CN111883849A - 一种软包锂离子电池电芯的干燥方法 - Google Patents

一种软包锂离子电池电芯的干燥方法 Download PDF

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曹勇
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Abstract

本发明公开了一种软包锂离子电池电芯的干燥方法，通过加热夹具对软包电芯接触式加热，通过导气口直接对单个软包电芯进行抽真空和充氮气操作，大大提升了干燥效率，缩短了软包电池干燥时间。另外，采用本方法可以减少软包电池生产设备投入，节约惰性气体消耗，降低能耗，减少碳排放。

Description

一种软包锂离子电池电芯的干燥方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种软包锂离子电池电芯的干燥方法。
背景技术
锂离子电池被誉为21世纪的“绿色化学能源”，在3C消费电子、动力电池、储能等许多领域得到了广泛应用。软包锂离子电池和传统钢壳、铝壳等锂离子电池相比，设计灵活，电芯外形可以任意形状，能量密度更大，电池的安全性更好，在发生安全问题时，软包锂离子电池一般会胀气裂开，不易发生爆炸。由于软包电池在设计和安全方面的优势，其市场份额不断提升。
如果电芯中水分含量偏高，会导致化成产气量偏大，电芯首效偏低。另外，电芯中水分含量偏高会引起电解液中锂盐LiPF6分解，产生HF，腐蚀集流体和破坏SEI膜，导致电芯胀气，影响电芯循环和安全性能。因此锂离子电池在生产过程中，对水分控制有着严格的要求，特别是高镍三元锂离子电池。
为了控制和降低锂离子电芯中的水分含量，一般采用真空烘箱设备，通过多次真空干燥和氮气干燥循环，来达到降低电芯中水分含量的目的。这种电芯干燥方式电芯加热和降温速度较慢，整个干燥过程耗时较长，一般需要24小时以上，造成电芯生产周期较长。采用真空烘箱干燥还需要较大的设备投入成本，生产过程中需要消耗大量的氮气。另外，采用真空烘箱进行干燥，对环境湿度有严格要求，烘箱出口需要处于湿度管控环境中，一般要求＜10％，维持低湿度环境需要一定的设备投入成本和较高的能耗成本。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种软包锂离子电池电芯的干燥方法。
本发明提出的一种软包锂离子电池电芯的干燥方法，包括以下步骤：
S1、将具有导气口的软包电芯放入加热夹具中夹紧，在一定温度下预热；
S2、将所述导气口分别与抽真空装置和充氮气装置连接；
S3、对软包电芯抽真空至一定压强，然后保压；
S4、对软包电芯充氮气至一定压强，然后保压；
S5、重复步骤S3至步骤S4的操作；
S6、将所述软包电芯冷却，即可。
优选地，所述软包电芯为完成侧封、顶封、一封的软包电芯，其包括电芯本体和包设在电芯主体外的气袋，所述导气口设在气袋外侧。
优选地，所述步骤S2中，导气口通过三通接口分别与抽真空装置和充氮气装置的管路接口连接，其中抽真空装置和充氮气装置的管路上分别设有阀门，用于单独控制抽真空装置管路和充氮气装置管路的开关。当抽真空时，抽真空装置管路上的阀门打开，充氮气装置管路上的阀门关闭，抽真空装置通过与导气口连接的管路对软包电芯进行抽真空；当充氮气时，抽真空装置管路上的阀门关闭，充氮气装置管路上的阀门打开，充氮气装置通过与导气口连接的管路对软包电芯进行充氮气。
优选地，所述步骤S3中，对软包电芯至压强为100-1000Pa，然后保压3-10min。
优选地，所述步骤S4中，对软包电芯充氮气至压强为98-100kPa，然后保压3-10min。
优选地，所述步骤S5中，重复操作的次数根据对干燥后电芯的水分含量要求确定；优选地，重复步骤S3至步骤S4的操作4-29次。
优选地，所述步骤S1中，在85-95℃预热30-90s。
优选地，所述步骤S1中，将具有导气口的软包电芯放入加热夹具中，施加一定压力夹紧，施加的压力为0.2-4.0kgf/cm2。
优选地，所述步骤S6中，将所述软包电芯冷却至45℃以下。
优选地，所述步骤S1至S6均在环境湿度小于50％的条件下进行操作。
优选地，所述步骤S2至S5中，软包电芯在加热夹具上维持夹紧状态，加热夹具维持保温状态，保温温度为85-95℃。
优选地，所述步骤S6中，先断开导气口与抽真空装置和充氮气装置的连接，然后冷却电芯，其中导气口断开连接的同时实现密封，使电芯内部和外部的空气隔绝。
优选地，所述加热夹具的材质为不锈钢或者铝。
优选地，所述加热夹具的加热方式为电加热或者液体回流加热。
本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种软包锂离子电芯的干燥方法，本方法通过加热夹具对软包电芯接触式加热，通过导气口直接对单个软包电芯进行抽真空和充氮气操作，大大提升了干燥效率，缩短了软包电池干燥时间。另外，采用本方法可以减少软包电池生产设备投入，节约惰性气体消耗，降低能耗，减少碳排放。
附图说明
图1为本发明的软包电芯干燥示意图，图中1-软包电芯；2-导气口；3-加热夹具。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种软包锂离子电池电芯的干燥方法，包括以下步骤：
S1、将完成侧封、顶封、一封的软包电芯(尺寸为10cm×30cm)放入不锈钢加热夹具中，施加300kgf的压力夹紧，在85℃预热60s，该软包电芯包括电芯本体和包设在电芯主体外的气袋，气袋外侧设有导气口；
S2、将导气口通过三通接口分别与抽真空装置和充氮气装置的管路接口连接；
S3、对软包电芯抽真空至200Pa，然后保压5min；
S4、对软包电芯充氮气至99kPa，然后保压5min；
S5、重复步骤S3至步骤S4的操作15次；
S6、断开导气口与抽真空装置和充氮气装置的连接，同时密封导气口，取下软包电芯，冷却至45℃，即可。
其中，步骤S1至S6均在环境湿度小于50％的条件下进行操作；步骤S2至S5中，软包电芯在加热夹具上维持夹紧状态，加热夹具维持在85±3℃的保温状态。
对比例1
传统的软包锂离子电池电芯的干燥方法，包括以下步骤：
S1、将完成侧封、顶封的软包电芯放入真空干燥箱中，在85℃预热2h；
S2、对真空烘箱抽真空至200Pa，然后保压30分钟；
S3、对真空烘箱充氮气至99kPa，然后保压30分钟；
S4、重复步骤S3至步骤S4的操作15次；
S5、取出软包电芯，冷却至45℃，即可。
采用同一批次的软包电芯，分别用实施例1和对比例1的干燥方法进行干燥处理，记录干燥时间；干燥完毕后，使用卡尔费休水分测定仪对实施例1和对比例1干燥后的软包电芯进行水分含量测定，结果如表1所示：
表1水分含量测定结果
序号 实施例1 对比例1
水分含量(ppm) 86 89
干燥时间(h) 3 24
从表1可以看出，采用本发明方法烘烤软包锂离子电芯，干燥效果相近水的情况下，可以大大缩短干燥时间，提高干燥效率。
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发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将具有导气口的软包电芯放入加热夹具中夹紧，在一定温度下预热；
S2、将所述导气口分别与抽真空装置和充氮气装置连接；
S3、对软包电芯抽真空至一定压强，然后保压；
S4、对软包电芯充氮气至一定压强，然后保压；
S5、重复步骤S3至步骤S4的操作；
S6、将所述软包电芯冷却，即可。
2.根据权利要求1所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述软包电芯为完成侧封、顶封、一封的软包电芯，其包括电芯本体和包设在电芯主体外的气袋，所述导气口设在气袋外侧。
3.根据权利要求1或2所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述步骤S2中，导气口通过三通接口分别与抽真空装置和充氮气装置的管路接口连接，其中抽真空装置和充氮气装置的管路上分别设有阀门，用于单独控制抽真空装置管路和充氮气装置管路的开关。
4.根据权利要求1-3任一项所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述步骤S3中，对软包电芯抽真空至压强为100-1000Pa，然后保压3-10min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述步骤S4中，对软包电芯充氮气至压强为98-100kPa，然后保压3-10min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述步骤S5中，重复步骤S3至步骤S4的操作4-29次。
7.根据权利要求1-6任一项所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述步骤S1中，在85-95℃预热30-90s。
8.根据权利要求1-7任一项所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述步骤S1中，将具有导气口的软包电芯放入加热夹具中，施加一定压力夹紧，施加的压力为0.2-4.0kgf/cm2。
9.根据权利要求1-8任一项所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述步骤S6中，将所述软包电芯冷却至45℃以下。
10.根据权利要求1-9任一项所述的软包锂离子电池电芯的干燥方法，其特征在于，所述步骤S1至S6均在环境湿度小于50％的条件下进行操作。
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