CN109119695A - 一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法 - Google Patents

一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法 Download PDF

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Abstract

本发明主要涉及电池加工技术领域，公开了一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法，包括：(1)预热、(2)一次烘烤、(3)交替烘烤、(4)低温烘烤；本发明提供的大圆柱锂离子电芯烘烤方法，方法简单，得到的电芯正极片含水量控制在80ppm以内，负极片含水量控制在300ppm以内，能够明显降低电芯中的残留含水量，提高锂离子电池的使用寿命；先将电芯进行缓慢预热，促进电芯内的自由水充分挥发，再将电芯进行交替烘干，反复进行抽真空、静置烘干及腔体解压，使电芯内的结合水缓慢挥发，充分减少电芯的含水量。

Description

一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法
技术领域
本发明主要涉及电池加工技术领域，尤其涉及一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的，水分是锂离子电池系统的大敌，电池烘烤是锂离子电池生产过程的一个工序，通过烘烤尽可能减少极片的水分含量，达到提高活性物质的利用率，并可以提升电池容量，改善电池循环性能，但是目前现有的传统电芯烘干方法是将电芯置于恒定的温度和真空度下进行烘烤，一般温度为85℃、真空度为≤-95kPa、时间为≥27h，但是烘干后电芯的含水量为0.02％左右，虽然达到了电芯的含水量标准，但还是会在电解液注入过程中明显影响电池内的电解液浓度，会对电池的性能产生很大的影响，在使用过程中会使电池的电容保持率明显下降，缩短电池的使用寿命；本发明中的方法通过提升烘烤温度及延长加热时间能够有效地减少极片中的含水量。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法。
一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法，包括以下步骤：
(1)预热：将电芯置于烘箱内，常压条件下，将电芯缓慢预热至90～100℃，并进行抽真空至-95～-98kPa，得预热电池；
(2)一次烘烤：将预热电池于真空度为-95～-98kPa的条件下烘烤20～30min，温度为90～100℃，充入氮气，将腔体解压到-45～-65kPa并于90～100℃烘烤进行烘烤，保持时间为10～15min，得一次烘烤电芯；
(3)交替烘烤：保持90～100℃下，将一次烘烤电芯交替依次进行抽真空、静置、解压到指定值，得交替烘烤电芯；
(4)低温烘烤：将交替烘烤电芯抽真空至-78～-72kPa，于75～85℃静置烘烤25～35min，再以1.2～1.6℃/min降温至40～50℃加热10～20min，停止加热，自然将至室温，腔体解压至常压，得烘干大圆柱锂离子电芯。
所述步骤(1)的缓慢预热，升温时间为10～12h。
所述步骤(1)的抽真空，每隔40～60min对腔体抽真空一次，预热结束后真空度达到-95～-98kPa。
所述步骤(3)的抽真空、静置、解压到指定值，为将一次烘烤电芯抽真空至-95～-98kPa，静置20～30min，将腔体解压到-57～-63kPa，保持时间为50～70min，如此反复，最后将腔体解压到-57～-63kPa，总时间为26～45h。
所述大圆柱锂离子电芯烘烤方法得到的大圆柱锂离子电芯。
所述大圆柱锂离子电芯的使用方法，用于制备电动车、备用电源及家用小电器的所需的电池。
本发明的优点是：本发明提供的大圆柱锂离子电芯烘烤方法，方法简单，得到的电芯正极片含水量控制在80ppm以内，负极片含水量控制在300ppm以内，能够明显降低电芯中的残留含水量，提高锂离子电池的使用寿命；先将电芯进行缓慢预热，促进电芯内的自由水充分挥发，再将电芯进行交替烘干，反复进行抽真空、静置烘干及腔体解压，使电芯内的结合水缓慢挥发，充分减少电芯的含水量；最后再将交替烘烤电芯再次置于抽真空的状态下进行加热，缓慢降低真空度和烘干温度，避免电芯再瞬间降温和降压后吸收空气中的水分，使电芯能够保持较低的含水量，延长电芯的使用寿命；得到的电芯能够制备多种电池，适用范围广泛，提高电池的使用价值。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明。
实施例1
一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法，包括以下步骤：
(1)预热：将电芯置于烘箱内，常压条件下，将电芯缓慢预热至90℃，升温时间为10h，并进行抽真空至-95kPa，每隔40min对腔体抽真空一次；
(2)一次烘烤：将预热电芯于真空度为-95kPa的条件下烘烤20min，温度为90℃，充入氮气，将腔体解压到-45kPa并于90℃烘烤进行烘烤，保持时间为10min；
(3)交替烘烤：保持90℃下，将一次烘烤后的电芯交替依次进行抽真空、静置、解压到指定值；所述的抽真空、静置、解压到指定值，为将一次烘烤后的电芯抽真空至-95kPa，静置20min，将腔体解压到-57kPa，保持时间为50min，如此反复，最后将腔体解压到-57kPa，总时间为26h；
(4)低温烘烤：将交替烘烤后的电芯抽真空至-78kPa，于75℃静置烘烤25min，再以1.2℃/min降温至40℃加热10min，停止加热，自然将至室温，腔体解压至常压，得烘干大圆柱锂离子电芯。
所述大圆柱锂离子电芯烘烤方法得到的大圆柱锂离子电芯。
所述大圆柱锂离子电芯的使用方法，用于制备电动车、备用电源及家用小电器的所需的电池。
实施例2
一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法，包括以下步骤：
(1)预热：将电芯置于烘箱内，常压条件下，将电芯缓慢预热至95℃，升温时间为11h，并进行抽真空至-97kPa，每隔50min对腔体抽真空一次，得预热电池；
(2)一次烘烤：将预热电池于真空度为-97kPa的条件下烘烤25min，温度为95℃，充入氮气，将腔体解压到-50kPa并于95℃烘烤进行烘烤，保持时间为13min，得一次烘烤电芯；
(3)交替烘烤：保持95℃下，将一次烘烤电芯交替依次进行抽真空、静置、解压到指定值，得交替烘烤电芯；所述的抽真空、静置、解压到指定值，为将一次烘烤电芯抽真空至-97kPa，静置25min，将腔体解压到-60kPa，保持时间为60min，如此反复，最后将腔体解压到-60kPa，总时间为35h；
(4)低温烘烤：将交替烘烤电芯抽真空至-75kPa，于80℃静置烘烤30min，再以1.4℃/min降温至45℃加热15min，停止加热，自然将至室温，腔体解压至常压，得烘干大圆柱锂离子电芯。
所述大圆柱锂离子电芯烘烤方法得到的大圆柱锂离子电芯。
所述大圆柱锂离子电芯的使用方法，用于制备电动车、备用电源及家用小电器的所需的电池。
实施例3
一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法，包括以下步骤：
(1)预热：将电芯置于烘箱内，常压条件下，将电芯缓慢预热至100℃，升温时间为12h，并进行抽真空至-98kPa，每隔60min对腔体抽真空一次，得预热电池；
(2)一次烘烤：将预热电池于真空度为-98kPa的条件下烘烤30min，温度为100℃，充入氮气，将腔体解压到-65kPa并于100℃烘烤进行烘烤，保持时间为15min，得一次烘烤电芯；
(3)交替烘烤：保持100℃下，将一次烘烤电芯交替依次进行抽真空、静置、解压到指定值，得交替烘烤电芯；所述的抽真空、静置、解压到指定值，为将一次烘烤电芯抽真空至-98kPa，静置30min，将腔体解压到-63kPa，保持时间为70min，如此反复，最后将腔体解压到-63kPa，总时间为45h；
(4)低温烘烤：将交替烘烤电芯抽真空至-72kPa，于85℃静置烘烤35min，再以1.6℃/min降温至50℃加热20min，停止加热，自然将至室温，腔体解压至常压，得烘干大圆柱锂离子电芯。
所述大圆柱锂离子电芯烘烤方法得到的大圆柱锂离子电芯。
所述大圆柱锂离子电芯的使用方法，用于制备电动车、备用电源及家用小电器的所需的电池。
对比例1
步骤(1)中的升温时间改为6h，其余方法，同实施例1。
对比例2
去除步骤(2)，其余方法，同实施例1。
对比例3
步骤(3)中的总时间改为10h，其余方法，同实施例1。
对比例4
去除步骤(4)中的于75℃静置烘烤25min，再以1.2℃/min降温至40℃加热10min，其余方法，同实施例1。
对比例5
现有传统电芯烘干方法是将电芯置于恒定的温度和真空度下进行烘烤，一般温度为85℃、真空度为≤-95kPa、时间为≥27h。
实施例和对比例电芯的参数：
分别随机选择实施例和对比例的电芯3个，按照文献“不同烘烤工艺电芯的水分和循环性能，郑留群等”的方法检测电芯中的含水量，并将电芯循环200次后检测容量保持率，实施例和对比例电芯的参数见表1。
表1：实施例和对比例电芯的参数
从表1的结果表明，实施例的大圆柱锂离子电芯烘烤方法制备的烘干大圆柱锂离子电芯，含水量明显较对比例低，容量保持率明显较对比例高，说明本发明提供的大圆柱锂离子电芯烘烤方法能够有效去除电芯中的水含量。

Claims (6)

1.一种大圆柱锂离子电芯烘烤方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预热：将电芯置于烘箱内，常压条件下，将电芯缓慢预热至90～100℃，并进行抽真空至-95～-98kPa；
(2)一次烘烤：将预热后的电芯于真空度为-95～-98kPa的条件下烘烤20～30min，温度为90～100℃，充入氮气，将腔体解压到-45～-65kPa并于90～100℃烘烤进行烘烤，保持时间为10～15min；
(3)交替烘烤：保持90～100℃下，将一次烘烤后的电芯交替依次进行抽真空、静置、解压到指定值；
(4)低温烘烤：将交替烘烤后的电芯抽真空至-78～-72kPa，于75～85℃静置烘烤25～35min，再以1.2～1.6℃/min降温至40～50℃加热10～20min，停止加热，自然将至室温，腔体解压至常压。
2.根据权利要求1所述大圆柱锂离子电芯烘烤方法，其特征在于，所述步骤(1)的缓慢预热，升温时间为10～12h。
3.根据权利要求1所述大圆柱锂离子电芯烘烤方法，其特征在于，所述步骤(1)的抽真空，每隔40～60min对腔体抽真空一次，预热结束后真空度达到-95～-98kPa。
4.根据权利要求1所述大圆柱锂离子电芯烘烤方法，其特征在于，所述步骤(3)的抽真空、静置、解压到指定值，为将一次烘烤后的电芯抽真空至-95～-98kPa，静置20～30min，将腔体解压到-57～-63kPa，保持时间为50～70分钟，如此反复，最后将腔体解压到-57～-63kPa，总时间为26～45h。
5.一种权利要求1～4任一项所述大圆柱锂离子电芯烘烤方法得到的烘干大圆柱锂离子电芯。
6.一种权利要求5所述烘干大圆柱锂离子电芯的使用方法，其特征在于，用于制备电动车、备用电源及家用小电器的所需的电池。
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