CN109742455B - 一种锂离子电池的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂离子电池的制作方法，依次包括以下步骤，A1.配料；A2.涂布，制作正负极极片；A3.卷绕；A4.封口装配成电芯；A5.对电芯进行真空烘烤；A6.电芯放在手套箱内，往电芯内注入锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比≥15％的电解液，然后进行第一次预封装；A7.封装好后的电芯在35—45℃的环境中陈化12‑24h；A8.电芯再次放入手套箱内，将气囊剪开，利用真空抽气机抽出电芯内全部的气体以及可流动的电解液，然后再次注入常规锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比10％‑13％的电解液，最后再次进行封装；A9.化成。本发明的锂离子电池内部水分足够低，其后期SEI膜的形成会非常致密，电池循环寿命会大幅度提高，同时电池首次充放电效率、自放电、放电倍率等一系列性能均会得到明显的提升。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池的制作方法。
背景技术
近几年，随着用电器种类迅速增多，其对电池能量密度、重量、自放电、安全性的要求也越发提高，常规的Ni-Cd(镍镉)、Ni-MH(镍氢)等圆柱电池在电性能、规格及其安全性能等已经不能满足市场的需求。锂离子电池相比较其他电池其能量密度更高、重量更轻便，自放电更小、安全性更好，因此锂离子电池在电池市场的占有率也迅速增大。
锂离子电池内部水分残留的多少影响电池性能的优劣，不管是渗入电池内部的空气中水分还是电池在制程过程中残留于极片、隔膜的少量水分，这些水分不仅影响电芯首次充放电效率、SEI膜的形成，而且会造成正极活性材料的潮解等严重不良的影响，其中最主要的是这些水分会与电解液中的溶质锂盐(如六氟磷酸锂LiPF6)发生反应，生成HF,而HF会破坏SEI膜，并生成LiF沉淀，消耗电解液中的锂离子；同时水分还会与电解液的溶剂中的羟基和亚稳定的双键产生络合反应或者反应生成醇；进而造成锂电池性能迅速衰减恶化，因此消除锂电池内部的水分是非常之必要的，而目前锂离子电池在制程过程中排除卷绕后卷芯内部的水分，如正负极极片、隔膜的微量水分主要通过高温(如85℃)真空烘烤24h以上，并在烘烤过程中定时用低湿度干燥气体或者惰性气体更换烤箱中烘烤出的高湿度的气体的方法，但是由于极片辊压卷绕后的水分很难通过烘烤完全排除出来，因此，残留在极片等卷芯中的水分将直接影响锂离子电池的各种电性能，如SEI膜的形成、循环寿命、自放电等。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中如何将残留在正负极极片以及卷芯中的水分排除出来的问题，提出一种锂离子电池的制作方法。
一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，依次包括以下步骤:A1.配料，包括正负极原材料，隔膜，电解液，外壳；A2.将正极原材料搅拌，加入到涂布机的料槽中进行涂布，得到正极片，将负极原材料搅拌，加入到涂布机的料槽中进行涂布，得到负极片；A3.卷绕；A4.封口装配成电芯；A5.对电芯进行真空烘烤；A6.电芯放在手套箱内，往电芯内注入锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比≥15％的电解液，然后进行第一次预封装；A7.封装好后的电芯在35—45℃的环境中陈化12-24h；A8.电芯再次放入手套箱内，将气囊剪开，利用真空抽气机抽出电芯内全部的气体以及可流动的电解液，然后再次注入常规锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比10％-13％的电解液，最后再次进行封装；A9.化成。
优选地，上述技术方案中，步骤A5中所述真空烘烤的温度为85℃。
优选地，上述技术方案中，步骤A6中注入所述电解液的手套箱内的湿度为不大于0.5％。
优选地，上述技术方案中，首次注入锂盐电解液为六氟磷酸锂LiPF6质量百分比18％。
优选地，上述技术方案中，再次注入锂盐电解液为六氟磷酸锂LiPF6质量百分比12％。
优选地，上述技术方案中，所述电解液中的溶剂为EC/EMC/DEC。
优选地，上述技术方案中，所述正极采用钴酸锂材料。
优选地，上述技术方案中，步骤A6中，采用DNP113型铝塑膜对所述电芯进行封装。
优选地，上述技术方案中，步骤A9中，再次注入所述电解液后，真空静止3-5分钟，使电解液可以充分润湿所述电芯。
本发明提供了一种锂离子电池，所述电池包括正负极极片、电解液、外壳、隔膜，其特征在于，运用所述的锂离子电池的制作方法制作。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种锂离子的制作方法，通过第一次使用锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比18％的电解液，并在高温环境中进行陈化，电解液可以充分润湿正负极极片、隔膜，利用高浓度六氟磷酸锂LiPF6与电芯极片、隔膜等内部残留的水分进行充分的副反应，如生成HF等，同时电解液中的溶剂EC/EMC/DEC与水分发生反应生成络合体或者相应的醇等不可逆副反应，在低湿度环境中通过将第一次的注入的电解液参加副反应的产物以及产生的不良气体全部抽出，利用电解液与水分的副反应彻底消耗掉电芯内部残留的水分，使电芯内部呈现出一种超低或者无水分含量的状态，电池SEI膜的形成会非常致密，电池循环寿命会大幅度提高，同时电池首次充放电效率、自放电、放电倍率等一系列性能均会得到明显的提升。
附图说明
图1为常规生产方法制成的电池与本发明生产方法制成的电池循环对比曲线图。
图2为常规生产方法制成的电池与本发明生产方法制成的电池6个月压降数据对比曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例
本发明一种锂离子电池制作方法，所述的方法具体步骤如下，(1)配料，正极采用钴酸锂，负极采用人造石墨，隔膜采用聚丙烯PP隔膜，电解液采用EC/EMC/DEC普通型电解液，一份电解液中六氟磷酸锂LiPF6质量百分比12％，另一份电解液中六氟磷酸锂LiPF6质量百分比18％，外壳采用DNP113型铝塑膜；(2)将正极原材料搅拌，加入到涂布机的料槽中进行涂布，得到正极片，将负极原材料搅拌，加入到涂布机的料槽中进行涂布，得到负极片；(3)卷绕，正极/隔膜/负极卷绕成卷芯，(4)使用铝塑膜冲壳封装成电芯；(5)对电芯进行真空烘烤，烘烤的温度为85℃；(6)将高温真空烘烤后的电芯在湿度≤0.5％的手套箱内，往电芯内注入锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比18％的电解液，然后进行第一次预封装；(7)然后将封装好后的电芯在高温45℃的环境中陈化20h；(8)将陈化后的电芯，再次放入湿度≤0.5％手套箱内，将气囊剪开，利用真空抽气机抽出电芯内全部的气体以及可流动的电解液，然后再次注入常规锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比12％的电解液，随后进行真空静止3-5分钟，最后再次进行封装；(9)化成，将封装密封好的电芯上化成测试柜进行化成检测得到所需的电池。
对比例
一种锂离子电池制作方法，所述的方法具体步骤如下，(1)配料，正极采用钴酸锂，负极采用人造石墨，隔膜采用聚丙烯PP隔膜，电解液采用EC/EMC/DEC普通型电解液，电解液中六氟磷酸锂LiPF6质量百分比12％，外壳采用DNP113型铝塑膜；(2)将正极原材料搅拌，加入到涂布机的料槽中进行涂布，得到正极片，将负极原材料搅拌，加入到涂布机的料槽中进行涂布，得到负极片；(3)卷绕，正极/隔膜/负极卷绕成卷芯，(4)使用铝塑膜冲壳封装成电芯；(5)对电芯进行真空烘烤，烘烤的温度为85℃；(6)将电芯放入湿度≤0.5％手套箱内，往电芯内注入常规锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比12％的电解液，随后进行真空静止3-5分钟，最后进行一次预封装；(7)电芯出手套箱后进行25℃的陈化20h；(8)化成，将封装密封好的电芯上化成测试柜进行化成检测得到所需的电池。
实验结果
电池测试：将制作完成的对比例与实施例的两组电池单体，在室温环境中，使用同一台测试柜分别测试两组电池的首次充放电效率、自放电(6个月)、1C(2000mA)100％充放电300周循环寿命。
对比例与实施例两组单体电池的首次充放电效率如下表1：
表1
对比例与实施例两组单体电池1C循环300周的容量保持率如下表2和图1所示(图中横坐标为循环次数，纵坐标为容量保存率)：
表2
对比例与实施例两组单体电池自放电对比如表3和图2所示(图中横坐标为月份，纵坐标为电压，单位为V)：
表3
由以上对比例与实施例两组电池的首次充放电效率、1C(2000mA)电流充放电循环300周的数据对比数据可以看出，采用本发明的实施例电池的首次充放电效率明显高于对比例，1C(2000mA)电流充放电循环300周后容量保持率也明显高于对比例；同时，从以上对比例与实施例两组电池的满电6个月的电压变化对比数据可以看出，采用本发明的实施例电池的满电态6个月的电压下降明显小于对比例，自耗电更小。
综上，本发明提供一种锂离子的制作方法，与现有技术相比，通过第一次使用锂盐六氟磷酸锂LiPF6含量18％的电解液，并在高温环境中进行陈化，电解液可以充分润湿正负极极片、隔膜，利用高浓度六氟磷酸锂LiPF6与电芯极片、隔膜等内部残留的水分进行充分的副反应，如生成HF等，同时电解液中的溶剂EC/EMC/DEC与水分发生反应生成络合体或者相应的醇等不可逆副反应，在低湿度环境中通过将第一次的注入的电解液参加副反应的产物以及产生的不良气体全部抽出，利用电解液与水分的副反应彻底消耗掉电芯内部残留的水分，使电芯内部呈现出一种超低或者无水分含量的状态，电池SEI膜的形成会非常致密，电池循环寿命会大幅度提高，同时电池首次充放电效率、自放电、放电倍率等一系列性能均会得到明显的提升。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种锂离子电池的制作方法，其特征在于，依次包括以下步骤:
A1.配料，包括正负极原材料，隔膜，电解液，外壳；
A2.将正极原材料搅拌，加入到涂布机的料槽中进行涂布，得到正极片，将负极原材料搅拌，加入到涂布机的料槽中进行涂布，得到负极片；
A3.卷绕；
A4.封口装配成电芯；
A5.对电芯进行真空烘烤；
A6.电芯放在手套箱内，往电芯内注入锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比≥15％的电解液，然后进行第一次预封装；
A7.封装好后的电芯在35—45℃的环境中陈化12-24h；
A8.电芯再次放入手套箱内，将气囊剪开，利用真空抽气机抽出电芯内全部的气体以及可流动的电解液，然后再次注入常规锂盐六氟磷酸锂LiPF6质量百分比10％-13％的电解液，最后再次进行封装；
A9.化成。
2.根据权利要求1所述锂离子电池的制作方法，其特征在于，步骤A5中所述真空烘烤的温度为85℃。
3.根据权利要求2所述锂离子电池的制作方法，其特征在于，步骤A6中注入所述电解液的手套箱内的湿度为不大于0.5％。
4.根据权利要求3所述锂离子电池的制作方法，其特征在于，首次注入锂盐电解液为六氟磷酸锂LiPF6质量百分比18％。
5.根据权利要求4所述锂离子电池的制作方法，其特征在于，再次注入锂盐电解液为六氟磷酸锂LiPF6质量百分比12％。
6.根据权利要求1所述锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述电解液中的溶剂为EC/EMC/DEC。
7.根据权利要求1所述锂离子电池的制作方法，其特征在于，所述正极采用钴酸锂材料。
8.根据权利要求1所述锂离子电池的制作方法，其特征在于，步骤A6中，采用DNP113型铝塑膜对所述电芯进行封装。
9.根据权利要求1所述锂离子电池的制作方法，其特征在于，步骤A9中，再次注入所述电解液后，真空静止3-5分钟，使电解液可以充分润湿所述电芯。
10.一种锂离子电池，所述电池包括正负极极片、电解液、外壳、隔膜，其特征在于，运用权利要求1-9中任一项所述的锂离子电池的制作方法制作。
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