CN110137562A - 软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池 - Google Patents

软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钠离子电池制造技术领域，且公开了软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，包括如下步骤：S1、在温度为30‑60℃的条件下，将已经注液完毕的钠离子电池气囊朝上，进行加压挤压和降压释放的间歇操作，重复三次；S2、打开气囊，对处理完毕的钠离子电池进行负压抽气后重新封口；S3、将封口之后的软包钠离子电池在20‑80℃下静置2‑12小时，在静置过程中至少对软包钠离子电池进行一次翻面。该软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池，具有良好的电化学性能，极大的降低了钠离子电池电芯中可能存在的气泡和不浸润等情况，保证了电极之间的良好接触，促进稳定SEI膜的形成，并且实现了优异的常温充放电、倍率和循环性能。

Description

软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池
技术领域
本发明涉及钠离子电池制造技术领域，具体为一种软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池。
背景技术
能源是社会赖以生存和发展的物质基础，随着化会的不断进步与生活水平的不断提高，人类对能源的需求日益增加。至今，化石燃料在能源结构中仍然占据着主要角色，全球的能源消费90％以上依赖于煤、石油等化石能源。但是化学能源不仅有限，而且其大量燃烧也会加剧温室效应。
近年来，全球频发的极端天气(干旱、洪水、雾霾)给人类敲响了警钟。而不合理的能源结构是造成气候环境变化的主要原因。因此，开发和规模利用清洁能源，以逐步取代现有的化石能源结构，是保证人类社会可持续发展的唯一可行途径。面对传统化石能源的日益匿乏，开发利用可再生能源，如风能、太阳能、潮次能、地热能、波浪能、海能、温差能、盐差能等，己成为当今世界备受关注的焦点。由于可再生能源具有分布广泛、间断式供应、波动性大化及能量密度低等特点。因此，通常需要使用先进的储能技术才能够保证其能量的连续化及稳定输出。
在现有的二次储能电池中，锂离子电池具有能量密度高和电压高等优点，既可以作为电动汽车的动力电源，也可以作为便携式电子产品的电源。但是锂离子电池的高成本及锂的资源有限性，在一定程度上限制了其在储能方面的大规模应用。钠与锂为同族元素，在物理和化学性质方面有很多的相似之处。钠离子电池在理论上也可成为广泛使用的二次电池，钠的储量远远大于锂的储量，且钠的提炼过程远比锂要简单。这使得钠离子电池在某些方面代替锂离子电池使用成为可能。但是钠离子电池的电池技术尚不成熟，电解液的浸润是制约钠离子电池发展的重要因素之一。
电解液的注入过程是钠离子电池生产的关键工艺之一，电解液的注入及其吸收都会直接影响电池的容量和充放电的一致性等电化学性质。如果注入电池的电解液不能与电芯中的极片和隔膜很好的浸润会导致没有与电解液接触的极片的容量无法释放，造成电池容量的降低，甚至析钠，造成严重的安全问题。
现有技术中为了增加软包钠离子电池电解液的吸收能力，促进电芯的充分浸润，一般采用在注液后进行静置的办法，但是静置难以排出电芯中残存的小气泡，并且此种方法还极大地降低了生产效率，目前急需一种促进电解液快速浸润的注液方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池，具备良好的电化学性能等优点，解决了现有技术中为了增加软包钠离子电池电解液的吸收能力，促进电芯的充分浸润，一般采用在注液后进行静置的办法，但是静置难以排出电芯中残存的小气泡，并且此种方法还极大地降低了生产效率的问题。
(二)技术方案
为实现上述良好的电化学性能等目的，本发明提供如下技术方案：软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，包括如下步骤：
S1、在温度为30-60℃的条件下，将已经注液完毕的钠离子电池气囊朝上，进行加压挤压和降压释放的间歇操作，重复三次；
S2、打开气囊，对处理完毕的钠离子电池进行负压抽气后重新封口；
S3、将封口之后的软包钠离子电池在20-80℃下静置2-12小时，在静置过程中至少对软包钠离子电池进行一次翻面。
优选的，所述负压抽气的压力范围为-0.08～-0.01MPa。
优选的，所述加压挤压的压力为0.1-1MPa。
优选的，所述降压挤压的压力为0MPa。
根据所述的软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，现提出软包钠离子电池加速电解液浸润的软包钠离子电池，采用如权利要求1-4任意一项所述方法处理得到。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池，具备以下有益效果：
1、该软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池，具有良好的电化学性能，极大的降低了钠离子电池电芯中可能存在的气泡和不浸润等情况，保证了电极之间的良好接触，促进稳定SEI膜的形成，并且实现了优异的常温充放电、倍率和循环性能。
2、该软包钠离子电池加速电解液浸润的方法及软包钠离子电池，具有良好的安全性能，可以降低钠离子电池电芯中可能产生的小气泡的数量，减少不浸润现象的发生，从而降低了不均匀析钠发生的可能性，避免了短路，着火甚至爆炸等安全问题的发生。
附图说明
图1为本发明实施例1首次放电曲线示意图；
图2为本发明实施例2首次放电曲线示意图；
图3为本发明实施例3首次放电曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，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做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。
软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，包括如下步骤：
S1、在温度为30-60℃的条件下，将已经注液完毕的钠离子电池气囊朝上，进行加压挤压和降压释放的间歇操作，重复三次；
S2、打开气囊，对处理完毕的钠离子电池进行负压抽气后重新封口；
S3、将封口之后的软包钠离子电池在20-80℃下静置2-12小时，在静置过程中至少对软包钠离子电池进行一次翻面。
根据所述的软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，现提出软包钠离子电池加速电解液浸润的软包钠离子电池，采用如权利要求1-4任意一项所述方法处理得到。
本发明中，所述负压抽气的压力范围为-0.08～-0.01MPa。
本发明中，所述加压挤压的压力为0.1-1MPa。
本发明中，所述降压挤压的压力为0MPa。
实施例一：
一种软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，包括如下步骤：
S1、在温度为30℃的条件下，将已经注液完毕的钠离子电池气囊朝上，进行压力为0.1MPa的加压挤压和压力为0MPa的降压释放，间歇重复三次，加压和降压之间间隔1min；
S2、使用刀具切割打开气囊，将处理完毕的钠离子电池在-0.08MPa的负压下抽气后重新封口；
S3、将封口之后的软包钠离子电池在20℃下静置2小时，静置1小时后对软包钠离子电池进行一次翻面。
实施例二：
S1、在温度为60℃的条件下，将已经注液完毕的钠离子电池气囊朝上，进行压力为1MPa的加压挤压和压力为0MPa的降压释放，间歇重复三次，加压和降压之间间隔1min；
S2、使用刀具切割打开气囊，将处理完毕的钠离子电池在0.01MPa的负压下抽气后重新封口；
S3、将封口之后的软包钠离子电池在80℃下静置12小时，静置6小时后后对软包钠离子电池进行一次翻面。
实施例三：
S1、在温度为45℃的条件下，将已经注液完毕的钠离子电池气囊朝上，进行压力为0.7MPa的加压挤压和压力为0MPa的降压释放，间歇重复三次，加压和降压之间间隔1min；
S2、使用刀具切割打开气囊，将处理完毕的钠离子电池在-0.05MPa的负压下抽气后重新封口；
S3、将封口之后的软包钠离子电池在40℃下静置8小时，静置3小时后后对软包钠离子电池进行一次翻面。
实验例：
在温度为25℃的条件下，将已经注液完毕的钠离子电池静置1小时。
对本发明实施例1-3制备出的一种具有优良低温性能的钠离子电池进行检测与表征，具体实验结果如下：
1、电化学性能分析
为了检验本发明实施例1-3制备出的钠离子电池各项性能参数，将钠离子全电池进行了充放电测试。
实施例1中的钠离子电池在1.5-3.6V电压下充电。从附图1的首次放电曲线可以看出，室温条件下电池极化较小，从下表可以看出其循环性能优异。该钠离子电池具有较好的电化学性能，通过本方法优化正负极表面的接触，减少不浸润现象使得材料具有较小的极化，以及更加优异的电化学性能。
实施例2中的钠离子电池在1.5-3.6V电压下充电。从附图2的首次放电曲线可以看出，室温条件下电池极化较小，从下表可以看出其循环性能优异。该钠离子电池具有较好的电化学性能，通过本方法优化正负极表面的接触，减少不浸润现象使得材料具有较小的极化，以及更加优异的电化学性能。
实施例3中的钠离子电池在1.5-3.6V电压下充电。从附图3的首次放电曲线可以看出，室温条件下电池极化较小，从下表可以看出其循环性能优异。该钠离子电池具有较好的电化学性能，通过本方法优化正负极表面的接触，减少不浸润现象使得材料具有较小的极化，以及更加优异的电化学性能。
2、浸润效果分析
名称 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
内阻(mΩ) 1.46 1.47 1.45 1.58
由上表可以得知，采用本发明方法处理后，软包钠离子电池的阻抗相对没有采用本方法而只是简单静置的对比例，其内阻发生了明显的降低，浸润性能越好，同等条件下电池的内阻越小；以上数据说明电芯内部的正负极之间接触良好，没有发生不浸润等情况。
上述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。内阻测试仪为HIOKI-3554。
本发明的有益效果是：具有良好的电化学性能，极大的降低了钠离子电池电芯中可能存在的气泡和不浸润等情况，保证了电极之间的良好接触，促进稳定SEI膜的形成，并且实现了优异的常温充放电、倍率和循环性能。
具有良好的安全性能，可以降低钠离子电池电芯中可能产生的小气泡的数量，减少不浸润现象的发生，从而降低了不均匀析钠发生的可能性，避免了短路，着火甚至爆炸等安全问题的发生。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在温度为30-60℃的条件下，将已经注液完毕的钠离子电池气囊朝上，进行加压挤压和降压释放的间歇操作，重复三次；
S2、打开气囊，对处理完毕的钠离子电池进行负压抽气后重新封口；
S3、将封口之后的软包钠离子电池在20-80℃下静置2-12小时，在静置过程中至少对软包钠离子电池进行一次翻面。
2.根据权利要求1所述的软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，其特征在于，所述负压抽气的压力范围为-0.08～-0.01MPa。
3.根据权利要求1所述的软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，其特征在于，所述加压挤压的压力为0.1-1 MPa。
4.根据权利要求1所述的软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，其特征在于，所述降压挤压的压力为0 MPa。
5.根据权利要求1所述的软包钠离子电池加速电解液浸润的方法，现提出软包钠离子电池加速电解液浸润的软包钠离子电池，其特征在于，采用如权利要求1-4任意一项所述方法处理得到。
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