CN108987662A - 一种新型圆柱锂电池的生产工艺 - Google Patents

一种新型圆柱锂电池的生产工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN108987662A
CN108987662A CN201810622114.8A CN201810622114A CN108987662A CN 108987662 A CN108987662 A CN 108987662A CN 201810622114 A CN201810622114 A CN 201810622114A CN 108987662 A CN108987662 A CN 108987662A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
lithium battery
cylindrical lithium
electrolyte
production technology
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810622114.8A
Other languages
English (en)
Inventor
侯伟
侯民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Lineng New Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangxi Lineng New Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi Lineng New Energy Technology Co Ltd filed Critical Jiangxi Lineng New Energy Technology Co Ltd
Priority to CN201810622114.8A priority Critical patent/CN108987662A/zh
Publication of CN108987662A publication Critical patent/CN108987662A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型圆柱锂电池的生产工艺，包括电极材料的预处理、包装、测试，多次向电池内部注入电解液，并在初次注入电解液后，对电池在真空环境下进行化成，排出电池化成中所产生的有害气体。通过本发明使用的锂电池圆柱注液化成方法，有效地提高了圆柱电池的循环寿命，增强了圆柱锂电池的安全系数以及能量，密度，改善了原本圆柱锂电池的自放电量。

Description

一种新型圆柱锂电池的生产工艺
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种新型圆柱锂电池的生产工艺。
背景技术
锂电池作为目前生产生活中主要使用的电池，发挥着极为重要的作用，锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。锂离子电池也以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。
目前锂电池的封装结构主要分为三种，即圆柱、方形和软包，圆柱锂电池以其生产工艺成熟，产品良率高的优点占据了一部分市场，然而圆柱锂电池也有着自放电大、能量密度低、安全系数低、循环寿命低等缺点，并且圆柱锂电池在化成的过程中产生大量的有害气体，而市面上许多厂商并没有将圆柱锂电池中的有害气体排除，导致圆柱锂电池在工作时有极大的隐患。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型圆柱锂电池的生产工艺
为了解决上述的问题，本发明提供了一种新型圆柱锂电池的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制浆：将电极材料、导电剂、粘结剂、溶剂等所需原料混合搅拌并制浆；
在电极材料的选用中，配方如下
正极：正极活性物质80-100％粘结剂0-20％导电剂0-20％；
负极：负极活性物质80-100％粘结剂0-20％导电剂0-20％；
正极的固含量为50-70％，负极的固含量为30-50％；
正极材料：钴酸锂、镍钴锰、锰酸锂、镍钴铝、磷酸铁锂等金属氧化物材料；
负极材料：天然石墨，人造石墨、硅碳负极、石墨烯，纳米碳纤维管，碳黑等碳负极材料；
导电剂：炭黑导电剂(SP)、大颗粒石墨粉(ks-6)、碳纳米管(CNT)、石墨烯等导电材料；
溶剂：水、NMP等水系或者油性溶解液；
集流体：铝箔、铜箔、等金属导电材料；
壳体：金属镀镍或者其他耐腐蚀材料；
电解质：无水电解质。
(2)涂布：将制浆后的浆液涂布至金属箔片表面；
(3)装配：将金属箔片切成所需形状，装配，将装配后的产品进行烘烤并卷绕，进行高压测试，将下垫片装入电池下部，将制备好的电芯装入电池壳中，安装插针，点底焊接，安装上垫片，滚槽，焊接盖板，烘烤电芯；
(4)注液化成：向电池内部注入部分电解液，在真空环境下对电解液进行充电化成，再将剩余电解液分1-2次注入电池内部(后续进行1次注液，即总共2次注液，在电池化成形成SEI膜后，注入需要的电解液，电解液足够即停止注液，封装；后续进行2次注液，即总共3次注液，可以保证电解液的量，如电池在第一次化成之后形成SEI膜，先保护好正、负极片，然后后续继续分两次注入高温/低温等不同的电解液，再进行封装，后续进行2次注液，有助于改善电池性能，也可以避免电解液中的其他分子破坏极片，影响电池性能)。所述的电解液可以根据不同需求分多次注入电池内部，也可以多次分别注入不同的电解液(包括高温型、低温型、倍率型、动力型电解液等)，以改善电解液的性能，从而改善电池在不同环境下的性能，如在高温环境下工作的电池，则加入高温型电解液等。
以下为在锂电池化成过程中不同电压时所产生的有害气体：
化成电压对产气成分的影响(0.02C截止)
CV<2.5V：主要成分为H2和CO2；
CV＝3.0-3.5V：主要成分为C2H4，产气体积最大；
CV>3.5V：由于SEI膜已经形成，故产气数量降低；
CV>3.75V：主要成分为C2H4；
本发明通过在真空环境下进行化成，能够排出大部分上述有害气体。
(5)封装：将上述注液化成后的电池封口、老化，测试电池电压，对电池进行震动测试，将电池套膜、喷码分组，打包出货。
步骤(4)中，第一次向电池内部注入的电解液为总量的10-80％。由于在第一次注液后需要化成，加入的电解液小于10％则无法完全浸润正负极材料，加入的电解液过多则可能在化成阶段就导致电解液溢出，污染电池表面，故首次注液量以10-80％为宜。
步骤(4)中剩余电解液的注入次数为1次。分为两次注液，既保证了最终电池内部电解液的充足，也节省了3次注液的步骤。
步骤(4)中，充电要求为以0.01-1C恒流充电至电压为4.2V，充电时间为1-60min。
步骤(5)中，封口之后将电池进行清洗，表面防腐处理，并搁置一段时间，对电池的防腐处理也有益于产品的后期使用。
步骤(4)中，所述真空环境的真空度为-0.01至-0.1MPa，保持操作环境中的真空度，有助于电池内部有害气体的排出，增长产品的寿命以及加强产品的稳定性。，
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对圆柱形锂电池的多次注液，同时化成以及真空排气，释放了电池内部的有害气体，减小电池内压，同时提高了电池的能量密度、安全系数，也减少了电池的自放电，进而提高了电池的循环寿命。本发明在操作时能够根据需求而多次注液，添加不同类型的电解液以满足不同的电池性能需求，并且注液化成在同一环境(手套箱内部)进行操作，缩短了时间，提高了加工效率，同时也提高了经济效益。
具体实施方案
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实例1：取4支同批次正极锰酸锂待注液的电芯(18650电芯1300mAh容量)，水份含量小于30ppm，放到手套箱内(湿度小于2％)，注液80％后在手套箱内充电夹具上充电5分钟，后抽真空-0.07MPa，真空时间5min，注液剩余的电解液量20％，合上盖帽，取出电池(室内湿度小于30％)封口，封口后的电池在30摄氏度搁置48小时后上柜分容。
实例2：取4支同批正极锰酸锂待注液的电芯(18650电芯1300mAh容量)，水份含量小于30ppm，放到手套箱内(湿度小于2％)。注液70％后在手套箱内充电夹具上充电5分钟，后抽真空-0.07MPa，真空时间5min，注液剩余的电解液量30％，合上盖帽，取出电池(室内湿度小于30％)封口，封口后的电池在30摄氏度搁置48小时后上柜分容。
实例3：取4支同批正极锰酸锂待注液的电芯(18650电芯1300mAh容量)，水份含量小于30ppm，放到手套箱内(湿度小于2％)。注液60％后在手套箱内充电夹具上充电5分钟，后抽真空-0.07MPa，真空时间5min，注液剩余的电解液量40％，合上盖帽，取出电池(室内湿度小于30％)封口，封口后的电池在30摄氏度搁置48小时后上柜分容。
实例4：取4支同批正极锰酸锂待注液的电芯(18650电芯1300mAh容量)，水份含量小于30ppm，放到手套箱内(湿度小于2％)。注液50％后在手套箱内充电夹具上充电5分钟，后抽真空-0.07MPa，真空时间5min，注液剩余的电解液量50％，合上盖帽，取出电池(室内湿度小于30％)封口，封口后的电池在30摄氏度搁置48小时后上柜分容。
实例5：取4支同批正极锰酸锂待注液的电芯(18650电芯1300mAh容量)，水份含量小于30ppm，放到手套箱内(湿度小于2％)。注液100％后在手套箱内充电夹具上充电5分钟，后抽真空-0.07MPa，真空时间5min，，合上盖帽，取出电池(室内湿度小于30％)封口，封口后的电池在30摄氏度搁置48小时后上柜分容。
对比例：取4支同批正极锰酸锂待注液的电芯(18650电芯1300mAh容量)，水份含量小于30ppm，放到手套箱内(湿度小于2％)。注液100％，后抽真空-0.07MPa，真空时间5min，，合上盖帽，取出电池(室内湿度小于30％)封口，封口后的电池在30摄氏度搁置48小时后上柜化成化成后搁置48小时(温度35摄氏度)，搁置好的电池上柜分容。
表1：实例1-实例5以及对比例的电池内部气压、初始容量以及保持率等的对比
如表1所示，为实例1至实例5以及对比例电池内部气压、初始容量、循环后电量、电量保持率、初始电压以及存储后电压，以上5组实例使用了本发明的生产工艺，5组实施例中，第一次注液量分别为实例1：80％，实例2:70％，实例3：60％，实例4:50％，实例5:100％，而在之后电池容量的保持率中，实例5的保持率略高于实例1，而实例2、实例3、实例4的保持率逐渐降低，因此在初次注液中，注液量越高，电池的容量保持率就越好。然而，在实际的操作过程中，当初次的注液量大于80％后，在化成时电解液就会溢出，不仅浪费电解液，也会污染电池表面，影响后续操作，因此电解液的初次注液量在80％以下为宜。
通过实例5与对比例的比较，实例5与对比例的差别在于实例5采用了本发明的注液化成一体工艺，而对比例采用的是传统的锂电池注液化成工艺，对比例没有多次注液并在初次注液后化成，其余条件相同；通过对比例与实例5的对比，对比例的电池容量保持率远低于实例5的电池容量保持率，并且电池的30天后电压也有一定的下降，因此，本发明的锂电池生产工艺，相较于传统的锂电池生产方法，能够更好的维持电池的容量，通过初次注液后直接化成，在真空环境将有害气体从电池内部排出，之后注入剩余的电解液，在提高了电池的安全性的同时，提高了电池的综合性能。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前述，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 (7)

1.一种新型圆柱锂电池的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制浆：将电极材料、导电剂、粘结剂、溶剂等所需原料混合搅拌；
(2)涂布：将制浆后的浆液涂布至金属箔片表面；
(3)装配：将金属箔片切成所需形状，装配，将装配后的产品进行烘烤并卷绕，并装入电池壳中；
(4)注液化成：向电池内部注入部分电解液，在真空环境下对电解液进行充电化成，再将剩余电解液分1-2次注入电池内部；
(5)封装：将上述注液化成后的电池封口，并进行老化、分容。
2.根据权利要求1所述的一种新型圆柱锂电池的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中，第一次向电池内部注入的电解液为总量的10-80％。
3.根据权利要求2所述的一种新型圆柱锂电池的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中，第一次向电池内部注入的电解液为总量的70％-80％。
4.根据权利要求1所述的一种新型圆柱锂电池的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中剩余电解液的注入次数为1次。
5.根据权利要求1所述的一种新型圆柱锂电池的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中，充电要求为以0.01-1C恒流充电至电压为4.2V，充电时间为1-60min。
6.根据权利要求1所述的一种新型圆柱锂电池的生产工艺，其特征在于，步骤(5)中，封口之后将电池进行表面清洗，并进行防腐处理。
7.根据权利要求1所述的一种新型圆柱锂电池的生产工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述真空环境的真空度为-0.01至-0.1MPa。
CN201810622114.8A 2018-06-15 2018-06-15 一种新型圆柱锂电池的生产工艺 Pending CN108987662A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810622114.8A CN108987662A (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种新型圆柱锂电池的生产工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810622114.8A CN108987662A (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种新型圆柱锂电池的生产工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108987662A true CN108987662A (zh) 2018-12-11

Family

ID=64541385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810622114.8A Pending CN108987662A (zh) 2018-06-15 2018-06-15 一种新型圆柱锂电池的生产工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108987662A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109742451A (zh) * 2019-01-23 2019-05-10 深圳新恒业电池科技有限公司 圆柱形锂离子电池的注液方法
CN110336066A (zh) * 2019-06-14 2019-10-15 江西力能新能源科技有限公司 一种含固态电解质涂层隔膜的制备方法及应用
CN112366353A (zh) * 2020-11-09 2021-02-12 徐文忠 含有碳酸丙烯酯的锂离子电池电解液

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101420048A (zh) * 2007-10-26 2009-04-29 比亚迪股份有限公司 一种锂离子二次电池的制备方法
CN102637903A (zh) * 2012-04-06 2012-08-15 宁德新能源科技有限公司 一种锂离子电池的化成方法
CN106784843A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中天储能科技有限公司 一种大于300wh/kg高比能量、高安全性电池的制作方法
CN107464956A (zh) * 2017-08-17 2017-12-12 云南锡业集团（控股）有限责任公司 一种锂离子电池新型制作工艺方法
CN108091940A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 惠州市元大电子科技有限公司 一种锂离子铝壳电池的制作工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101420048A (zh) * 2007-10-26 2009-04-29 比亚迪股份有限公司 一种锂离子二次电池的制备方法
CN102637903A (zh) * 2012-04-06 2012-08-15 宁德新能源科技有限公司 一种锂离子电池的化成方法
CN108091940A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 惠州市元大电子科技有限公司 一种锂离子铝壳电池的制作工艺
CN106784843A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中天储能科技有限公司 一种大于300wh/kg高比能量、高安全性电池的制作方法
CN107464956A (zh) * 2017-08-17 2017-12-12 云南锡业集团（控股）有限责任公司 一种锂离子电池新型制作工艺方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109742451A (zh) * 2019-01-23 2019-05-10 深圳新恒业电池科技有限公司 圆柱形锂离子电池的注液方法
CN109742451B (zh) * 2019-01-23 2021-01-26 深圳新恒业电池科技有限公司 圆柱形锂离子电池的注液方法
CN110336066A (zh) * 2019-06-14 2019-10-15 江西力能新能源科技有限公司 一种含固态电解质涂层隔膜的制备方法及应用
CN112366353A (zh) * 2020-11-09 2021-02-12 徐文忠 含有碳酸丙烯酯的锂离子电池电解液
CN112366353B (zh) * 2020-11-09 2021-11-02 徐文忠 含有碳酸丙烯酯的锂离子电池电解液

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106340651B (zh) 一种二次电池及其制备方法
CN105047986B (zh) 一种电化学储能器件及其制备方法
CN106450102A (zh) 用于锂硫电池的石墨改性隔膜及其制备方法与构成的锂硫电池
CN109818093A (zh) 锂离子电池的化成方法、化成系统、锂离子电池和电动车辆
CN109004234A (zh) 一种锂离子二次电池
CN110085829A (zh) 一种MXene@C@Co9S8复合物及其制备方法
CN106711437B (zh) 一种低成本高容量全固态锂离子电池的制备方法
CN105449166B (zh) 一种钠离子电池用负极极片的制作方法
CN110729470B (zh) 一种液态或半液态金属电池的正极材料及制备方法和应用
CN110224182A (zh) 一种锂离子电池预锂化的方法
CN108987662A (zh) 一种新型圆柱锂电池的生产工艺
CN107403908A (zh) 一种抑制钛酸锂电池胀气的方法
CN109659640A (zh) 一种锂离子电池快速化成工艺
CN109449437A (zh) 一种环保型水系电池及其制备方法
CN104659333A (zh) 锂离子二次电池Mg2Si/SiOx/C复合负极材料膜电极的制备方法
CN105140481A (zh) 一种高容量锂离子电池负极材料的制备方法
CN109346725A (zh) 储能器件铝负极、储能器件及其制备方法
CN110350166A (zh) 一种提高三元正极材料稳定性和加工性的方法
CN109286013A (zh) 一种包覆聚酰胺有机物层的锂离子电池高压富锂锰基正极材料及其包覆改性方法和应用
CN109786589A (zh) 一种棱柱形锂离子电池及制备方法，以及其组成的电池模组
CN109904391A (zh) 一种锂金属电池锂负极的改性方法及锂金属电池
CN108862238A (zh) 一种生物质废料菱角壳基硬炭及其制备方法和应用
CN103094536A (zh) 高容量锂离子二次电池负极炭材料
CN108298530A (zh) 一种寡层石墨烯及其制备方法与应用
CN110600699A (zh) 一种三维有序介孔mof材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181211