CN109742451B - 圆柱形锂离子电池的注液方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种圆柱形锂离子电池的注液方法。在真空条件下对未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电，从而有利于气体的排出，有效缓解了气体在未封口的圆柱形锂离子电池内积累带来的安全隐患，提高了圆柱形锂离子电池的高温储存性能及循环性能，为容易产气的高镍材料在锂离子电池上的应用提供了保障。另外，由于预充电过程中，圆柱形锂离子电池并未封口，因此能够在预充电之后对电解液进行补充，避免电解液减少导致的电池循环寿命短的技术问题。由于不同的圆柱形锂离子电池在预充电过程中消耗的电解液也不同，预充电之后的注液能够使不同的圆柱形锂离子电池内部的电解液重量一致，从而提高圆柱形锂离子电池的一致性。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种圆柱形锂离子电池的注液方法。
背景技术
锂离子电池具有高电压、高比容量及高比功率的优点，已经成为重要的新能源，被广泛应用于电子产品上。
圆柱形锂离子电池，特别是正极材料为高镍材料的锂离子圆柱形电池，在生产过程中会产生气体，不仅存在安全隐患，还会影响电池的高温存储性能及循环性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有的圆柱形锂离子电池的注液方法，产生的气体影响电池的高温存储性能及循环性能的技术缺陷，提供一种圆柱形锂离子电池的注液方法。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种圆柱形锂离子电池的注液方法，包括如下步骤：
提供圆柱形锂电子电池，所述圆柱形锂电子电池包括钢壳及设于所述钢壳一端的盖帽；
在真空条件下向所述钢壳内注入第一预设量的电解液；
将所述盖帽放置在所述钢壳上，以形成未封口的圆柱形锂离子电池，将所述未封口的圆柱形锂离子电池放入密闭器具内；
在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电；
在真空条件下向所述钢壳内注入第二预设量的电解液，以使所述钢壳内的电解液总量达到预设电解液总量；
将所述盖帽密封在所述钢壳上。
可选地，所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电的步骤中，密闭器具内的压强为-0.05MPa～-0.085MPa。
可选地，所述第一预设量为所述预设电解液总量的50％～100％。
可选地，所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电的步骤，具体包括：
在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行一次充电；
在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行二次充电；及
在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行三次充电。
可选地，所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行一次充电的步骤中，充电电流为0.05C，时间为1h；
所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行二次充电的步骤中，充电电流为0.1C，时间为1h；
所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行三次充电的步骤中，充电电流为0.2C，至电压达到4.05V。
可选地，所述将所述盖帽密封在所述钢壳上的步骤包括：
依次对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行一封、二封及蹲封。
可选地，所述将所述盖帽放置在所述钢壳上，以形成未封口的圆柱形锂离子电池，将所述未封口的圆柱形锂离子电池放入密闭器具内的步骤，与所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电的步骤之间还包括：
静置。
可选地，所述密闭器具包括绝缘筒、密封件、导电件及真空装置，所述绝缘筒内形成有用于容置所述圆柱形锂离子电池的容纳腔，所述绝缘筒上形成有相对设置的第一端及第二端，所述第一端上形成有第一通孔，所述第二端上形成有第二通孔，所述第一通孔及第二通孔均与所述容纳腔连通，所述导电件密封穿设于所述第一通孔内，所述导电件的一端位于所述容纳腔外且用于与化成柜连接，所述导电件的另一端位于所述容纳腔内且用于与所述圆柱形锂离子电池抵接；
所述密封件密封设置在所述绝缘筒与所述圆柱形锂离子电池之间，以使所述圆柱形锂离子电池与所述容纳腔的内壁之间形成密闭环境，所述密封件上形成有第三通孔，所述第二通孔及所述容纳腔均与所述第三通孔连通，以露出所述圆柱形锂离子电池；
所述第一端上形成有连接孔，所述连接孔用于连通所述真空装置及所述容纳腔。
可选地，所述密闭器具还包括抽湿装置，所述连接孔用于连通所述容纳腔与所述抽湿装置。
可选地，所述密闭器具内的水分含量是20PPM。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
上述实施例提供的圆柱形锂离子电池的注液方法，在真空条件下对未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电，从而有利于气体的排出，有效缓解了气体在未封口的圆柱形锂离子电池内积累带来的安全隐患，提高了圆柱形锂离子电池的高温储存性能及循环性能，为容易产气的高镍材料在锂离子电池上的应用提供了保障。另外，由于预充电过程中，圆柱形锂离子电池并未封口，因此能够在预充电之后对电解液进行补充，避免电解液减少导致的电池循环寿命短的技术问题。由于不同的圆柱形锂离子电池在预充电过程中消耗的电解液也不同，预充电之后的注液能够使不同的圆柱形锂离子电池内部的电解液重量一致，从而提高圆柱形锂离子电池的一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的圆柱形锂离子电池的注液方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的密闭器具的立体示意图；
图3是图2所示的密闭器具的另一视角的立体示意图；
图4是图2所示的密闭器具的分解示意图；
图5是图2所示的密闭器具的另一视角的分解示意图；
图6是图2所示的密闭器具的剖视图。
说明书中的附图标记如下：
1、绝缘筒；11、容纳腔；12、第一端；121、第一通孔；122、连接孔；13、第二端；131、第二通孔；14、绝缘筒体；141、开口端；142、封闭端；15、绝缘筒盖；151、第一盖体；152、第二盖体；
2、密封件；21、第三通孔；22、第一密封部；23、第二密封部；
3、导电件；
4、未封口的圆柱形锂离子电池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种圆柱形锂离子电池的注液方法，包括：
步骤S1：提供圆柱形锂电子电池，圆柱形锂电子电池包括钢壳及设于钢壳一端的盖帽。
步骤S2：在真空条件下向钢壳内注入第一预设量的电解液。
步骤S3：将盖帽放置在钢壳上，以形成未封口的圆柱形锂离子电池，将未封口的圆柱形锂离子电池放入密闭器具内。
步骤S4：静置。
步骤S5：在真空条件下对未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电。
步骤S6：在真空条件下向钢壳内注入第二预设量的电解液，以使钢壳内的电解液总量达到预设电解液总量。
步骤S7：将盖帽密封在钢壳上。
具体地，步骤S2中，采用真空注液装置向钢壳内注入电解液，第一预设量为预设电解液总量的50％～100％。优选地，第一预设量为预设电解液总量的70％～80％，即，完成一次注液。
在其他实施例中，第一预设量只要能够满足自然挥发以及预充电所消耗的电解液量即可。
步骤S3中，如图2至图6所示，密闭器具包括绝缘筒1、密封件2、导电件3、抽湿装置及真空装置，绝缘筒1内形成有用于容置未封口的圆柱形锂离子电池4的容纳腔11，绝缘筒1上形成有相对设置的第一端12及第二端13，第一端12上形成有第一通孔121，第二端13上形成有第二通孔131，第一通孔121及第二通孔131均与容纳腔11连通，导电件3密封穿设于第一通孔121内，导电件3的一端位于容纳腔11外且用于与化成柜连接，导电件3的另一端位于容纳腔11内且用于与圆柱形锂离子电池4抵接。
密封件2密封设置在绝缘筒1与未封口的圆柱形锂离子电池4之间，以使未封口的圆柱形锂离子电池4与容纳腔11的内壁之间形成密闭环境，密封件2设置有第三通孔21，第二通孔131及容纳腔11均与第三通孔21连通，以露出未封口的圆柱形锂离子电池4。
具体地，绝缘筒1包括绝缘筒体14及绝缘筒盖15，绝缘筒体14内形成有容纳腔11，绝缘筒体14具有相对设置的开口端141及封闭端142，封闭端142为第一端12，绝缘筒盖15与绝缘筒体14可拆卸连接，以便于放入圆柱形锂离子电池4。
绝缘筒盖15连接在开口端141以形成第二端13，第二通孔131形成在绝缘筒盖15上，密封件2包括第一密封部22及第二密封部23，第一密封部22沿绝缘筒体14的轴向设置，第二密封部23与第一密封部22连接，绝缘筒盖15包括第一盖体151及第二盖体152，第一盖体151沿绝缘筒体14的轴向设置，第二盖体152与第一盖体151连接，第一密封部22密封设置在未封口的圆柱形锂离子电池4与绝缘筒体14之间，第一盖体151套设在绝缘筒体14上。第二密封部23密封设置在圆柱形锂离子电池4与第二盖体152之间，以使未封口的圆柱形锂离子电池4与容纳腔11的内壁之间形成密闭环境，从而避免化成过程中产生的气体由电池与绝缘壳体之间的缝隙流出。
本实施例中，第一端12为圆形，第二密封部23的形状及第一盖体151的形状与第一端12匹配。
具体到本实施例中，当未封口的圆柱形锂离子电池放入容纳腔11后，导电件3位于容纳腔11内的一端与未封口的圆柱形锂离子电池4的正极抵接，导电件3位于容纳腔11外的一端与化成柜的正极连接。由第二通孔131及第三通孔21露出的未封口的圆柱形锂离子电池4的负极与化成柜的负极连接。
然而，在其他实施例中，还可以是，导电件3位于容纳腔11内的一端与未封口的圆柱形锂离子电池4的负极抵接，导电件3位于容纳腔11外的一端与化成柜的负极连接。由第二通孔131及第三通孔21露出的未封口的圆柱形锂离子电池4的正极与化成柜的正极连接。
第一端12上设置有与容纳腔11连通的连接孔122，连接孔122与真空装置及抽湿装置连接，以使真空装置及抽湿装置均与容纳腔11连通。
步骤S4中，静置的时间24h，容纳腔内的温度是40～50℃，利用抽湿装置使得容纳腔内的水分含量是20PPM。这样能够在避免电解液吸水的同时，还能够使得电解液能够更好地与钢壳接触。
然而，在其他实施例中，步骤S4还可以省略。
步骤S5中，启动真空装置，以使容纳腔11内的压强处于-0.05MPa～-0.085Mpa，对未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电的步骤在负压下进行，从而有利于容纳腔11内气体的排出，有效缓解了气体在容纳腔11内积累带来的安全隐患，提高圆柱形锂离子电池的高温储存性能及循环性能，为容易产气的高镍材料在锂离子电池上的应用提供了保障。
经试验研究证明，当容纳腔11内的压强低于-0.05MPa时，不利于气体的排出，当容纳腔11内的压强高于-0.085Mpa时，将会加大电解液的挥发，增大电解液的消耗量，增加成本。
本文所指的未封口的圆柱形锂离子电池指的是：盖帽放置在钢壳上且盖帽与钢壳未密封时的圆柱形锂离子电池。
步骤S5具体包括：在压强处于-0.05MPa～-0.085的条件下，采用0.05C的充电电流对未封口的圆柱形锂离子电池4进行一次充电，时间为1h，然后采用0.1C的充电电流对未封口的圆柱形锂离子电池4进行二次充电，时间为1h，再采用0.2C的充电电流对未封口的圆柱形锂离子电池4进行三次充电，至电压达到4.05V。即，完成对未封口的圆柱形锂离子电池4的开口化成。
本实施例中的化成采用小电流进行预充电，以使未封口的圆柱形锂离子电池4内发生单电子反应，从而能使形成的SEI膜更加致密。
在露点为-55℃的环境条件下，将未封口的锂离子电池4从密闭器具中取出，避免电解液吸水导致的电池性能产生的影响。
然而，在其他实施例中，可根据不同的圆柱形锂离子电池的需要，对预充电进行充电电流及充电时间的调整。
步骤S6中，通过对未封口的圆柱形锂离子电池进行称重，计算得到第二预设量，向钢壳内注入第二预设量的电解液。即，完成对未封口的圆柱形锂离子电池的二次注液。其中第二预设量为预设的圆柱形锂离子电池的重量减去S6中得知的未封口的圆柱形锂离子电池的重量。然后再采用真空注液装置向钢壳内注入电解液，更容易使电解液注入，能够缩短注液的时间，提高生产效率。
由于电解液在密闭器具内静置及预充电都会挥发部分电解液，且在预充电过程中会消耗部分电解液，因此二次注液能够对电解液进行补充，避免电解液的减少导致的电池循环寿命短的技术问题。另外，由于不同的圆柱形锂离子电池在化成过程中消耗的电解液不同，通过二次注液能够使不同的圆柱形锂离子电池内部的电解液重量一致，从而提高圆柱形锂离子电池的一致性。
步骤S7具体包括对未封口的电池进行一封、二封及蹲封，以将盖帽密封在钢壳上。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供圆柱形锂电子电池，所述圆柱形锂电子电池包括钢壳及设于所述钢壳一端的盖帽；
在真空条件下向所述钢壳内注入第一预设量的电解液；
将所述盖帽放置在所述钢壳上，以形成未封口的圆柱形锂离子电池，将所述未封口的圆柱形锂离子电池放入密闭器具内；
所述密闭器具包括绝缘筒、密封件、导电件及真空装置，所述绝缘筒内形成有用于容置所述圆柱形锂离子电池的容纳腔，所述绝缘筒上形成有相对设置的第一端及第二端，所述第一端上形成有第一通孔，所述第二端上形成有第二通孔，所述第一通孔及第二通孔均与所述容纳腔连通，所述导电件密封穿设于所述第一通孔内，所述导电件的一端位于所述容纳腔外且用于与化成柜连接，所述导电件的另一端位于所述容纳腔内且用于与所述圆柱形锂离子电池抵接；
所述密封件密封设置在所述绝缘筒与所述圆柱形锂离子电池之间，以使所述圆柱形锂离子电池与所述容纳腔的内壁之间形成密闭环境，所述密封件上形成有第三通孔，所述第二通孔及所述容纳腔均与所述第三通孔连通，以露出所述圆柱形锂离子电池；
所述第一端上形成有连接孔，所述连接孔用于连通所述真空装置及所述容纳腔；
在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电；
在真空条件下向所述钢壳内注入第二预设量的电解液，以使所述钢壳内的电解液总量达到预设电解液总量；
将所述盖帽密封在所述钢壳上。
2.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电的步骤中，密闭器具内的压强为-0.05MPa～-0.085MPa。
3.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述第一预设量为所述预设电解液总量的50％～100％。
4.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电的步骤，具体包括：
在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行一次充电；
在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行二次充电；及
在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行三次充电。
5.根据权利要求4所述的圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于：
所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行一次充电的步骤中，充电电流为0.05C，时间为1h；
所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行二次充电的步骤中，充电电流为0.1C，时间为1h；
所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行三次充电的步骤中，充电电流为0.2C，至电压达到4.05V。
6.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述将所述盖帽密封在所述钢壳上的步骤包括：
依次对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行一封、二封及蹲封。
7.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述将所述盖帽放置在所述钢壳上，以形成未封口的圆柱形锂离子电池，将所述未封口的圆柱形锂离子电池放入密闭器具内的步骤，与所述在真空条件下对所述未封口的圆柱形锂离子电池进行预充电的步骤之间还包括：
静置。
8.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述密闭器具还包括抽湿装置，所述连接孔用于连通所述容纳腔与所述抽湿装置。
9.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述密闭器具内的水分含量是20PPM。
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