CN109326764A - 一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，属于锂电池技术领域。锂离子电池电芯经前处理、一次变量注液、二次变量注液等工艺流程，通过测量电芯重量，排除因涂布厚度、面密度不同造成的电解液需求不同的影响，利用计算公式计算相对应的电解液总需求量，按照一定相同注入比例确定第一次注液量，通过保证单个电芯电解液总需求量一致性机理，排除化成阶段电解液损失等影响，采取第二次变量注液的方法，实现注液量的精准化控制。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法。
背景技术
锂离子电池电解液保有量对电池产品性能(如内阻、充放电倍率、容量、循环性内等)存在较大影响。在目前生产中都是根据电芯设计参数，计算出电芯活性物质质量，进而确定电解液保有量。这种生产方法，忽略了每只电芯之间由于涂布工艺波动带来的电芯活性物质质量的波动。
对于采用两次注液生产方法的电芯，影响电解液保留量的两个外在的因素，一次注液完成后进行电芯化成，由于过程中部分电解液挥发或随产气排出，其电解液损失量不等，第二次注液量的定量注入导致电池电解液保有量发生进一步偏差。电解液保留量过高会导致电芯在使用过程中产气过多，安全性下降等副作用，同时保有量过低会导致电芯动力学性能下降。由于要保证电解液的适量使用，一般选择略过量注入，导致部分电芯电解液的过量浪费。
即在现阶段的研究中，普遍使用一次注液以节省工艺操作时间，并不考虑过量及少量对电芯的寿命影响。而注重于二次注液的，通常只是在一次注液的基础上，分步完成注液，仅仅只是比一次注液准确了一些，却不能排除制备工艺带来的偏差。
针对现有技术误差大、工艺繁杂等缺陷，公开号105787140A公开了确定软包装锂离子电池电解液保有量和注液量的方法，通过公式化精确计算出电解液的注入量。虽然公式计算的结果很精准，但是在实际注液过程中，实际注液量会因为环境变化、工艺步骤等操控发生改变。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，所述方法包括如下步骤：
(1)前处理：标准电芯称重后记录重量为M1，确定标准电芯的电解液保有量为m1，将电芯进行烘烤处理，再对电芯进行首次扫码并称重，记录条码为Ln，记录重量为M2，换算电芯的电解液保有量为m3；
(2)一次变量注液：对电芯进行注液，设置注液量为m4，注液完成后进行电芯称重，记录重量为M3，再计算出一次变量注液量为m5并注液，将上述条码Ln、注液称重、注液量数据：M1、M2、M3、m1、m3、m4、m5保存至数据库；
(3)二次变量注液：电芯化成静置后，电芯扫码并称重，记录重量为M4，根据电芯条码Ln对应调取步骤(2)中保存的数据，计算二次注液量为m6并对电芯一一完成二次变量注液。
锂离子电池是目前可循环电池中效果较好，使用寿命较长的高能电池，广泛应用于不同领域。但是，组成电池的材料、生产工艺等均会影响电池的使用效果和使用寿命。而在电解液的保有量上，过多过少都会造成电池的效果下降，安全性降低。本发明通过改进电解液的注液工艺，保证最终生产的电池电解液保有量能严格符合既定值。
由于电解液的保有量与电芯重量有关，为保证电解液的准确性，在任何可能改变电芯重量的操作后，均需进行称重，并计算出重量变化后所需的电解液，此时，因电芯注液后产生重量变化，进而计算出的电解液称为变量电解液。而将电解液总量分步完成注液，是由于在注液过程中，不可避免的发生重量变化(如涂布工艺)，这种通过变量电解液注入的工艺，能最大限度的降低最终电解液注入量与电芯规格所需电解液量的误差。本发明在步骤(1)与步骤(2)的工艺完成后，已经可以完全满足只需一次注液的电芯，若是电芯需要进行二次注液，则再进入步骤(3)即可完成。
在具体的电芯注液过程中，若仅对一只电芯进行注液，难免造成效率不够的状况。所以本发明的电芯注液可以同时对若干电芯完成电解液注入，为避免不同电芯可能造成混乱(肉眼很难分辨不同电芯之间的差异)，可以进行扫码对应，同时，在对电芯进行二次注液的过程中，每一只电芯的参数(条码、注液称重、注液量数据)均输入系统，以便于后续调用，这进一步增加了电池电解液注入的效率。
作为优选，步骤(1)所述电芯可以为多个，扫码获得的条码Ln为L1、L2、L3……，并与不同电芯一一对应。电芯扫码即相当于对电芯做标签，这能完全避免不同电芯之间可能产生混乱的可能性。
作为优选，步骤(1)所述m3＝(M2-M1)+m1。
作为优选，步骤(2)所述m4为m3的78-82％。由于直接按照所需注液量进行注液会造成注液量过多或过少的缺陷，所以将m4设置为大约80％m3，并配合后续的变量注液，能避免一次注液带来的误差。
作为优选，步骤(2)中所述m5＝M3-M2，注液m5后，还需检测注液量与注液设置量的偏移值。
进一步优选，当注液量超过注液设置量2g时，挤出多余量，当注液量少于注液设置量2g时，手动补液。此处相当于是对系统输入一个判定的指标，虽然有变量注液来弥补注液量的误差，但是为保证生产的电芯完全符合注液量标准，进行判定是行之有效的办法。
作为优选，步骤(3)所述m6＝m3-(M4-M2)。
作为优选，步骤(3)中注液m6后，还进行电芯扫码、称重、注液量计算，并比较注液量与电芯规格。
进一步优选，当注液量大于电芯规格时，挤出多余量，当注液量小于电芯规格时，复投进入步骤(3)。此处的操作可以参照上述的判定程序，均是保证注液量符合标准的机制。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)通过电芯与电解液注入量的高精度匹配，提高产品电芯电化学性能一致性。
(2)针对不同面密度不同重量电芯，对电解液注入量进行合理化配置。
(3)第二次变量补液，极限精准化电芯注液量，同时整体减少电解液使用量，降低生产成本。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
前处理：选取标准电芯，标准电芯称重后记录重量为M1，确定标准电芯的电解液保有量为m1，将电芯进行烘烤处理，再对电芯进行首次扫码并称重，记录条码为Ln，条码对应不同电芯可以依次记为L1、L2、L3……，记录重量为M2，换算电芯的电解液保有量为m3，m3＝(M2-M1)+m1；
一次变量注液：对电芯进行注液，注液量设置为m4，m4＝80％m3，注液完成后进行电芯称重，记录重量为M3，再计算出一次变量注液量为m5＝M3-M2并注液，然后检测注液量与注液设置量的偏移值，当注液量超过注液设置量2g时，挤出多余量，当注液量少于注液设置量2g时，手动补液，将上述条码Ln、注液称重、注液量数据：M1、M2、M3、m1、m3、m4、m5保存至数据库；
二次变量注液：电芯化成静置后，电芯扫码并称重，记录重量为M4，根据电芯条码Ln对应调取上述步骤中保存的数据，计算二次注液量为m6＝m3-(M4-M2)，并对电芯一一完成二次变量注液，再进行电芯扫码、称重、注液量计算，并比较注液量与电芯规格量，当注液量大于电芯规格量时，挤出多余量，当注液量小于电芯规格量时，复投重复本步骤。
实施例2
前处理：选取标准电芯，标准电芯称重后记录重量为M1，确定标准电芯的电解液保有量为m1，将电芯进行烘烤处理，再对电芯进行首次扫码并称重，记录条码为Ln，条码对应不同电芯可以依次记为L1、L2、L3……，记录重量为M2，换算电芯的电解液保有量为m3，m3＝(M2-M1)+m1；
一次变量注液：对电芯进行注液，注液量设置为m4，m4＝78％m3，注液完成后进行电芯称重，记录重量为M3，再计算出一次变量注液量为m5＝M3-M2并注液，然后检测注液量与注液设置量的偏移值，当注液量超过注液设置量2g时，挤出多余量，当注液量少于注液设置量2g时，手动补液，将上述条码Ln、注液称重、注液量数据：M1、M2、M3、m1、m3、m4、m5保存至数据库；
二次变量注液：电芯化成静置后，电芯扫码并称重，记录重量为M4，根据电芯条码Ln对应调取上述步骤中保存的数据，计算二次注液量为m6＝m3-(M4-M2)，并对电芯一一完成二次变量注液，再进行电芯扫码、称重、注液量计算，并比较注液量与电芯规格量，当注液量大于电芯规格量时，挤出多余量，当注液量小于电芯规格量时，复投重复本步骤。
实施例3
前处理：选取标准电芯，标准电芯称重后记录重量为M1，确定标准电芯的电解液保有量为m1，将电芯进行烘烤处理，再对电芯进行首次扫码并称重，记录条码为Ln，条码对应不同电芯可以依次记为L1、L2、L3……，记录重量为M2，换算电芯的电解液保有量为m3，m3＝(M2-M1)+m1；
一次变量注液：对电芯进行注液，注液量设置为m4，m4＝82％m3，注液完成后进行电芯称重，记录重量为M3，再计算出一次变量注液量为m5＝M3-M2并注液，然后检测注液量与注液设置量的偏移值，当注液量超过注液设置量2g时，挤出多余量，当注液量少于注液设置量2g时，手动补液，将上述条码Ln、注液称重、注液量数据：M1、M2、M3、m1、m3、m4、m5保存至数据库；
二次变量注液：电芯化成静置后，电芯扫码并称重，记录重量为M4，根据电芯条码Ln对应调取上述步骤中保存的数据，计算二次注液量为m6＝m3-(M4-M2)，并对电芯一一完成二次变量注液，再进行电芯扫码、称重、注液量计算，并比较注液量与电芯规格量，当注液量大于电芯规格量时，挤出多余量，当注液量小于电芯规格量时，复投重复本步骤。
实施例4
与实施例1的区别仅在于，实施例4一次变量注液时，m4＝75％m3。
实施例5
与实施例1的区别仅在于，实施例5一次变量注液时，m4＝85％m3。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，实施例6一次变量注液时，注液m5后，偏移值检测为注液量超过注液设置量3g时，挤出多余量。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，实施例7一次变量注液时，注液m5后，偏移值检测为注液量少于注液设置量3g时，手动补液。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，对比例1一次变量注液后，未检测注液量与注液设置量的偏移值，直接进行二次变量注液。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，对比例2二次变量注液后直接完成注液，不进行电芯扫码、称重、注液量计算。
将实施例1-7与对比例1-2获得的产品进行检验，检验其注液量与电芯规格差异，结果如表1所示：
表1：实施例1-7与对比例1-2中产品的性能
如上述表格所示，数据皆为注液量超过或少于电芯规格量占电芯规格量的百分比，可见，本发明的二次注液方法能精准的控制注液量与电芯规格相符，保证了产品的出厂率为100％。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (9)
1.一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)前处理：标准电芯称重后记录重量为M1，确定标准电芯的电解液保有量为m1，将电芯进行烘烤处理，再对电芯进行首次扫码并称重，记录条码为Ln，记录重量为M2，换算电芯的电解液保有量为m3；
(2)一次变量注液：对电芯进行注液，设置注液量为m4，注液完成后进行电芯称重，记录重量为M3，再计算出一次变量注液量为m5并注液，将上述条码Ln、注液称重、注液量数据：M1、M2、M3、m1、m3、m4、m5保存至数据库；
(3)二次变量注液：电芯化成静置后，电芯扫码并称重，记录重量为M4，根据电芯条码Ln对应调取步骤(2)中保存的数据，计算二次注液量为m6并对电芯一一完成二次变量注液。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，步骤(1)所述电芯可以为多个，扫码获得的条码Ln为L1、L2、L3……，并与不同电芯一一对应。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，步骤(1)所述m3＝(M2-M1)+m1。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，步骤(2)所述m4为m3的78-82％。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，步骤(2)中所述m5＝M3-M2，注液m5后，还需检测注液量与注液设置量的偏移值。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，当注液量超过注液设置量2g时，挤出多余量，当注液量少于注液设置量2g时，手动补液。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，步骤(3)所述m6＝m3-(M4-M2)。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，步骤(3)中注液m6后，还进行电芯扫码、称重、注液量计算，并比较注液量与电芯规格。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池电解液保有量精准化控制方法，其特征在于，当注液量大于电芯规格时，挤出多余量，当注液量小于电芯规格时，复投进入步骤(3)。
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