CN111403814A - 一种聚合物锂离子电池的封口方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种聚合物锂离子电池的封口方法和装置。本申请的聚合物锂离子电池封口方法，包括在进行二封封口前，对电池气袋侧的二封封口位置的铝塑膜进行超声波处理，通过超声波的震动将残留在二封封口的铝塑膜内层位置的电解液雾化、清除，然后再进行二封封口。本申请的聚合物锂离子电池封口方法，预先采用超声雾化去除二封封口铝塑膜内层位置存留的电解液，然后在进行二封封口，避免了电解液存留对二封封口质量的影响，提高了电池二封的封装熔胶效果，提高了二封封装质量和品质，降低了电池出现漏液的风险，为制备高品质的聚合物锂离子电池奠定了基础。
Description
技术领域
本申请涉及聚合物锂离子电池生产技术领域，特别是涉及一种聚合物锂离子电池的封口方法和装置。
背景技术
近几年，随着电器种类迅速增多，对电池能量密度、重量、自放电、安全性的要求也日益提高。常规的Ni-Cd(镍镉)、Ni-MH(镍氢)等圆柱电池在电性能、规格及其安全性能等方面已经不能满足市场的使用需求。聚合物软包装锂离子电池，又称聚合物锂离子电池或锂聚合物电池，其采用复合铝塑膜为外壳，不仅在外形尺寸上有更多的选择，而且可以随客户的要求进行改变；相比较其他电池其能量密度更高、重量更轻、自放电更小、安全性更好，因此在电池市场的占有率也迅速增大。
目前，聚合物锂离子电池凭借其型号多变以及安全性能良好等特点，已经深入人们日常生活中的各个方面。正因如此，对聚合物锂离子电池也有更加严格的要求，除了电池材料以及制作工艺的提高，电池材料与结构也在进一步进行优化。
聚合物锂离子电池的漏液不良主要由电池的封口(热熔封口)效果决定；目前聚合物锂离子电池的封口主要是通过热熔的方式将聚合物锂离子电池的外包装铝塑膜熔合在一起完成封口，其封口有三道工序，即顶侧封、一封和二封。其中，在各个封口工位中，二封封口更为关键，主要原因为二封封口是在聚合物锂离子电池化成之后，即在注电解液以及化成后进行，二封封口工位需要排净电池内部由于化成产生的气体以及储存气体的电池气袋。但是，在实践生产过程中发现，注液或者化成时部分电解液会存留在二封封口的铝塑膜内层位置，在进行二封封口时这些存留的电解液会造成铝塑膜熔胶效果不良，从而导致二封不良，最终造成的电池出现漏液，或者储存一段时间后出现漏液的严重不良现象。
发明内容
本申请的目的是提供一种改进的聚合物锂离子电池的封口方法和装置。
本申请采用了以下技术方案：
本申请的一方面公开了一种聚合物锂离子电池的封口方法，包括在进行二封封口前，对电池气袋侧的二封封口位置的铝塑膜进行超声波处理，通过超声波的震动将残留在二封封口的铝塑膜内层位置的电解液雾化、清除，然后再进行二封封口。
需要说明的是，本申请的关键在于，在进行二封封口之前进行超声波处理，将二封封口的铝塑膜内层位置存留的电解液有效去除，从而大幅度提高电池二封的封装熔胶效果，实现高品质的二封封口效果，进而提高封装质量，降低电池漏液的风险。可以理解，本申请的关键在于增加超声波处理，至于其它工艺步骤，例如制片、卷绕、顶侧封、烘烤、注液、一封、陈化、化成等都可以参考现有的生产工艺；甚至在超声波处理完成后，本申请的二封封口的具体工艺步骤和参数也可以参考现有技术，在此不作具体限定。
优选的，本申请的封口方法中，超声波的频率为1.0-10.0MHZ。
需要说明的是，本申请的关键在于利用超声波对电解液进行雾化、清除；可以理解，超声波的频率太小可能雾化不彻底或者不能进行有效的雾化清除，而超声波频率太大则会造成不必要的浪费；因此，本申请优选的超声波频率为1.0-10.0MHZ。
优选的，本申请的封口方法中，超声波处理的时间为3-8s。
需要说明的是，本申请的超声波处理时间只是一个初步预计的时间范围，根据实际情况可以进行一定的调整；原则上，可以根据电池的大小以及残留电解液的量多少调节超声波处理时间。本申请的超声波处理时间为3-8s，只是一般电池生产所需的超声波处理时间，不排除一些特殊的情况下，需要增加超声波处理的时间。
优选的，本申请的封口方法中，超声波处理的宽度不超过电池主体到电池气袋方向10mm宽度范围。
需要说明的是，10mm的宽度是本申请的一种实现方式中，电池二封时整个封印的宽度，实际上整个封印的宽度一般在6mm最大，为了保障超声波处理效果，本申请将超声波处理的宽度增加到不超过10mm；可以理解，具体的超声波处理宽度可以根据需求进行调整，在此不作具体限定。
本申请的另一面公开了一种聚合物锂离子电池封口的装置，该装置包括在二封封口的工位增加超声波设备，利用超声波设备产生的超声波对残留在二封封口的铝塑膜内层位置的电解液进行雾化、清除，然后再通过二封封口的工位进行二封封口。
需要说明的是，本申请的电池封口装置，其关键在于在二封封口工位增加超声波设备，利用超声波设备对二封封口的铝塑膜内层位置存留的电解液进行超声雾化，从而将该存留的电解液有效去除；可以理解本申请的电池封口装置的其它工位或组件，甚至二封封口工位，都可以参考现有的电池封口装置，在此不作具体限定。
优选的，本申请的电池封口装置中，超声波设备的工作频率为1.0-10.0MHZ。
需要说明的是，本申请的电池封口装置，其关键在于用于实现本申请的封口方法，而本申请的封口方法中需要1.0-10.0MHZ频率的超声波进行电解液雾化，因此，本申请的电池封口装置中，超声波设备的工作频率优选为1.0-10.0MHZ，即可满足本申请的使用需求。当然，如果出于其它用途考虑，本申请电池封口装置中的超声波设备也可以具有更宽的工作频率。
优选的，本申请的电池封口装置中，超声波设备的超声波处理宽度不超过电池主体到电池气袋方向10mm宽度范围。
可以理解，该超声波处理宽度限定也是配合本申请的封口方法而提出，如果出于其它用途考考，本申请电池封口装置中的超声波设备的超声波处理宽度也可以更宽。
本申请的再一面公开了本申请的电池封口装置在聚合物锂离子电池制备中的应用。
本申请的再一面公开了一种聚合物锂离子电池的制备系统，该制备系统包括本申请的电池封口装置。
可以理解，本申请的聚合物锂离子电池制备系统，其关键在于采用本申请的电池封口装置，至于制备系统的其它组成部分可以参考现有技术，在此不作具体限定。
优选的，本申请的聚合物锂离子电池的制备系统，还包括采用本申请的封口方法在化成结束后进行二封封口。
需要说明的是，本申请的聚合物锂离子电池制备系统，由于采用本申请的电池封口装置或封口方法，在基本不改变现有电池制备流程的情况下，大大降低了由于电解液液珠的存在造成的熔胶效果不好等封装不良，在很大程度上提高了二封封装质量以及品质，大幅度降低了电池出现漏液的风险，并且延续了电池原有的各项电性能。
本申请的有益效果在于：
本申请的聚合物锂离子电池封口方法，预先采用超声雾化去除二封封口铝塑膜内层位置存留的电解液，然后在进行二封封口，避免了电解液存留对二封封口质量的影响，提高了电池二封的封装熔胶效果，提高了二封封装质量和品质，降低了电池出现漏液的风险，为制备高品质的聚合物锂离子电池奠定了基础。
附图说明
图1是本申请实施例中聚合物锂离子电池封口方法的超声波处理的位置示意图。
具体实施方式
生产过程中，二封封口铝塑膜内层位置肯定会残留电解液，现有电池公司在生产时一般不做特殊处理，或者仅仅是在封口时将封口机封头的温度调高、封口时间加长，以此提高封装熔胶效果，达到提高二封封装质量和品质的目的。但是，本申请的发明人发现，仅仅通过提高封头温度、加长封口时间，不能保证残留电解液在封口时完全消除；也就是说，尽管通过高温和长时间来提高熔胶效果，也无法保障达到预期的二封封装质量和品质。
基于以上研究和认识，本申请创造性的提出，在二封封口之前预先去除电解液，以避免其对二封封装质量和品质的影响。因此，本申请研发了一种改进的聚合物锂离子电池的封口方法，即，在进行二封封口前，对电池气袋侧的二封封口位置的铝塑膜进行超声波处理，通过超声波的震动将残留在二封封口的铝塑膜内层位置的电解液雾化、清除。
本申请的一种实现方式中，只需要在二封之前采用1.0-10.0MHZ的超声波处理3-8s即可，其余的封口参数和电池生产工艺都与现有技术相同。也就是说，本申请的封口方法，可以在不改变现有工艺的基础上，有效提高二封封装质量和品质，降低电池漏液的风险。并且，本申请的封口方法，仅仅是增加了3-8s的超声波处理时间，几乎不会影响电池生产效率；1.0-10.0MHZ的超声波设备也容易获得，相对于整个电池生产系统而言超声波设备并不昂贵，不会显著增加生产成本。因此，相对于提高封头温度、加长封口时间的方法而言，本申请的封口方法能够更有效保障去除存留的电解液，保障二封封装质量和品质；而且，不会影响电池生产效率，也不会显著增加生产成本。
下面通过具体实施例对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。
实施例
本例采用电芯型号604040P-1000mAh聚合物软包装锂离子电池进行试验。其中，正极采用钴酸锂、负极采用人造石墨、隔膜采用CELGARD聚丙烯PP隔膜、电解液采用EC/EMC/DEC普通型电解液，外包装铝塑膜采用DNP113型铝塑膜。
按照常规的聚合物锂离子电池电芯生产方法制备电芯604040P-1000mAh，包括正负极片制片，正极/隔膜/负极卷绕成卷芯，铝塑膜冲壳顶侧封封装，真空烘烤卷芯24h后注液，一封封口，常温陈化24h，然后进行常规的化成。
化成结束后，将电池分为A、B两组，对B组电池的气袋侧靠近电池主体10mm宽度范围内的二封封口位置的铝塑膜进行超声波处理，超声波频率控制在4MHZ，超声时间为5s，然后进行正常的二次封口。对A组电池不做处理，直接进行正常的二次封口。
其中，超声波处理的位置示意图如图1所示，图1中，1为气袋；2为超声波预处理以及二封边区域，即10mm宽度；3为一封边区域；4为顶侧封区域。即本例在现有封口装置的基础上，在二封封口的工位增加超声波设备，利用超声波设备产生的超声波对残留在二封封口的铝塑膜内层位置的电解液进行雾化、清除，然后再通过二封封口的工位进行二封封口。
从A、B两组中分别各挑选10pcs二封封边外观正常的电池留样，其它电池均按照正常的生产流程进行分容老化，完成最终的电池制作。
分别拆解A、B两组留样的各10pcs，测试其二封封口位置铝塑膜的封装拉力：另外，将其它制作完成的A、B两组电池进行满电(电压≥4.15V)常温(25℃±5℃)1年的储存，对比两组漏液的比例。
A、B两组留样电池二封封口位置铝塑膜的封装拉力测试结果如表1所示。
表1二封封口位置铝塑膜的封装拉力测试结果
A、B两组电池储存1年的漏液比例测试结果如表2所示。
表2漏液比例测试结果
| 组别 | 漏液比例(ppm) |
| A | 65.8 |
| B | 23.4 |
由以上A、B两组电池二封封装拉力的对比数据表1可以看出，采用超声波处理的二封封口的B组电池，其二封封口边铝塑膜拉力明显高于常规二封工艺的A组电池。另外，由以上A、B两组电池满电状态(电压≥4.15V)下常温(25℃±5℃)储存1年的漏液比例数据表2可以看出，采用超声波处理的二封封口的B组电池，其漏液比例也明显低于常温二封工艺的A组电池。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚合物锂离子电池的封口方法，其特征在于：包括在进行二封封口前，对电池气袋侧的二封封口位置的铝塑膜进行超声波处理，通过超声波的震动将残留在二封封口的铝塑膜内层位置的电解液雾化、清除，然后再进行所述二封封口。
2.根据权利要求1所述的封口方法，其特征在于：所述超声波的频率为1.0-10.0MHZ。
3.根据权利要求1所述的封口方法，其特征在于：所述超声波处理的时间为3-8s。
4.根据权利要求1-3任一项所述的封口方法，其特征在于：所述超声波处理的宽度不超过电池主体到电池气袋方向10mm宽度范围。
5.一种聚合物锂离子电池封口的装置，其特征在于：包括在二封封口的工位增加超声波设备，利用超声波设备产生的超声波对残留在二封封口的铝塑膜内层位置的电解液进行雾化、清除，然后再通过二封封口的工位进行二封封口。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述超声波设备的工作频率为1.0-10.0MHZ。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于：所述超声波设备的超声波处理宽度不超过电池主体到电池气袋方向10mm宽度范围。
8.根据权利要求5-7任一项所述的装置在聚合物锂离子电池制备中的应用。
9.一种聚合物锂离子电池的制备系统，其特征在于：所述制备系统包括权利要求5-7任一项所述的装置。
10.根据权利要求9所述的制备系统，其特征在于：还包括采用根据权利要求1-4任一项所述的封口方法在化成结束后进行二封封口。
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