CN110797583B - 一种注液前锂离子电池极片水分检测方法 - Google Patents

一种注液前锂离子电池极片水分检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，该方法具体包括以下步骤：准备操作步骤、测量操作步骤、后期处理操作步骤，准备操作步骤包括以下步骤：1）取样：选取流转中叠片卷芯；2）超声焊：正常流转的卷芯进行超声焊，选取待测水分的卷芯的极耳不与盖板连接片进行超声焊；3）卷芯贴胶、装保护套：选取待测水分的卷芯随正常卷芯执行贴胶带、装保护套；4）入壳、测短路：按照工艺执行入壳、测短路，并对待测水分的卷芯进行标记；5）激光焊、测漏：待测水分电芯随正常电芯进行激光焊及测漏；6）烘烤：待水分测试的电芯随正常电芯转入干燥箱，执行干燥工艺，本发明优化了测试水分电芯的制作流程，使检测结果准确具有代表性。

Description

一种注液前锂离子电池极片水分检测方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池在注液前极片水分的检测方法，具体的说是对电池烘烤后电池内部正负极片、隔膜水分的检测，采用此方法可以有效减少极片浪费、检测结果准确反应电池内部极片水分的方法，适用于叠片式锂离子电池，属于新能源电池技术领域。
背景技术
近几年，随着石油资源日渐匮乏、环境污染日益严重，开发新的能源来替代传统的石化能源迫在眉睫，在此背景下，加速对环境无污染的锂离子电池的开发显得尤为重要。
锂离子电池产业在国家的大力支持下，近几年得到迅猛发展，锂离子电池从原材料到成品制作的制作步骤虽略有不同，但大体一致：搅拌-涂布-辊压-制片-成芯-焊接-电芯烘烤-注液-搁置-化成充电-封口-化成放电-电池老化-OCV测试-分容-挑选-出货。
注液前要对电池内部极片及隔膜进行水分测试，水分测试只能抽样检测，抽取的样品必须具有代表性，测试值必须准确且能代表箱体内其它电池。在水分检测这一项首先要保证样本的测量结果准确且能代表箱体内其它电池，另外要尽量减少不必要的浪费。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题就是提供一种可以准确反应箱体内所有电池极片、隔膜的水分，并可以减少浪费的注液前锂离子电池极片水分检测方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，该方法具体包括以下步骤：准备操作步骤、测量操作步骤、后期处理操作步骤，所述准备操作步骤包括以下步骤：
1）取样：选取流转中叠片卷芯；
2）超声焊：正常流转的卷芯进行超声焊，选取待测水分的卷芯的极耳不与盖板连接片进行超声焊；
3）卷芯贴胶、装保护套：选取待测水分的卷芯随正常卷芯执行贴胶带、装保护套；
4）入壳、测短路：按照工艺执行入壳、测短路，并对待测水分的卷芯进行标记；
5）激光焊、测漏：待测水分电芯随正常电芯进行激光焊及测漏；
6）烘烤：待水分测试的电芯随正常电芯转入干燥箱，执行干燥工艺。
以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：
所述测量操作步骤包括以下步骤：
1）干燥结束后从干燥箱内取出1只测水分电池，并立即对该测水分电池的注液孔进行封堵，然后放入手套箱内；
2）测水分电池在手套箱内静置20-30min，待电池冷却后用斜口钳撕开铝壳跟盖板，取出卷芯，轻放在操作台面上；
3）拆开外包卷芯的隔膜，从中间位置抽出两张正极片并将该正极片裁剪成合适大小形状进行水分检测；
4）正极片检测结束，从该卷芯的中间位置另一侧抽出两张负极片并将该负极片裁剪成合适大小形状进行水分检测；
5）负极片检测结束后，从该卷芯上取出隔膜，并将该隔膜裁剪成合适大小形状进行水分测试。
进一步优化：所述后期处理操作步骤包括以下步骤：
1）注液：正负极片、隔膜的水分都合格，则将电池从干燥箱内取出，准备注液；
2）极片回收：测水分的卷芯完成正极片、负极片、隔膜的水分检测后，将该卷芯完全拆解，拆出的正极片、负极片返回极片干燥工序重新干燥，正常使用。
进一步优化：所述取样步骤中，正常流转的卷芯包括：叠片成芯后短路的卷芯和合格的叠片卷芯，在进行取样时优先选用短路的卷芯；在规定数量内无短路的卷芯则选用合格的叠片卷芯。
进一步优化：所述入壳、测短路步骤中，待测水分用的卷芯随流转的卷芯一同入壳、测短路并盖上盖板，将待测水分用的卷芯的盖板顶部黏贴红色标签作为标识。
进一步优化：所述烘烤步骤中，每个干燥箱内测水分电池的数量为3-5只。
进一步优化：所述测量操作步骤中，手套箱内的露点为＜-40℃。
进一步优化：所述测量操作步骤中，拿取完卷芯的正极片、负极片、隔膜后均将卷芯静止放置在干燥皿中。
本发明采用上述技术方案，构思巧妙，优化了测试水分电芯样品的制作流程，流程完全按照正常卷芯进行，只省去不影响水分变化的极耳超声焊工序，卷芯整体停留时间、卷芯在铝壳内部的松紧度、烘烤时的水气由电池冒出的路径一致，这样保证测水分用的卷芯与正常卷芯经历同样的少量吸水、烘烤去水过程；烘烤后取出电池立即对该电池的注液孔进行封堵并且拆解在手套箱内（箱内露点＜-40℃）操作、卷芯放置在干燥皿中保证极片在检测前吸入极少量的水；使检测结果准确具有代表性，测水分的卷芯完成正极片、负极片、隔膜的水分检测后完全拆解，拆出的正极片、负极片返回极片干燥工序重新干燥，正常使用，整个流程下来既保证了水分检测值的准确性、代表性，又有效的减少浪费。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
实施例1：
一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，该方法具体包括以下步骤：
1）取样：取正常流转中叠片成芯后短路的卷芯。
2）超声焊：正常流转的卷芯进行超声焊，用于测水分的卷芯的极耳不与盖板连接片进行超声焊，保持极耳的完整性，但测水分用的卷芯随正常卷芯流转，保证在车间的流转时间一致。
所述步骤2）中使待测水分用的卷芯随正常卷芯流转，能够保证在车间的流转时间一致，使流转的极片内水分变化一致，进而保证检测数据的准确性。
3）卷芯贴胶、装保护套：按照工艺要求，测水分用的卷芯跟正常卷芯一样执行贴胶带、装保护套。
所述步骤3）中测水分用的卷芯跟正常卷芯一样执行贴胶带、装保护套，保证在入壳后卷芯的紧密度、透气率一致。
4）入壳、测短路：按照工艺执行步骤入壳、测短路，未进行超声焊的测水分电池同样盖上盖板，并用红色标签纸在盖板顶部做好标识。
所述步骤4）中待测水分用的卷芯随流转的卷芯一同入壳、测短路并盖上盖板，并将待测水分用的卷芯的盖板顶部黏贴红色标签作为标识，可以方便的后期在进行水分测试时方便抽取。
5）激光焊、测漏：测水分电芯随正常电芯进行激光焊及测漏。
所述步骤5）中测水分电芯随正常电芯进行激光焊及测漏，保证电芯干燥时烘出的水气从电池中冒出的路径一致。
6）烘烤：进行水分测试的电池随正常电芯转入干燥箱，执行干燥工艺，每箱内测水分电池的数量为3只。
所述步骤6）中每干燥箱内测水分的电池数量为3，能够保证不拆解正常电池进行用于测水分，而且能够保证检测数据有代表性，进而避免造成电芯浪费。
7）水分测试：干燥结束后从干燥箱内取出1只测水分电池，对该测水分电池进行水分测试。
所述步骤7）中对测水分电池进行水分测试的具体操作步骤包括以下步骤：
7.1）干燥结束后从干燥箱内取出1只测水分电池，立即用胶带将该测水分电池的注液孔封住，并放入手套箱内，所述手套箱内的露点为-45℃。
7.2）测水分电池在手套箱内静置20min，待电池冷却后用刀片在焊缝下沿12mm和5mm的部位沿着铝壳划两道划痕，然后用斜口钳撕开铝壳跟盖板，取出卷芯，轻放在操作台面上。
7.3）拆开外包卷芯的隔膜，从中间位置抽出两张正极片（卷芯立即放入干燥皿中），用剪刀将该正极片裁剪成合适大小形状进行水分检测。
7.4）正极检测结束后从干燥皿中取出卷芯，从中间位置另一侧抽出两张负极片（卷芯立即放入干燥皿中），用剪刀将该负极片裁剪成合适大小形状进行水分检测。
7.5）负极检测结束后再从干燥皿中取出卷芯，拿取正、负极片的位置会空出隔膜，取出隔膜，并将隔膜用剪刀裁剪成合适大小形状进行水分测试。
所述步骤7.1）中手套箱内露点为-45℃，可以保证极片、隔膜在拆解及检测过程中仅会吸入极少量的水，进而保证检测数据的准确性。
所述步骤7.3）、7.4）、7.5）中对卷芯的正极片、负极片、隔膜都进行水分检测，能够保证检测结果准确及全面。
所述步骤7.3）、7.4）、7.5）中对卷芯进行拿取完正极片、负极片、隔膜后将卷芯静止放置在干燥皿中，能够减少卷芯对水分的吸入，进而保证检测数据的准确性。
8）注液：正负极片、隔膜的水分都合格，则将电池从干燥箱内取出，准备注液。
所述步骤8）中如有一项不合格则重新干燥，干燥后重复7）中的水分检测，直至水分合格；若经过两次干燥后卷芯水分检测均不合格，则立即上报查找原因。
9）极片回收：测水分的卷芯完成正极片、负极片、隔膜的水分检测后完全拆解，（因为极片并未与盖板连接片进行超声焊，所以保持完整无损），拆出的正极片、负极片返回极片干燥工序重新干燥，正常使用。
实施例2：
一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，所述该方法具体包括以下步骤：
1）取样：取合格的叠片卷芯。
2）超声焊：正常流转的卷芯进行超声焊，用于测水分的卷芯的极耳不与盖板连接片进行超声焊，保持极耳的完整性，但测水分用的卷芯随正常卷芯流转，保证在车间的流转时间一致。
3）卷芯贴胶、装保护套：按照工艺要求，测水分用的卷芯跟正常卷芯一样执行贴胶带、装保护套。
4）入壳、测短路：按照工艺执行入壳、测短路，未进行超声焊的测水分电池同样盖上盖板，并用红色标签纸在盖板顶部做好标识。
5）激光焊、测漏：测水分电芯随正常电芯进行激光焊及测漏。
6）烘烤：进行水分测试的电芯随正常电芯转入干燥箱，执行干燥工艺，每箱内测水分电池的数量为4只。
7）水分测试：
干燥结束后从干燥箱内取出1只测水分电池，立即用胶带将该测水分电池的注液孔封住，并放入手套箱内，所述手套箱内的露点为-42℃。
测水分电池在手套箱内静置25min，待电池冷却后用刀片在焊缝下沿15mm跟8mm的部位沿着铝壳划两道划痕，用斜口钳撕开铝壳跟盖板，取出卷芯，轻放在操作台面上。
拆开外包卷芯的隔膜，从中间位置抽出两张正极片（卷芯立即放入干燥皿中），用剪刀将极片剪成合适大小进行水分检测；正极检测结束后从干燥皿中取出卷芯，从中间位置另一侧抽出两张负极片（卷芯立即放入干燥皿中），用剪刀将极片剪成合适大小进行水分检测；负极检测结束后再从干燥皿中取出卷芯，拿取正、负极片的位置会空出隔膜，将隔膜剪下裁成合适大小进行水分测试。
8）注液：正负极片、隔膜的水分都合格，则将电池从干燥箱内取出，准备注液，只要有一项不合格则重新干燥，干燥后重复7）中的水分检测，直至水分合格；若经过两次干燥后卷芯水分检测均不合格，则立即上报查找原因。
9）极片回收：测水分的卷芯完成正负极片、隔膜的水分检测后完全拆解，拆出的正负极片返回极片干燥工序重新干燥，正常使用。
实施例3：
一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，所述该方法具体包括以下步骤：
1）取样：取合格的叠片卷芯。
2）超声焊：正常流转的卷芯进行超声焊，用于测水分的卷芯的极耳不与盖板连接片进行超声焊，保持极耳的完整性，但测水分用的卷芯随正常卷芯流转，保证在车间的流转时间一致。
3）卷芯贴胶、装保护套：按照工艺要求，测水分用的卷芯跟正常卷芯一样执行贴胶带、装保护套。
4）入壳、测短路：按照工艺执行入壳、测短路，未进行超声焊的测水分电池同样盖上盖板，并用红色标签纸在盖板顶部做好标识。
5）激光焊、测漏：测水分电芯随正常电芯进行激光焊及测漏。
6）烘烤：进行水分测试的电芯随正常电芯转入干燥箱，执行干燥工艺，每箱内测水分电池的数量为5只。
7）水分测试：
干燥结束后从干燥箱内取出1只测水分电池，立即用胶带将该测水分电池的注液孔封住，并放入手套箱内，所述手套箱内的露点为-40℃。
测水分电池在手套箱内静置30min，待电池冷却后用刀片在焊缝下沿18mm跟6mm的部位沿着铝壳划两道划痕，用斜口钳撕开铝壳跟盖板，取出卷芯，轻放在操作台面上。
拆开外包卷芯的隔膜，从中间位置抽出两张正极片（卷芯立即放入干燥皿中），用剪刀将极片剪成合适大小进行水分检测；正极检测结束后从干燥皿中取出卷芯，从中间位置另一侧抽出两张负极片（卷芯立即放入干燥皿中），用剪刀将极片剪成合适大小进行水分检测；负极检测结束后再从干燥皿中取出卷芯，拿取正、负极片的位置会空出隔膜，将隔膜剪下裁成合适大小进行水分测试。
8）注液：正负极片、隔膜的水分都合格，则将电池从干燥箱内取出，准备注液，只要有一项不合格则重新干燥，干燥后重复7）中的水分检测，直至水分合格；若经过两次干燥后卷芯水分检测均不合格，则立即上报查找原因。
9）极片回收：测水分的卷芯完成正负极片、隔膜的水分检测后完全拆解，拆出的正负极片返回极片干燥工序重新干燥，正常使用。
在上述实施例1～3中，所述步骤（1）、（2）、（3）（4）（5）和（6）为准备操作步骤，步骤（7）为测量操作步骤，步骤（8）和（9）为后期处理操作步骤。
由上述实施例1、2可知，采用上述极片水分检测方法，优化了测试水分电芯样品的制作流程，流程完全按照正常卷芯，只省去不影响水分变化的极耳超声焊工序，卷芯整体停留时间、卷芯在铝壳内部的松紧度、烘烤时的水气由电池冒出的路径一致，这样保证测水分用的卷芯与正常卷芯经历同样的少量吸水、烘烤去水过程；烘烤后取出电池立即用胶带封口、拆解在手套箱内（箱内露点＜-40℃）操作、卷芯放置在干燥皿中保证极片在检测前吸入极少量的水。
且在测水分的卷芯完成正负极片、隔膜的水分检测后完全拆解，拆出的正负极片返回极片干燥工序重新干燥，正常使用。整个流程下来既保证了水分检测值的准确性、代表性，又有效减少浪费。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：准备操作步骤、测量操作步骤、后期处理操作步骤，所述准备操作步骤包括以下步骤：
1）取样：选取流转中叠片卷芯；
2）超声焊：正常流转的卷芯进行超声焊，选取待测水分的卷芯的极耳不与盖板连接片进行超声焊；
3）卷芯贴胶、装保护套：选取待测水分的卷芯随正常卷芯执行贴胶带、装保护套；
4）入壳、测短路：按照工艺执行入壳、测短路，并对待测水分的卷芯进行标记；
5）激光焊、测漏：待测水分电芯随正常电芯进行激光焊及测漏；
6）烘烤：待水分测试的电池随正常电芯转入干燥箱，执行干燥工艺；
所述测量操作步骤包括以下步骤：
1）干燥结束后从干燥箱内取出1只测水分电池，并立即对该测水分电池的注液孔进行封堵，然后放入手套箱内；
2）测水分电池在手套箱内静置20-30min，待电池冷却后用斜口钳撕开铝壳跟盖板，取出卷芯，轻放在操作台面上；
3）拆开外包卷芯的隔膜，从中间位置抽出两张正极片并将该正极片裁剪成合适大小形状进行水分检测；
4）正极片检测结束，从该卷芯的中间位置另一侧抽出两张负极片并将该负极片裁剪成合适大小形状进行水分检测；
5）负极片检测结束后，从该卷芯上取出隔膜，并将该隔膜裁剪成合适大小形状进行水分测试。
2.根据权利要求1所述的一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，其特征在于：所述后期处理操作步骤包括以下步骤：
1）注液：正负极片、隔膜的水分都合格，则将电池从干燥箱内取出，准备注液；
2）极片回收：测水分的卷芯完成正极片、负极片、隔膜的水分检测后，将该卷芯完全拆解，拆出的正极片、负极片返回极片干燥工序重新干燥，正常使用。
3.根据权利要求2所述的一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，其特征在于：所述取样步骤中，正常流转的卷芯包括：叠片成芯后短路的卷芯和合格的叠片卷芯，在进行取样时优先选用短路的卷芯；在规定数量内无短路的卷芯则选用合格的叠片卷芯。
4.根据权利要求3所述的一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，其特征在于：所述入壳、测短路步骤中，待测水分用的卷芯随流转的卷芯一同入壳、测短路并盖上盖板，将待测水分用的卷芯的盖板顶部黏贴红色标签作为标识。
5.根据权利要求4所述的一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，其特征在于：所述烘烤步骤中，每个干燥箱内测水分电池的数量为3-5只。
6.根据权利要求5所述的一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，其特征在于：所述测量操作步骤中，手套箱内的露点为＜-40℃。
7.根据权利要求6所述的一种注液前锂离子电池极片水分检测方法，其特征在于：所述测量操作步骤中，拿取完卷芯的正极片、负极片、隔膜后均将卷芯静止放置在干燥皿中。
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