电解液在外压下注入到电池内部。
抽真空过程中，由于隔膜的材质较柔软，受到真空作用会发生抖动变形而引起褶皱，从而在化成时产生极片黑斑，造成电池容量降低，甚至产生析锂等安全隐患。为了防止抽真空注液过程中的隔膜褶皱，一般采用夹板夹持的方式来防止隔膜抖动变形的情况发生。如公告号为CN206893732U的专利公开了一种多用途软包锂离子电池夹具，包括前夹板、后夹板，前夹板、后夹板的相对侧面形成对软包电池厚度方向的两侧进行夹持的夹持面。使用平板夹持虽然可以防止抽真空注液过程中的隔膜褶皱，但在夹持力下不利于电解液向电芯的纵深部位渗透，导致电解液的吸收效率较低，注液后需要静置较长时间，浸润效果也不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软包电池制造夹具，从而解决现有夹具在抽真空注液过程中不利于电解液向纵深部位渗透的问题。本发明还提供了一种软包电池注液方法及制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种软包电池制造夹具，包括用于对软包电池的厚度方向两侧进行夹持的前夹板、后夹板，前夹板和/或后夹板上设有用于对软包电池进行夹持的夹持部，以及高度低于夹持部的非夹持部，非夹持部在注液时沿上下方向连续设置，以在软包电池内形成供电解液向下流动的纵向通道。
本发明提供的软包电池制造夹具，通过夹持部对软包电池进行夹持，防止隔膜在抽真空过程中因抖动变形而产生褶皱，非夹持部的连续设置提供了电解液向下流动的连续通道，从而能够使电解液在负压下快速向电池内部渗透，提高了电解液的渗透和吸收效率。
为进一步提高电解液在注液时的横向流动、渗透效果，优选的，非夹持部在注液时还沿左右方向连续设置，以在软包电池内形成供电解液向左右方向流动的横向通道。
夹持部及非夹持部的数量、形状及分布会对电解液的流动及渗透效果产生影响，夹持部可以为凸棱、凸台等凸出夹板表面的凸出结构，这时夹板表面形成非夹持部；也可以在夹板上开槽或凹坑，此时这些槽或凹坑形成非夹持部，而夹板表面形成夹持部。在保证夹持效果的基础上，夹持部所占的比例越小，越有利于电解液的渗透流动，也有利于进一步获得渗透效果好、质量一致性好的电池单体。优选的，所述前夹板和/或后夹板上设有呈阵列分布的凸台，凸台之间在行排列方向和纵排列方向上均具有间隔，凸台形成所述夹持部，凸台之间的间隔形成非夹持部。采用该凸台结构的夹具，不仅制造简单，而且能够在保持夹持效果的基础上，使电解液的渗透流动效果达到极佳水平。
为进一步提高夹持效果，减小夹持部的占比，提高电解液的渗透流动效果，优选的，前夹板和后夹板均设有所述凸台，前夹板、后夹板上的凸台一一对应，相互对应的凸台在夹持软包电池时相对顶持。从制作的简便性以及夹持效果、流动效果的平衡性出发，进一步优选的，所述凸台的顶部形成用于对软包电池进行夹持的夹持平面。最优选的，所述凸台为圆柱形。根据不同尺寸的软包电池，凸台的直径可以在2-50mm之间调整，高度可以为0.5-5.0mm，凸台之间的间隔可以为2-50mm。
本发明的软包电池注液方法所采用的技术方案是：
一种软包电池注液方法，包括以下步骤：夹持软包电池的厚度方向的两侧，然后进行抽真空、注液操作，夹持时在软包电池内形成注液时供电解液向下流动的纵向通道。
夹持时还在电池内的左右方向上形成供电解液向左右方向流动的横向通道。
对电池施加的夹持力的大小为3-500000N。抽真空时，控制真空度为-99～-10kPa。夹持力和抽真空程度可以根据电池的型号、注液方式进行灵活调整，在电池的尺寸较小，单次的注液量不大时，可减小夹持力及抽真空度，在能够避免隔膜褶皱的基础上，可尽量减小夹持力，从而可以优化电解液的渗透效果。
本发明的软包电池注液方法，尤其适用于材质较软的PP隔膜，可极大程度避免PP隔膜的褶皱现象，并优化电解液的渗透效果，提高使用PP隔膜的单体电池的制作质量，保证电池之间的性能一致性。
本发明的软包电池制备方法所采用的技术方案是：
一种软包电池制备方法，包括以下步骤：夹持软包电池的厚度方向的两侧，然后进行抽真空、注液操作，夹持时在软包电池内形成注液时供电解液向下流动的纵向通道，注液后封口静置，再经化成、定容，即得。
夹持时还在电池内的左右方向上形成供电解液向左右方向流动的横向通道。
对电池施加的夹持力的大小为3-500000N。抽真空时，控制真空度为-99～-10kPa。
本发明的软包电池制备方法，在抽真空注液过程中，可以保证隔膜无褶皱，电解液顺利下流渗透，封口静置时可撤去夹持力，使电解液完成整个渗透过程。该方法在保证使用PP类软质隔膜的电芯平整的基础上，可以缩短注液耗时，提高电解液的浸润效果，提高电池的生产效率和质量。
附图说明
图1为实施例1的软包电池制造夹具的结构示意图；
图2为图1中第一夹板的结构示意图；
图3为实施例2的软包电池制造夹具的第一夹板的结构示意图；
图4为实施例3的软包电池制造夹具的第一夹板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的软包电池制造夹具的具体实施例1，如图1至图2所示，包括用于夹持软包锂离子电池3的厚度方向两侧的第一夹板1、第二夹板2，第一夹板1的夹持面上设有呈阵列分布的凸台10，凸台之间在行排列方向上具有横向间隔，在列排列方向上具有纵向间隔，第二夹板2的结构与第一夹板1相同，第一夹板1、第二夹板2上的凸台一一对应，且在夹持软包锂离子电池时对称设置，第一夹板1上的横向间隔在列排列方向上相互连通，形成在软包离子电池注液时供电解液向纵向流动的纵向通道，纵向间隔在行排列方向上相互连通，形成在软包离子电池注液时供电解液向横向流动的横向通道。凸台为圆柱形，凸台顶部形成夹持平面，凸台直径为10mm，高度为1mm，凸台之间的横向间隔、纵向间隔均为10mm。
利用第一夹板、第二夹板对软包锂离子电池进行夹持后，抽真空过程可以避免隔膜抖动变形，保持电池平整，然后利用注液管4向电池内注入电解液，电解液在负压作用下利用电池内形成的纵向通道和横向通道向纵深部位全面渗透。
本发明的软包电池制造夹具的具体实施例2，第一夹板1的结构示意图如图3所示，包括在上下方向上间隔设置的凸棱单元，凸棱单元包括在左右方向上间隔设置的凸棱20，相邻凸棱单元中的凸棱交错设置，所述凸棱形成夹持部，夹板表面形成非夹持部，非夹持部在纵向和横向上连续设置，与软包锂离子电池配合在电池内部形成供电解液向纵向和横向流动的连通通道，其他结构可参考实施例1。
本发明的软包电池制造夹具的具体实施例3，第一夹板1的结构示意图如图4所示，夹板上开设有在上下方向上间隔设置的横向凹槽31，以及在左右方向上间隔设置的纵向凹槽32，夹板表面形成夹持部，横向凹槽及纵向凹槽形成非夹持部，横向凹槽及纵向凹槽相互贯通，形成供电解液向纵向和横向流动的连通通道，其他结构可参考实施例1。
在本发明的软包电池制造夹具的其他实施例中，凸台、凸棱可以在夹板上无规则分布，凹槽的形状无特殊要求，能够形成纵向通道即可，凸台的形状、尺寸可以根据实际情况进行适应性调整。
本发明的软包电池制备方法的具体实施例4，采用以下步骤：用铝塑膜对使用PP隔膜的电芯进行顶侧封，烘烤完成后，利用上述夹具夹持软包电池，然后进行抽真空，利用夹板与电池形成的连通通道完成注液，封口静置，之后进行化成、二封、定容，完成锂离子电池的制备。
抽真空过程中控制真空度为-99kPa，控制夹持力的大小为100N。
本发明的软包锂离子电池的制备方法，主要是利用夹板上的非夹持部分与软包锂离子电池配合，在电池内形成连通通道的注液方法来完成锂离子电池的制作，对该制备方法所制得锂离子电池进行拆解，隔膜无褶皱现象，负极片呈金黄色无黑斑，注液静置时间及电解液的浸润效果均优于平板夹具，在提高电池生产效率的同时，保证了电池单体的质量。

Claims (10)

1.一种软包电池制造夹具，包括用于对软包电池的厚度方向两侧进行夹持的前夹板、后夹板，其特征在于，前夹板和/或后夹板上设有用于对软包电池进行夹持的夹持部，以及高度低于夹持部的非夹持部，非夹持部在注液时沿上下方向连续设置，以在软包电池内形成供电解液向下流动的纵向通道。
2.如权利要求1所述的软包电池制造夹具，其特征在于，非夹持部在注液时还沿左右方向连续设置，以在软包电池内形成供电解液向左右方向流动的横向通道。
3.如权利要求1或2所述的软包电池制造夹具，其特征在于，所述前夹板和/或后夹板上设有呈阵列分布的凸台，凸台之间在行排列方向和纵排列方向上均具有间隔，凸台形成所述夹持部，凸台之间的间隔形成非夹持部。
4.如权利要求3所述的软包电池制造夹具，其特征在于，前夹板和后夹板均设有所述凸台，前夹板、后夹板上的凸台一一对应，相互对应的凸台在夹持软包电池时相对顶持。
5.如权利要求4所述的软包电池制造夹具，其特征在于，所述凸台的顶部形成用于对软包电池进行夹持的夹持平面。
6.如权利要求5所述的软包电池制造夹具，其特征在于，所述凸台为圆柱形。
7.一种软包电池注液方法，其特征在于，包括以下步骤：夹持软包电池的厚度方向的两侧，然后进行抽真空、注液操作，夹持时在软包电池内形成注液时供电解液向下流动的纵向通道。
8.如权利要求7所述的软包电池注液方法，其特征在于，夹持时还在电池内的左右方向上形成供电解液向左右方向流动的横向通道。
9.一种软包电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：夹持软包电池的厚度方向的两侧，然后进行抽真空、注液操作，夹持时在软包电池内形成注液时供电解液向下流动的纵向通道，注液后封口静置，再经化成、定容，即得。
10.如权利要求9所述的软包电池制备方法，其特征在于，夹持时还在电池内的左右方向上形成供电解液向左右方向流动的横向通道。
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