CN110718669A

CN110718669A - 一种软包锂离子电池制作工艺

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Publication number: CN110718669A
Application number: CN201910842949.9A
Authority: CN
Inventors: 冯宇; 韩冰; 郑开元; 纪荣进; 郑明清; 陈杰; 杨山; 李载波
Original assignee: Huizhou Li Wei Amperex Technology Ltd
Current assignee: Huizhou Li Wei Amperex Technology Ltd; Huizhou Liwinon Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-01-21

Abstract

本发明提供一种软包锂离子电池制作工艺，包括以下步骤：S1，裸电芯完成卷绕后，在干燥无氧的环境下，将裸电芯放入电解液池中至电解液液平面达到裸电芯的极耳胶位置，浸润时间为10s～2h，其中，电解液的温度维持在20～150℃；S2，将浸润好的裸电芯取出，烘干至裸电芯不再滴电解液且电解液含量满足预设值，烘干温度为20～150℃；S3，烘干完毕后，将裸电芯放入铝塑膜中，先进行顶封，然后同时进行侧封和气袋边封边，完成封装。相比于现有技术，本发明直接将裸电芯置于电解液池中浸润并烘干，且侧封和气袋边封边同时进行，通过改善现有的工艺，大大缩短了静置时间，简化了工序流程，提高了生产效率。

Description

一种软包锂离子电池制作工艺

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种软包锂离子电池制作工艺。

背景技术

锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。锂离子电池按形状主要分为圆柱电池、方形电池和软包电池，而圆柱电池和方形电池又称为硬壳电池。相比于硬壳电池，软包电池具有设计灵活、重量更轻、内阻小、不易爆炸、循环次数多和能量密度高等特点，也因此，短期内软包电池将以较高比例占据市场。

软包电池主要包括以下工艺流程：1)搅拌、涂布、辊压、分切；2)制片卷绕；3)铝塑膜成型、卷芯包装；4)顶侧封工序；5)注液、预封工序；6)化成工序；7)二封工序；8)分容等后续工序。而在传统的生产工序中，电芯顶侧封工序完成后，在注液之前预先进行真空烘烤，去除水含量，接着进行注液工序，而由于目前的电池极片的压实密度较高，使用的隔膜较薄，所以往往在注液之后需要消耗大量的时间去常温静置和高温静置，以让电解液充分浸润电芯。但静置的耗时长，导致电池的生产效率低，往往在实际生产中并不会在静置上耗费太多时间，而静置的时间过短又会导致电解液吸收不充分进而影响电池的性能和使用寿命。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种软包锂离子电池制作工艺，通过改善注液工艺，来缩短电芯注液完成后电解液浸润电芯的时间，简化工序流程，减少封装时间，进而提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种软包锂离子电池制作工艺，包括以下步骤：

S1，裸电芯完成卷绕后，在干燥无氧的环境下，将裸电芯放入电解液池中至电解液液平面达到裸电芯的极耳胶位置，浸润时间为10s～2h，其中，电解液的温度维持在20～150℃；

S2，将浸润好的裸电芯取出，烘干至裸电芯不再滴电解液且电解液含量满足预设值，烘干温度为20～150℃；

S3，烘干完毕后，将裸电芯放入铝塑膜中，先进行顶封，然后同时进行侧封和气袋边封边，完成封装。

本发明将裸电芯直接置于电解液池中，如此电解液可以从四周浸润电芯的任一位置，在短时间内就可以让裸电芯充分吸收电解液达到实际要求的电解液含量，同时可控制电解液的温度维持在高温状态，使得电芯在浸润的同时也完成了高温静置的步骤，省略了后续高温静置的工序，大大缩短了静置时间。接着将浸润好的裸电芯取出，可利用热风将其烘干，烘干的同时也相当于促进裸电芯再次吸收电解液，进一步缩短了电芯常温静置的时间。另外，由于裸电芯已完成吸收电解液的工序，当将裸电芯放入铝塑膜中时，可同时进行侧封和气袋边封边，简化了工艺流程，缩短了封装时间。本发明通过改善各个工序，大大缩短了电池生产时间，提高了生产效率。

优选的，S1步骤中，所述电解液温度维持在60～150℃。可利用温度控制器将电解液中的温度控制在60～150℃之间，在此高温条件下可促进裸电芯对电解液的吸收且不会影响电解液的性能，同时也相当于完成了裸电芯的高温静置工序，大大缩短了工艺时间。

优选的，S1步骤中，所述裸电芯放入电解液池前，预先进行真空烘烤。在裸电芯注液前，预先进行烘烤，去除裸电芯中残留的水分，保持裸电芯的内部干燥，防止残留的水分影响电解液的性能和后续的化成工序。

优选的，所述真空烘烤的真空度为-80～-100kPa。

优选的，S2步骤中，所述烘干温度为20～80℃。裸电芯完成浸润后，一部分电解液会粘附在裸电芯中随之离开电解液池，而此时裸电芯已完成大部分的电解液吸收，可利用热风将多余的电解液吹落，使之脱离裸电芯，同时，热风的温度可促进裸电芯更进一步吸收电解液，采用温度偏低点的热风也可以有效地降低电解液的活跃度，提高裸电芯的锁液能力。而偏低点的烘干温度则维持在20～80℃之间为佳。

优选的，S2和S3步骤中均需保持在干燥无氧环境中进行。由于电解液是相当于裸露在外围的，裸电芯在浸润过程中如不严格控制外围的环境，则可能造成电解液被污染，浸润到裸电芯中的电解液将会带有很多杂质。而在后续的化成等工艺流程中，对于内含水含量要求高，水分会促进电解液中物质发生反应，进而影响SEI膜的生成。因此，保证裸电芯的浸润以及烘干工序的无氧干燥环境显得尤为重要。

优选的，S2步骤中，所述电解液含量满足预设值为0～50g。其中，电解液的预设值可根据电芯型号进行调节，不同电芯其注液量也不同。

优选的，S1步骤中，控制裸电芯浸入电解液池中的速度为1～20cm/s。当裸电芯进入电解液池中时，需控制其下落速度，缓慢匀速进入电解液池中为佳。下落速度过快以致裸电芯没有来得及适应电解液中的环境就直接浸泡其中，可能会导致其吸收电解液不佳且不均匀，缓慢下落有助于裸电芯由内而外充分吸收电解液。更优选的，裸电芯进入电解液池中的速度为1～10cm/s。

优选的，所述干燥无氧的环境为露点温度≤-35℃的无氧环境。在露点温度≤-35℃时，空气含水量低，保持在此环境下浸润，可以保证外围环境不会影响电解液的质量以及浸润的效果，确保了裸电芯浸润过程的稳定性。

优选的，S3步骤完毕后，还包括以下步骤：将封装完成后的裸电芯放入化成设备中进行化成，然后抽真空进行二次封装，最后进行分容测试完成电池的制作。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种软包锂离子电池制作工艺，包括以下步骤：S1，裸电芯完成卷绕后，在干燥无氧的环境下，将裸电芯放入电解液池中至电解液液平面达到裸电芯的极耳胶位置，浸润时间为10s～2h，其中，电解液的温度维持在20～150℃；S2，将浸润好的裸电芯取出，烘干至裸电芯不再滴电解液且电解液含量满足预设值，烘干温度为20～150℃；S3，烘干完毕后，将裸电芯放入铝塑膜中，先进行顶封，然后同时进行侧封和气袋边封边，完成封装。相比于现有技术，本发明直接将裸电芯置于电解液池中浸润并烘干，控制电解液池中的温度环境相当于完成了后续的高温静置工序，同时缩短了常温静置的时间，且侧封和气袋边封边同时进行，简化了工序流程，减少了封装时间。因此，本发明通过改善现有的工艺，大大缩短了静置时间，简化了工序流程，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的工艺流程图。

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。

实施例1

如图1所示，一种软包锂离子电池制作工艺，包括以下步骤：

①按照常规的锂离子电池的制造工艺，制得以钴酸锂为正极材料的正极片和以石墨为负极材料的负极片，将正极、负极与隔膜卷绕成裸电芯；

②裸电芯完成卷绕后，先进行真空烘烤，真空烘烤的真空度为-80kPa，接着在露点温度≤-35℃的干燥无氧的环境下，利用机械手将裸电芯缓慢地放入电解液池中至电解液液平面达到裸电芯的极耳胶位置，浸润时间为20min，其中，裸电芯浸入的速度为3cm/s，电解液的温度维持在110℃；另外，在利用机械手下落裸电芯时，也应控制好机械手夹子的压力，可根据具体的电池容量大小作调整，防止出现夹子压力过大导致浸润不充分或者夹子压力过小使得裸电芯的极耳胶位置在电解液液平面之下的情况；

③将浸润好的裸电芯取出，烘干至裸电芯不再滴电解液且电解液含量满足预设值，可利用机械手通过旋转或上下浮动裸电芯让其与热风充分接触，达到烘干要求。其中，烘干温度为45℃，保持在干燥无氧环境下进行，电解液预设值为0～50g，根据电芯容量大小进行调节；

④烘干完毕后，将裸电芯放入铝塑膜中，先进行顶封，然后同时进行侧封和气袋边封边，完成封装，同样地仍保持在干燥无氧环境下进行；

⑤将封装完成后的裸电芯放入化成设备中进行化成，然后抽真空进行二次封装，最后进行分容测试，完成电池的制作。

实施例2

与实施例1不同的是裸电芯浸入电解液池中的速度。其中，裸电芯浸入的速度为8cm/s。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是裸电芯浸入电解液池中的速度。其中，裸电芯浸入的速度为16cm/s。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

与实施例1不同的是电解液中的温度和裸电芯浸润的时间。其中，电解液的温度维持在20℃，裸电芯浸润时间为110min。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例5

与实施例1不同的是电解液中的温度和裸电芯浸润的时间。其中，电解液的温度维持在60℃，裸电芯浸润时间为60min。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例6

与实施例1不同的是电解液中的温度和裸电芯浸润的时间。其中，电解液的温度维持在150℃，裸电芯浸润时间为10s。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例7

与实施例1不同的是裸电芯的烘干温度。其中，烘干温度为20℃。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例8

与实施例1不同的是裸电芯的烘干温度。其中，烘干温度为80℃。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例9

与实施例1不同的是裸电芯的烘干温度。其中，烘干温度为150℃。

其余同实施例1，这里不再赘述。

对比例1

一种软包锂离子电池制作工艺，包括以下步骤：

②将卷绕好的裸电芯放入冲坑成型好的铝塑膜，依次进行顶封和侧封；

③接着再将裸电芯放置在真空环境下烘烤，烘烤结束后，在气袋边通过管道插入铝塑膜中注液；

④完成注液后，进行气袋边封边，然后常温静置12h，高温静置16h；

⑤接着将静置好的电芯放入化成设备中进行化成，然后抽真空进行二次封装，最后进行分容测试，完成电池的制作。

分别对实施例1～9和对比例1所制得的同一批次锂电池在相同条件下进行循环性能测试。测试结果见表1。

表1锂离子电池的性能测试结果

从实施例1～9和对比例1的测试结果中可以看出，本发明优化工艺后制得的锂离子电池，在常温循环500周容量保持率、55℃-1C/1C循环300周容量保持率上绝大部分均比对比例1常规的电池性能更加优异，这是因为本发明直接将裸电芯放置在电解液池中，让电解液快速从四周浸润裸电芯的任一位置，使得裸电芯充分吸收电解液，提高了电解液的储存量，因此在电池后续的工作过程中也就比常规得到的电池性能更加优异，从保液量的测试中也可以证明此结论。

此外，虽然仍存在一部分电池的测试性能与常规电池的性能差不大，但从实施例1、3和对比例1的对比中可以发现，如果控制好电解液的温度、裸电芯浸入速度和浸润时间以及后续的烘干温度，那得到的电池在常温循环500周容量保持率、55℃-1C/1C循环300周容量保持率上也有很大的提升。特别是当电解液的温度维持在60～150℃、烘干温度维持在20～80℃时，电池的性能都可以得到较大的提升。这主要是因为电解液保持较高温可以促进裸电芯充分吸收电解液，而当裸电芯已完成第一轮吸收之后，在烘干工序部分只要保持偏高温即可，使得裸电芯的内部温度可以逐渐降下来，降低电解液的活跃度，有助于裸电芯锁住电解液，提高电解液的预留量。两者通过相互协调相互促进，更进一步提高电解液的预留量。而电芯的浸润时间可随电解液的温度和电池的具体型号做不同的调整，主要维持在10s～2h之间即可。

相比于现有技术，本发明通过控制电解液的温度和后续的烘干温度等因素，提高了电芯对电解液的吸收量，进而提高了电池的性能。另外，本发明通过改善常规的制备工艺，不仅大大缩短了电池的生产时间，提高了生产效率，同时也提高了电池的性能。

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

1.一种软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，S1步骤中，所述电解液的温度维持在60～150℃。

3.根据权利要求1所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，S1步骤中，所述裸电芯放入电解液池前，预先进行真空烘烤。

4.根据权利要求3所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，所述真空烘烤的真空度为-80～-100kPa。

5.根据权利要求1所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，S2步骤中，所述烘干温度为20～80℃。

6.根据权利要求1所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，S2步骤和S3步骤中均在干燥无氧环境中进行。

7.根据权利要求1所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，S2步骤中，所述电解液含量满足预设值为0～50g。

8.根据权利要求1所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，S1步骤中，控制裸电芯浸入电解液池中的速度为1～20cm/s。

9.根据权利要求1或6所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，所述干燥无氧的环境为露点温度≤-35℃的无氧环境。

10.根据权利要求1所述的软包锂离子电池制作工艺，其特征在于，S3步骤完毕后，还包括以下步骤：将封装完成后的裸电芯放入化成设备中进行化成，然后抽真空进行二次封装，最后进行分容测试完成电池的制作。