CN108832071A - 一种硬壳锂离子电池的注液方法及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硬壳锂离子电池的注液方法及制备方法。该注液方法包括：1)对电池内部进行抽真空，达到设定真空度后保压；2)对电池注入电解液；3)对电池充入氮气加压，达到设定加压强度后保压；4)对电池进行泄高压至常压，在常压下静置；5)对电池重复进行抽真空和泻真空；6)重复步骤3)‑步骤5)，完成注液。本发明提供的硬壳锂离子电池的注液方法，主要是利用步骤3)‑步骤5)的循环静置过程来优化硬壳锂离子电池的注液过程，便于电解液回流以挤破电芯内气泡，从而挤占气体空间，利于电解液进入电芯内部，进而显著提高注液效率。

Description

一种硬壳锂离子电池的注液方法及制备方法

技术领域

本发明属于锂离子电池的制备领域，具体涉及一种硬壳锂离子电池的注液方法及制备方法。

背景技术

锂离子电池一般包括电池壳和容纳在电池壳体内的电芯和电解液，电芯包括正极、负极和位于正极、负极之间的隔膜，电解液在锂离子电池正极、负极之间起到传导锂离子的作用，在电池充放电过程中作为锂离子电流传送介质，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。

在锂离子电池生产过程中，注液静置是非常重要的工艺操作，电池装配完成后，经注液静置操作实现电解液充分浸润正极、负极和隔膜，进而为后续化成工序形成优良的SEI膜做好准备。

公布号为CN105529429A的专利申请公开了一种圆柱形锂离子电池的注液方法，包括以下步骤：S1、对锂电池进行抽真空，保持1s-9s；S2、对电解液杯腔泄真空；S3、对锂电池进行注液；S4、向电解液杯腔通入氮气，压强达到2.7-3.0MPa，保持50-200s，然后泻压；S5、对锂电池抽真空，保持1s-9s，然后泻真空；S6、重复执行S4-S5设定次数；S7、向电解液杯腔通入氮气，压强达到2.7-3.0MPa，保持50-200s，然后泻压，注液完成。

现有锂离子电池的注液方法的注液时间较长，注入效率低，导致锂离子电池的生产效率受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬壳锂离子电池的注液方法，从而解决现有方法存在的注液效率低的问题。本发明还提供了基于上述注液方法的硬壳锂离子电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明的硬壳锂离子电池的注液方法所采用的技术方案是：

一种硬壳锂离子电池的注液方法，包括以下步骤：

1)对电池内部进行抽真空，达到设定真空度后保压；

2)对电池注入电解液；

3)对电池充入氮气加压，达到设定加压强度后保压；

4)对电池进行泄高压至常压，在常压下静置；

5)对电池重复进行抽真空和泻真空；

6)重复步骤3)-步骤5)，完成注液。

本发明提供的硬壳锂离子电池的注液方法，主要是利用步骤3)-步骤5)的循环静置过程来优化硬壳锂离子电池的注液过程，充入氮气加压后的常压静置过程，一方面能够解决泄高压后电解液的反涌现象，另一方面能够为电解液的浸润留下时间，有助于电解液与电芯内的气体交换，进一步配合常压静置后的抽真空和泄真空，便于电解液回流以挤破电芯内气泡，从而挤占气体空间，利于电解液进入电芯内部，进而显著提高注液效率。

硬壳可以金属壳或硬质塑料壳。

为尽可能多的排除电芯内残留的气体，优选的，步骤1)中，设定真空度不大于-95kPa。保压时间优选为2-20s。可控制抽真空过程匀速进行，相应的抽真空时间为5-30s。

步骤2)中，可利用现有注液装置对电池注入电解液，由于电池内部处于真空负压环境，电解液在流经注液装置的注液腔体后部分进入电池内，为使注液过程平稳、有序进行，优选的流液时间为10-40s。

步骤3)中，为进一步促进电解液的注入，优化电解液的渗透、浸润效果，优选的，所述设定加压强度为0.3-0.8MPa，保压时间为50-300s。进一步优选的，所述加压采用梯度加压方式。更优选的，梯度加压时，设定加压梯度为2-4个，单个加压梯度的加压强度为0.05-0.2MPa，达到设定加压强度前，单个加压梯度的平台保压时间为1-20s。

步骤4)中，在实际生产中可通过控制泄压时间，来防止泄高压过快导致洒液，优选的，泄高压至常压的时间为10-60s，可依据是否洒液、电池的型号等调整具体的泻压时间。

在常压下静置的时间可依据相应的注液时间进行调整，注液时间越长，相应的常压下静置的时间可适当延长，以使电解液的回流浸润尽量均匀稳定，一般情况下，在常压下静置的时间为5-60s。

步骤5)中，为优化电解液的回流、进入电芯内部的效果，同时兼顾注液效率，优选的，抽真空至真空度为-50KPa～-80kPa，在-50kPa～-80kPa保压5-30s。可进一步控制抽真空、泻真空匀速进行，以使注液过程平稳、有序进行，进一步优选的，抽真空的时间为5-60s，泻真空的时间为2-10s。

为便于电解液回流挤破电芯内残余气泡，挤占气体空间以便于电芯对电解液吸收，优化电解液的注入效果，优选的，步骤5)中，重复进行1-5次。

步骤6)中，可依据注液孔是否洒液来决定步骤3)-步骤5)的重复次数。优选的，所述重复的次数为2-6次。在最后一次循环结束后不用再向电池内注入高压氮气，也能够有效避免较多气体残余在电池内，利于电解液的浸润。

上述方法在实际应用时，依据不同型号的金属壳电池，可将整个注液过程的优化集中在循环静置次数(步骤6)中的重复次数)和静置高低压(步骤3)的加压、步骤5)的抽真空)上，从而避免电池在注液过程中复杂的注液过程参数设定。

本发明的硬壳锂离子电池的制备方法所采用的技术方案是：

一种硬壳锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

1)对电池内部进行抽真空，达到设定真空度后保压；

2)对电池注入电解液；

3)对电池充入氮气加压，达到设定加压强度后保压；

4)对电池进行泄高压至常压，在常压下静置；

5)对电池重复进行抽真空和泻真空；

6)重复步骤3)-步骤5)，完成注液；

7)注液后经化成、分容，即得。

步骤1)-步骤7)的优化方案与上述注液方法的技术方案中相应步骤的优化方案相同，在此不再详述。

本发明的硬壳锂离子电池的制备方法，通过注液工序的优化，使得在对大容量金属壳电池进行注液时，降低了电池洒液频次，压缩了注液时间，且极大程度地提高了电解液注入效率，提高了锂离子电池的生产效率。

附图说明

图1为本发明的锂离子电池的注液方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例1

本实施例的硬壳锂离子电池的注液方法，对A型(75Ah)金属壳电池(叠片电芯)进行注液，注液量为280g，具体注液工艺过程如图1所示，采用以下步骤：

1)对电池内部进行抽真空，30s达到-95kPa，在-95kPa保持10s；

2)在电池内部真空负压作用下，电解液经注液装置的注液腔体后部分进入电池内部，具体流液时间为10s；

3)经注液装置的注液腔体对电池充入氮气，采用梯度加压方式，加压梯度个数共4个，单个加压梯度的加压强度为0.2MPa，相应的保压时间为3s，达到设定加压强度前，单个加压梯度的平台保压时间为3s，最终达到0.8MPa的加压强度，在该加压强度下保压80s；

4)对电池进行泄高压至常压，泄高压的时间为30s，在常压下静置，静置时间为30s；

5)对电池进行抽低真空，抽低真空至真空度为-70kPa，抽低真空时间为5s，在-70kPa保压时间为20s，泻真空至常压，泻真空时间为5s；

6)重复进行步骤5)1次(即共进行2次抽泄真空)；

7)重复步骤3)-步骤6)3次，完成注液。

该实施例中，整个注液过程所消耗时间为11.4min，且无电池洒液现象发生。

实施例2

本实施例的硬壳锂离子电池的注液方法，针对B型金属壳电池相同，主要步骤的工艺参数列于表1中。

表1 B型金属壳电池的注液过程参数设置情况

实施例3

本实施例的硬壳锂离子电池的注液方法，针对C型金属壳电池相同，主要步骤的工艺参数列于表2中。

表2 C型金属壳电池的注液过程参数设置情况

对比例1

对比例1的硬壳锂离子电池的注液方法，其工艺流程与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤4)中，不经常压静置工序，为保证注入效果，步骤3)-步骤6)需进行6次，共耗时19min，在循环静置过程中，容易出现电池洒液现象。

由实施例1和对比例1的对比结果可知，实施例1的方法通过梯度加压、常压静置及抽泻真空的循环静置过程，可有效促进电解液回流以挤破电芯内残余气泡，便于电解液挤占气体空间以利于电芯对电解液吸收，在对大容量金属壳电池进行注液时，降低了电池洒液频次，压缩了注液时间，且极大程度地提高了电解液注入效率，企业生产能力大幅提高。

在上述注液方法的基础上，可进一步利用现有的化成、分容工艺，最终制备出相应型号的硬壳锂离子电池。

Claims (10)

1.一种硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对电池内部进行抽真空，达到设定真空度后保压；

2)对电池注入电解液；

3)对电池充入氮气加压，达到设定加压强度后保压；

4)对电池进行泄高压至常压，在常压下静置；

5)对电池重复进行抽真空和泻真空；

6)重复步骤3)-步骤5)，完成注液。

2.如权利要求1所述的硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，步骤1)中，设定真空度不大于-95kPa。

3.如权利要求1所述的硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，步骤3)中，所述设定加压强度为0.3-0.8MPa，保压时间为50-300s。

4.如权利要求3所述的硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，步骤3)中，所述加压采用梯度加压方式。

5.如权利要求4所述的硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，步骤3)中，梯度加压时，设定加压梯度为2-4个，单个加压梯度的加压强度为0.05-0.2MPa，达到设定加压强度前，单个加压梯度的平台保压时间为1-20s。

6.如权利要求1所述的硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，步骤4)中，在常压下静置的时间为5-60s。

7.如权利要求1所述的硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，步骤5)中，抽真空至真空度为-50KPa～-80kPa，在-50kPa～-80kPa保压5-30s。

8.如权利要求1所述的硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，步骤5)中，重复进行1-5次。

9.如权利要求1所述的硬壳锂离子电池的注液方法，其特征在于，步骤6)中，所述重复的次数为2-6次。

10.一种硬壳锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对电池内部进行抽真空，达到设定真空度后保压；

2)对电池注入电解液；

3)对电池充入氮气加压，达到设定加压强度后保压；

4)对电池进行泄高压至常压，在常压下静置；

5)对电池重复进行抽真空和泻真空；

6)重复步骤3)-步骤5)，完成注液；

7)注液后经化成、分容，即得。