CN109950634A - 一种锂离子电池电芯生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电芯生产工艺，一种锂离子电池电芯生产工艺，包括以下工序：封装工序，对电芯进行封装；预热压工序，将电芯置于热压设备并进行预热压，使电芯的热熔胶与铝塑膜粘合；烘烤工序，对电芯进行烘烤；注液工序，对电芯进行注液；静置工序，将电芯静置。相对于现有技术，本发明设置了预热压工序；预热压工序，将电芯置于热压设备并进行预热压，使电芯的热熔胶与铝塑膜粘合，即裸电芯与铝塑膜粘合；避免了电芯在静置工序中出现裸电芯与铝塑膜无法粘合的现象，防止了裸电芯在跌落过程中在铝塑膜内窜动，避免了裸电芯的隔膜出现翻折从而导致出现电池短路的情况，提高了锂离子电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电芯生产工艺。
背景技术
锂离子电池重量轻、安全性能好等优点，故在蓝牙耳机、手机、笔记本电脑、平板电脑、摄像机等移动电子设备以及便携式移动电源等领域的应用已处在垄断地位。同时，锂离子电池也已经在电动摩托车、电动汽车等领域批量应用。
现有的锂离子电池在使用过程中会出现不慎跌落而导致起火、爆炸的问题，因此电池防摔是评价锂离子电池安全性能非常核心的一项指标。一般锂离子电池的裸电芯包裹有铝塑膜（电池Pocket），在裸电芯与铝塑膜之间贴设有热熔双面胶，可以固定裸电芯在铝塑膜内的位置，防止裸电芯在跌落测试过程中在铝塑膜内窜动，避免了裸电芯的隔膜出现翻折从而导致出现电池短路的情况。因此，热熔双面胶的粘性直接影响跌落测试的通过率与电池的安全性能。
而在现有的锂离子电池生产工艺中，电芯在封装工序后，会依次经过真空烘烤工序、注液工序、静置工序和压力化成工序；在注液工序和静置工序中，由于裸电芯浸泡在电解液中，电解液中的羧酸酯成分会与热熔胶的保护面发生溶胀（物理反应），从而使热熔胶的保护面失去粘性；因此，在进入压力化成工序时，由于热熔胶保护面的粘性较弱，使裸电芯不能稳固固定在铝塑膜中，加大了电池跌落时发生短路的风险。
因此，亟需一种能防止热熔胶在锂离子电池电芯生产工艺中失去粘性的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池电芯生产工艺，以解决现有热熔胶在锂离子电池电芯生产工艺中失去粘性的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池电芯生产工艺，包括以下工序：
封装工序，对电芯进行封装；
预热压工序，将电芯置于热压设备并进行预热压，使电芯的热熔胶与铝塑膜粘合；
烘烤工序，对电芯进行烘烤；
注液工序，对电芯进行注液；
静置工序，将电芯静置。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，还包括：
压力化成工序，将电芯置于热压设备并进行压力化成。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，所述预热压工序中，面压压力为0.1~0.3Mpa，热压温度为50~90℃，工序时间为1~5min。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，所述预热压工序中，面压压力为0.12~0.2Mpa，热压温度为70~85℃，工序时间为2~4min。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，所述预热压工序中，面压压力为0.15Mpa，热压温度为79~81℃，工序时间为3min。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，所述静置工序中，包括常温静置工序和高温静置工序，所述常温静置工序的静置温度为20~25℃，所述高温静置工序的静置温度为60~80℃。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，所述常温静置工序中，静置时间为10~14小时。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，所述高温静置工序中，静置时间为14~18小时。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，所述压力化成工序中，面压压力为0.8~1.2Mpa，热压温度为50~90℃，工序时间为40~50min。
作为本发明所述的锂离子电池电芯生产工艺的优选方案，所述热熔胶的成分为苯乙烯-异戊二烯聚合物、氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明具有的有益效果为：为了避免电芯在静置工序中，电解液的羧酸酯成分与热熔胶的保护面发生溶胀，从而使热熔胶的保护面失去粘性，导致裸电芯无法与铝塑膜粘合，相对于现有技术，本发明设置了预热压工序；预热压工序，将电芯置于热压设备并进行预热压，使电芯的热熔胶与铝塑膜粘合，即裸电芯与铝塑膜粘合；因此避免了电芯在注液工序和静置工序中出现裸电芯与铝塑膜无法粘合的现象，防止了裸电芯在跌落过程中在铝塑膜内窜动，避免了裸电芯的隔膜出现翻折从而导致出现电池短路的情况，提高了锂离子电池的安全性能。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图中：1-封装工序；2-预热压工序；3-烘烤工序；4-注液工序；5-静置工序；6-压力化成工序。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种锂离子电池电芯生产工艺，包括以下工序：
封装工序1，将电芯置于封装设备并对电芯进行封装，封装方式的可为顶侧封，使裸电芯封装在铝塑膜内；
预热压工序2，将电芯置于热压设备并进行预热压，使电芯的热熔胶与铝塑膜粘合；
烘烤工序3，将电芯置于真空烘烤设备并对电芯进行烘烤，除去电芯内的水分；
注液工序4，对电芯进行注液，使裸电芯浸泡在电解液中；
静置工序5，将电芯静置，使裸电芯在电解液内得到充分浸润；
压力化成工序6，将电芯置于热压设备并进行压力化成，使电芯形成SEI膜。
其中，电芯包括裸电芯和铝塑膜，而用于粘合裸电芯和铝塑膜的热熔胶为双面热熔胶，双面热熔胶的一面为粘性面，双面热熔胶的另一面为保护面；双面热熔胶的结构依次由保护层、第一胶层、PET基层和第二胶层组成，当在一定压力和温度的条件下，保护层会与第一胶层互溶产生粘性，使保护面获得粘性。
在电芯卷绕工序完成时，热熔胶通过粘性面贴在裸电芯（未包裹有铝塑膜）表面的铝箔上；由于在封装工序1前，裸电芯（未包裹有铝塑膜）流转需要用到吸塑盒，为了防止裸电芯与吸塑盒粘在一起造成不良品，故常温下保护面不能有粘性；而当在有一定压力和温度的条件下，保护面会获得粘性，从而使裸电芯和铝塑膜粘合在一起，起到固定位置的作用。
本实施例具有的有益效果为：为了避免电芯在静置工序5中，电解液的羧酸酯成分与热熔胶的保护面发生溶胀，从而使热熔胶的保护面失去粘性，导致裸电芯无法与铝塑膜粘合，相对于现有技术，本发明设置了预热压工序2；预热压工序2，将电芯置于热压设备并进行预热压，使电芯的热熔胶与铝塑膜粘合，即裸电芯与铝塑膜粘合；因此避免了电芯在注液工序4和静置工序5中出现裸电芯与铝塑膜无法粘合的现象，防止了裸电芯在跌落过程中在铝塑膜内窜动，避免了裸电芯的隔膜出现翻折从而导致出现电池短路的情况，提高了锂离子电池的安全性能。
优选地，预热压工序2中，面压压力为0.1~0.3Mpa，热压温度为50~90℃，工序时间为1~5min；更优选为，预热压工序2中，面压压力为0.12~0.2Mpa，热压温度为70~85℃，工序时间为2~4min；最优选为，预热压工序2中，面压压力为0.15Mpa，热压温度为79~81℃，工序时间为3min。若面压压力过小，则难以保证将电芯夹紧；若面压压力过大，则容易损坏电芯；若热压温度过小，则难以保证热熔胶的保护面获得粘性；若热压温度过大，则容易损坏电芯；若预热压时间过短，则难以保证热熔胶的保护面获得粘性；若热压温度过大，则容易损坏电芯。通过上述设置，使热熔胶的保护面获得粘性，使裸电芯与铝塑膜粘合。可根据实际情况和生产要求，选择合适的预热压条件。
优选地，静置工序5中，包括常温静置工序和高温静置工序，常温静置工序的静置温度为20~25℃，高温静置工序的静置温度为60~80℃。通过上述设置，有利于裸电芯充分浸润在电解液中，提高电池的性能。
优选地，常温静置工序中，静置时间为10~14小时。若静置时间过短，则裸电芯未充分浸润；若静置时间过长，则影响生产效率；通过上述设置，即能保证裸电芯得到充分浸润，又能保证生产效率。可根据实际情况和生产要求，选择合适的静置时间。
优选地，高温静置工序中，静置时间为14~18小时。若静置时间过短，则裸电芯未充分浸润；若静置时间过长，则影响生产效率；通过上述设置，即能保证裸电芯得到充分浸润，又能保证生产效率。可根据实际情况和生产要求，选择合适的静置时间。
优选地，压力化成工序6中，面压压力为0.8~1.2Mpa，热压温度为50~90℃，工序时间为40~50min。若面压压力过小，则难以保证将电芯夹紧；若面压压力过大，则将电芯内的电解液压出；若热压温度过小，则影响压力化成的效率；若热压温度过大，则容易导致SEI膜形成不良；若压力化成时间过短，则难以保证生成良好的SEI膜；若压力化成时间过长，则降低了压力化成的效率。通过上述设置，有利于电池生成SEI膜。可根据实际情况和生产要求，选择合适的压力化成条件。
优选地，热熔胶的成分为苯乙烯-异戊二烯聚合物（SIS）、氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物（氢化SIS）和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。其中，苯乙烯-异戊二烯聚合物和氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物具有流动性好、乳度低、与添加剂相容性好的特点；根据实际情况和生产要求，选择合适的热熔胶成分。
为了方便理解本发明的技术特征，下面以一个具体实施例对本发明的锂离子电池电芯生产工艺进行详细说明：
封装工序1，将电芯置于顶封设备并对电芯进行顶侧封；
预热压工序2，将顶侧封完成后的电芯置于热压设备中，并设置面压压力为0.15Mpa，设置热压温度为79~81℃，设置热压时间为3min；设置完成后，启动热压设备进行预热压工序2；
烘烤工序3，将预热压完成后的电芯置于真空烘烤设备中，设置烘烤时间为50min；设置完成后，启动真空烘烤设备进行烘烤工序3；
注液工序4，将烘烤完成后的电芯置于注液设备中，对电芯进行注液；
静置工序5，将注液完成后的电芯在25℃的环境中常温静置，静置时间为12小时，再将常温静置后的电芯在75℃的环境中高温静置，静置时间为16小时；
压力化成工序6，将静置完成后的电芯置于热压设备中，并设置面压压力为1.0Mpa，设置热压温度为80±1℃，设置热压时间为48min；设置完成后，启动热压设备进行压力化成工序6。
采用上述同样的生产工艺，但不加入预热压工序制备对比例，即：
封装工序1，将电芯置于顶封设备并对电芯进行顶侧封；
烘烤工序3，将顶侧封完成后的电芯置于真空烘烤设备中，设置烘烤时间为50min；设置完成后，启动真空烘烤设备进行烘烤工序3；
注液工序4，将烘烤完成后的电芯置于注液设备中，对电芯进行注液；
静置工序5，将注液完成后的电芯在25℃的环境中常温静置，静置时间为12小时，再将常温静置后的电芯在75℃的环境中高温静置，静置时间为16小时；
压力化成工序6，将静置完成后的电芯置于热压设备中，并设置面压压力为1.0Mpa，设置热压温度为79~81℃，设置热压时间为48min；设置完成后，启动热压设备进行压力化成工序6。
将实施例制备得到的电芯置入跌落测试装置进行50次跌落测试，测试后的电芯并未出现裸电芯在铝塑膜内窜动的现象，且裸电芯的隔膜没有出现翻折现象。
将对比例制备得到的电芯置入跌落测试装置进行50次跌落测试，测试后的电芯明显出现裸电芯在铝塑膜内窜动的现象，且裸电芯的隔膜出现较明显的翻折现象。
因此，从跌落测试的结果可知，本发明的生产工艺可以防止裸电芯在铝塑膜内发生窜动，避免了裸电芯的隔膜出现翻折的现象，保证了电池的安全性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于，包括以下工序：
封装工序（1），对电芯进行封装；
预热压工序（2），将电芯置于热压设备并进行预热压，使电芯的热熔胶与铝塑膜粘合；
烘烤工序（3），对电芯进行烘烤；
注液工序（4），对电芯进行注液；
静置工序（5），将电芯静置。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于，还包括：
压力化成工序（6），将电芯置于热压设备并进行压力化成。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于：所述预热压工序（2）中，面压压力为0.1~0.3Mpa，热压温度为50~90℃，工序时间为1~5min。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于：所述预热压工序（2）中，面压压力为0.12~0.2Mpa，热压温度为70~85℃，工序时间为2~4min。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于：所述预热压工序（2）中，面压压力为0.15Mpa，热压温度为79~81℃，工序时间为3min。
6.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于：所述静置工序（5）中，包括常温静置工序和高温静置工序。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于：所述常温静置工序中，静置时间为10~14小时。
8.根据权利要求6所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于：所述高温静置工序中，静置时间为14~18小时。
9.根据权利要求2所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于：所述压力化成工序（6）中，面压压力为0.8~1.2Mpa，热压温度为50~90℃，工序时间为40~50min。
10.根据权利要求1或2所述的锂离子电池电芯生产工艺，其特征在于：所述热熔胶的成分为苯乙烯-异戊二烯聚合物、氢化苯乙烯-异戊二烯聚合物和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| 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 | ||
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Application publication date: 20190628 |