CN111244558A - 一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，属于锂离子电池制备技术领域。一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，将点底结束的电池，灌满电解液，使得卷芯浸润在电解液里，一定时间后，进行超声振动，以使卷芯更好的和电解液接触，同时使得正负极片和隔膜与电解液充分发生浸润，将电池内部的电解液倒出，进行后续的工序生产，可以实现通过将注液后的卷芯置于超声波环境中，通过超声波的产生，能够促使电解液快速、充分地浸润在正负极片和隔膜之间，降低锂离子电池注液封口后到化成的陈化时间，极大缩短锂离子电池的生产周期。

Description

一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池制备技术领域，更具体地说，涉及一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法。
背景技术
随着科技的高速发展，以及人们生活水平的日益提高，满足人们生活和娱乐需求的电子类产品也越来越丰富及个性化，便携式设备越来越受到人们的青睐。从智能手机、平板、手表到航模以及无人机无一不是其中的佼佼者。随着市场竞争的日益激烈，以及人们需求的日益增高，如何在满足人们需求的基础上，在激烈的竞争中脱引而出是众多企业关注的重点。
锂电池作为众多电子类产品中至关重要的硬件之一，由于其具有长循环寿命、环保和能量密度高等优点得到广泛的应用，其性能的好坏直接影响电子类产品综合的性能优劣，因此，无论是电芯的采购企业，还是生产电芯的公司，都对于如何提高电池的性能进行了重点关注。
锂电池在生产过程中，注液封口后到化成中间有一定的陈化时间，以便于电池的正负极片和隔膜更好的浸润，从而在化成时电池不会产出析锂问题。现有的陈化方式通常是在一定的温度下，将电芯静置几十个小时甚至几天，虽然这样也可以满足电芯陈化的基本目的，使电解液浸润电极，使二者充分接触，但较长的陈化时间降低了生产效率，延长了电池的生产周期，提高了整个生产过程中的成本，且随着市场对电池能量密度要求越来越高，现有工艺对极片压实越来越大，电解液浸润也越来越困难。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，它可以使电解液充分浸润卷芯，降低锂离子电池注液封口后到化成的陈化时间，缩短锂离子电池的生产周期。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，包括以下步骤：
步骤一、向点底结束的锂离子电池内灌满电解液，使得卷芯浸润在电解液中；
步骤二、在步骤一中电解液灌好后，将锂离子电池夹持于辅助浸润装置中；
步骤三、步骤二中锂离子电池固定好后，启动超声波发生器，同时辅助浸润装置启动，带动锂离子电池多方位转动，使卷芯更好的和电解液接触，同时锂离子电池内的正负极片和隔膜与电解液充分发生浸润；
步骤四、将锂离子电池内的电解液倒出，进行后续的工序生产。
进一步的，所述步骤一中电解液浸润卷芯时间为0.5-10min，先使卷芯与电解液之间进行自然的浸润过程，后续再使用超声波发生器进行超声波辅助浸润，在实现浸润效果好的同时，超声波发生器不需要一直运转，尽可能的节约成本。
进一步的，所述步骤一中向点底结束的锂离子电池内灌电解液之前，对锂离子电池内进行抽真空操作，使得灌电解液之间，锂离子电池内部空气被除去。进而使得极片等能更好的吸收电解液。
进一步的，所述电解液为无色透明的LiBF4，该材料即具备耐高温性能，也具备耐低温性能，是一种阻燃型材料，使得锂离子电池内温度过高或过低时都不易对电解液的使用产生影响。
进一步的，所述辅助浸润装置包括驱动结构、与驱动结构相连接的U形定位板、分别开设于U形定位板前后两外壁的螺纹孔和与两个螺纹孔相连接的一对用于对锂离子电池进行夹持的夹持件。
进一步的，所述驱动结构包括安装座和固设于安装座上端的旋转电机，所述旋转电机位于超声波发生器的右侧，所述安装座底端与超声波发生器底端相平齐，所述U形定位板与旋转电机靠近超声波发生器一侧的输出端相固定，旋转电机启动后，带动U形定位板和U形定位板内所夹持的锂离子电池进行顺时针或逆时针转动，进而使得锂离子电池在进行超声振动的同时，自身进行一定角度的旋转，进而可加快电解液浸润卷芯的速度。
进一步的，所述旋转电机以小功率低速运转，且旋转电机的输出端每正向转动九十度至复位一次，反向转动九十度至复位一次，使得旋转电机带动U形定位板和锂离子电池转动速度较慢，超声振动效果更佳，且旋转电机的正向和反向转动方式使得锂离子电池由正负极正面朝上方向变为朝后和朝前。
进一步的，所述夹持件包括螺纹连接于螺纹孔内的T形套管、螺纹连接于T形套管内的螺纹杆和固设于螺纹杆远离T形套管一端的弧形限位板，所述弧形限位板远离螺纹杆的一端与锂离子电池相接触，所述螺纹杆和弧形限位板均位于U形定位板的内侧，夹持件对锂离子电池进行固定时，根据锂离子电池的宽度来设置两个弧形限位板之间的合适距离，并使两个弧形限位板分别与锂离子电池相套接，保持螺纹杆不动，将T形套管在螺纹孔和螺纹杆上拧动至合适位置，使弧形限位板对锂离子电池的夹持保持固定，上述过程中，通过T形套管和螺纹孔以及T形套管与螺纹杆之间的螺纹连接关系，使得弧形限位板套在锂离子电池外侧后，弧形限位板不需要进行转动，只需要转动T形套管即可。
进一步的，所述U形定位板右侧靠近中部的底端固设有支撑板，所述支撑板左内壁与锂离子电池左外壁靠近底部位置处相接触，当锂离子电池正向设置时，在支撑板的作用下，锂离子电池的位置固定更加稳定，不易在一对弧形限位板之间下滑。
进一步的，所述支撑板左内壁与锂离子电池相接触的高度为锂离子电池高度的1/9-1/8，使支撑板在对锂离子电池起到一定的支撑作用的同时，不易占用锂离子电池上较多空间，有利于超声振动的进行，支撑板不易对超声振动造成阻碍效果。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案可以使电解液充分浸润卷芯，降低锂离子电池注液封口后到化成的陈化时间，缩短锂离子电池的生产周期。
（2）步骤一中电解液浸润卷芯时间为0.5-10min，先使卷芯与电解液之间进行自然的浸润过程，后续再使用超声波发生器进行超声波辅助浸润，在实现浸润效果好的同时，超声波发生器不需要一直运转，尽可能的节约成本。
（3）步骤一中向点底结束的锂离子电池内灌电解液之前，对锂离子电池内进行抽真空操作，使得灌电解液之间，锂离子电池内部空气被除去。进而使得极片等能更好的吸收电解液。
（4）电解液为无色透明的LiBF4，该材料即具备耐高温性能，也具备耐低温性能，是一种阻燃型材料，使得锂离子电池内温度过高或过低时都不易对电解液的使用产生影响。
（5）辅助浸润装置包括驱动结构、与驱动结构相连接的U形定位板、分别开设于U形定位板前后两外壁的螺纹孔和与两个螺纹孔相连接的一对用于对锂离子电池进行夹持的夹持件。
（6）驱动结构包括安装座和固设于安装座上端的旋转电机，旋转电机位于超声波发生器的右侧，安装座底端与超声波发生器底端相平齐，U形定位板与旋转电机靠近超声波发生器一侧的输出端相固定，旋转电机启动后，带动U形定位板和U形定位板内所夹持的锂离子电池进行顺时针或逆时针转动，进而使得锂离子电池在进行超声振动的同时，自身进行一定角度的旋转，进而可加快电解液浸润卷芯的速度。
（7）旋转电机以小功率低速运转，且旋转电机的输出端每正向转动九十度至复位一次，反向转动九十度至复位一次，使得旋转电机带动U形定位板和锂离子电池转动速度较慢，超声振动效果更佳，且旋转电机的正向和反向转动方式使得锂离子电池由正负极正面朝上方向变为朝后和朝前。
（8）夹持件包括螺纹连接于螺纹孔内的T形套管、螺纹连接于T形套管内的螺纹杆和固设于螺纹杆远离T形套管一端的弧形限位板，弧形限位板远离螺纹杆的一端与锂离子电池相接触，螺纹杆和弧形限位板均位于U形定位板的内侧，夹持件对锂离子电池进行固定时，根据锂离子电池的宽度来设置两个弧形限位板之间的合适距离，并使两个弧形限位板分别与锂离子电池相套接，保持螺纹杆不动，将T形套管在螺纹孔和螺纹杆上拧动至合适位置，使弧形限位板对锂离子电池的夹持保持固定，上述过程中，通过T形套管和螺纹孔以及T形套管与螺纹杆之间的螺纹连接关系，使得弧形限位板套在锂离子电池外侧后，弧形限位板不需要进行转动，只需要转动T形套管即可。
（9）U形定位板右侧靠近中部的底端固设有支撑板，支撑板左内壁与锂离子电池左外壁靠近底部位置处相接触，当锂离子电池正向设置时，在支撑板的作用下，锂离子电池的位置固定更加稳定，不易在一对弧形限位板之间下滑。
（10）支撑板左内壁与锂离子电池相接触的高度为锂离子电池高度的1/9-1/8，使支撑板在对锂离子电池起到一定的支撑作用的同时，不易占用锂离子电池上较多空间，有利于超声振动的进行，支撑板不易对超声振动造成阻碍效果。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的超声波发生器和辅助浸润装置部分的立体结构示意图；
图3为本发明的辅助浸润装置和锂离子电池部分的左侧面的结构示意图；
图4为本发明的夹持件部分的结构示意图。
图中标号说明：
1超声波发生器、2 U形定位板、3旋转电机、4锂离子电池、5支撑板、71 T形套管、72螺纹杆、73弧形限位板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-4的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，它包括以下步骤：
步骤一、向点底结束的锂离子电池4内灌满电解液，使得卷芯浸润在电解液中；
步骤二、在步骤一中电解液灌好后，将锂离子电池4夹持于辅助浸润装置中；
步骤三、步骤二中锂离子电池4固定好后（锂离子电池4的正负极正面朝上设置），启动超声波发生器1，同时辅助浸润装置启动，带动锂离子电池4多方位转动，使卷芯更好的和电解液接触，同时锂离子电池4内的正负极片和隔膜与电解液充分发生浸润；
步骤四、将锂离子电池4内的电解液倒出，进行后续的工序生产。
步骤一中电解液浸润卷芯时间为3min，先使卷芯与电解液之间进行自然的浸润过程，后续再使用超声波发生器1进行超声波辅助浸润，在实现浸润效果好的同时，超声波发生器1不需要一直运转，尽可能的节约成本。
步骤一中向点底结束的锂离子电池4内灌电解液之前，对锂离子电池4内进行抽真空操作，使得灌电解液之间，锂离子电池4内部空气被除去。进而使得极片等能更好的吸收电解液。
电解液为无色透明的LiBF4，该材料即具备耐高温性能，也具备耐低温性能，是一种阻燃型材料，使得锂离子电池4内温度过高或过低时都不易对电解液的使用产生影响。
辅助浸润装置包括驱动结构、与驱动结构相连接的U形定位板2、分别开设于U形定位板2前后两外壁的螺纹孔和与两个螺纹孔相连接的一对用于对锂离子电池4进行夹持的夹持件。
驱动结构包括安装座和固设于安装座上端的旋转电机3，旋转电机3位于超声波发生器1的右侧，安装座底端与超声波发生器1底端相平齐，U形定位板2与旋转电机3靠近超声波发生器1一侧的输出端相固定，旋转电机3启动后，带动U形定位板2和U形定位板2内所夹持的锂离子电池4进行顺时针或逆时针转动，进而使得锂离子电池4在进行超声振动的同时，自身进行一定角度的旋转，进而可加快电解液浸润卷芯的速度。
旋转电机3以小功率低速运转，且旋转电机3的输出端每正向转动九十度至复位一次，反向转动九十度至复位一次，使得旋转电机3带动U形定位板2和锂离子电池4转动速度较慢，超声振动效果更佳，且旋转电机3的正向和反向转动方式使得锂离子电池4由正负极正面朝上方向变为朝后和朝前。
夹持件包括螺纹连接于螺纹孔内的T形套管71、螺纹连接于T形套管71内的螺纹杆72和固设于螺纹杆72远离T形套管71一端的弧形限位板73，弧形限位板73远离螺纹杆72的一端与锂离子电池4相接触，螺纹杆72和弧形限位板73均位于U形定位板2的内侧，夹持件对锂离子电池4进行固定时，根据锂离子电池4的宽度来设置两个弧形限位板73之间的合适距离，并使两个弧形限位板73分别与锂离子电池4相套接，保持螺纹杆72不动，将T形套管71在螺纹孔和螺纹杆72上拧动至合适位置，使弧形限位板73对锂离子电池4的夹持保持固定，上述过程中，通过T形套管71和螺纹孔以及T形套管71与螺纹杆72之间的螺纹连接关系，使得弧形限位板73套在锂离子电池4外侧后，弧形限位板73不需要进行转动，只需要转动T形套管71即可。
U形定位板2右侧靠近中部的底端固设有支撑板5，支撑板5左内壁与锂离子电池4左外壁靠近底部位置处相接触，当锂离子电池4正向设置时，在支撑板5的作用下，锂离子电池4的位置固定更加稳定，不易在一对弧形限位板73之间下滑。
支撑板5左内壁与锂离子电池4相接触的高度为锂离子电池4高度的1/8，使支撑板5在对锂离子电池4起到一定的支撑作用的同时，不易占用锂离子电池4上较多空间，有利于超声振动的进行，支撑板5不易对超声振动造成阻碍效果。
对电解液进行超声振动时，启动超声波发生器1的同时启动旋转电机3，旋转电机3带动U形定位板2和锂离子电池4首先进行正向转动九十度（此时锂离子电池4的正负极方向朝后）后再恢复原位，再继续反向转动九十度（此时锂离子电池4的正负极方向朝前）后恢复原位，如此反复循环，使锂离子电池4进行低速转动，可使电解液与卷芯之间发生更好的接触，同时超声波发生器1的超声振动作用使得电解液可更好的浸润卷芯，可以实现通过将注液后的卷芯置于声波环境中，通过超声波的产生，使极片上的活性物质产生振动，使其结构疏松，形成微型孔道，同时振动产生的热量致使活性物质膨胀，促使电解液快速、充分浸润电极材料，降低锂离子电池注液封口后到化成的陈化时间，缩短锂离子电池的生产周期，由目前常规的陈化3天-4天时间缩短到0.5天-1天，同时为电芯的电化学反应提供充分的反应场所，不仅提高了生产效率，也提高了电芯的保液量，从而提高循环寿命，且电池的各项性能没有受到影响。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、向点底结束的锂离子电池（4）内灌满电解液，使得卷芯浸润在电解液中；
步骤二、在步骤一中电解液灌好后，将锂离子电池（4）夹持于辅助浸润装置中；
步骤三、步骤二中锂离子电池（4）固定好后，启动超声波发生器（1），同时辅助浸润装置启动，带动锂离子电池（4）多方位转动，使卷芯更好的和电解液接触，同时锂离子电池（4）内的正负极片和隔膜与电解液充分发生浸润；
步骤四、将锂离子电池（4）内的电解液倒出，进行后续的工序生产。
2.根据权利要求1所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述步骤一中电解液浸润卷芯时间为0.5-10min。
3.根据权利要求1所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述步骤一中向点底结束的锂离子电池（4）内灌电解液之前，对锂离子电池（4）内进行抽真空操作。
4.根据权利要求1所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述电解液为无色透明的LiBF4。
5.根据权利要求1所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述辅助浸润装置包括驱动结构、与驱动结构相连接的U形定位板（2）、分别开设于U形定位板（2）前后两外壁的螺纹孔和与两个螺纹孔相连接的一对用于对锂离子电池（4）进行夹持的夹持件。
6.根据权利要求5所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述驱动结构包括安装座和固设于安装座上端的旋转电机（3），所述旋转电机（3）位于超声波发生器（1）的右侧，所述安装座底端与超声波发生器（1）底端相平齐，所述U形定位板（2）与旋转电机（3）靠近超声波发生器（1）一侧的输出端相固定。
7.根据权利要求6所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述旋转电机（3）以小功率低速运转，且旋转电机（3）的输出端每正向转动九十度至复位一次，反向转动九十度至复位一次。
8.根据权利要求5所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述夹持件包括螺纹连接于螺纹孔内的T形套管（71）、螺纹连接于T形套管（71）内的螺纹杆（72）和固设于螺纹杆（72）远离T形套管（71）一端的弧形限位板（73），所述弧形限位板（73）远离螺纹杆（72）的一端与锂离子电池（4）相接触，所述螺纹杆（72）和弧形限位板（73）均位于U形定位板（2）的内侧。
9.根据权利要求5所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述U形定位板（2）右侧靠近中部的底端固设有支撑板（5），所述支撑板（5）左内壁与锂离子电池（4）左外壁靠近底部位置处相接触。
10.根据权利要求9所述的一种缩短锂离子电池注液封口后陈化时间的方法，其特征在于：所述支撑板（5）左内壁与锂离子电池（4）相接触的高度为锂离子电池（4）高度的1/9-1/8。
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