CN112186258A - 一种锂离子电池陈化装置及陈化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池陈化装置及陈化方法，锂离子电池陈化装置包括陈化架、转动结构、陈化盘及传动结构，所述陈化盘通过转动结构可上下转动地连接在所述陈化架上，所述传动结构与所述转动结构连接，所述陈化盘可以转动结构为中心轴在竖直平面内上下转动。使用上述锂离子电池陈化装置进行电池陈化时，将注液封口后的电池放置于陈化盘上，通过电机控制转动结构，使陈化盘上下循环摆动，加速电池内的电解液的迁移，快速地浸润叠芯，渗透到正负极隔膜空隙中，大大缩短电池陈化时间。

Description

一种锂离子电池陈化装置及陈化方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池陈化装置及陈化方法。

背景技术

由于锂离子电池具有较高的能量密度、且无记忆效应、循环寿命长等特点，目前已经被广泛应用于各种移动供电设备上，包括消费类电子产品、新能源汽车以及储能设备等。

在锂离子电池的生产过程中有多个复杂且周期长的工序，其中一个工序是将电解液注入叠芯后需要将电池进行陈化静置，使电解液充分进入到活性物质和隔膜的孔隙中，保证正极-隔膜-负极有着良好的浸润界面，在充放电时，锂离子能顺畅地穿梭。现有的技术方案一般是让电池“竖立”放在陈化盒中，电解液通过毛细作用进入到叠芯的空隙中。对于宽度较大的电芯来说，电解液迁移距离会很远，且由于重力作用，靠近电芯顶部区域吸收缓慢，因此宽度大的电芯所需要的陈化时间更长，通常陈化时间为24～48h。采用这种陈化方式浸润所需要的工序耗时较长，生产成本较高。

为加快电解液的迁移速度，提高电池陈化效率，现有技术中通常还会采用振动的方式加速电解液在电芯内部的扩散。这种方法可以加速陈化过程，但是也只适用于消费类小容量电池，同时所采用的振动陈化方式也会使电芯表面铝塑膜发生磨损，产生外观不良甚至表面角裂漏液，引起安全事故。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子电池陈化装置及陈化方法，其能够缩短锂离子电池注液后陈化时间，提高锂离子电池的生产效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种锂离子电池陈化装置，其包括陈化架、转动结构、陈化盘及传动结构，所述陈化盘通过转动结构可上下转动地连接在所述陈化架上，所述传动结构与所述转动结构连接，所述陈化盘可以转动结构为中心轴在竖直平面内上下转动。

上述锂离子电池陈化装置在使用时，将注液封口后的电池放置于陈化盘上，通过电机控制传动结构及转动结构，使陈化盘沿中心上下循环摆动，加速电池内的电解液的迁移，快速地浸润叠芯，渗透到正负极隔膜空隙中，大大缩短电池陈化时间。

作为本发明的改进，所述转动结构为气胀轴，所述陈化盘通过气胀轴可转动地固定在所述陈化架上。

进一步，所述陈化盘内设有电池放置板，所述电池放置板包括斜板和支撑架。

进一步，所述支撑架通过连接轴可转动地连接于所述斜板的一端；可以通过调整支撑架，调节斜板与所述陈化盘之间的角度。优选的，所述斜板与所述陈化盘底面的角度为0°～60°。

进一步，所述陈化盘内部底面上设有卡扣，所述卡扣可以固定支撑架，防止电池放置板移动。可以根据所需调整的斜板与陈化盘之间的角度，设置卡扣的数量及位置。

作为另一种改进，所述陈化盘内部底面设有防滑层，所述防滑层为硅胶防滑层或为粗糙纹路面。防滑层可以防止电池放置板在所述陈化盘上移动。

进一步，所述电池放置板上设有电池放置槽。优选的，所述电池放置板和所述电池放置槽为一体式。

进一步，所述电池放置槽包括底板和环绕在底板上方四周的挡板；所述电池放置槽一侧挡板开设有极耳槽，用于固定电池极耳，防止电池在电池放置槽内移动。

进一步，所述电池放置槽的一侧开设有取件口，便于向电池放置槽内放取电池操作。

进一步，所述底板上设有保护层。优选的，所述保护层为一层铁氟龙或硅胶软垫或泡棉。

一种锂离子电池陈化方法，包括以下步骤：

(1)调整支撑架，使电池放置板与陈化盘底面夹角至0°～60°，将注液封口的电池放置于电池放置槽中；

(2)将步骤(1)中装好电池的陈化盘移动至陈化架上，使用所述气胀轴连接固定陈化架和陈化盘；

(3)调节设置陈化架上下转动角速度为1°～10°/s，陈化盘上下转动时与水平面最大夹角为15°～30°，陈化至电池性能达到相应要求。

综上所述，采用上述本发明提供的一种锂离子电池陈化装置和陈化方法，可使电池在陈化时处于“摇椅式”运动状态，加速正负极材料和隔膜对电解液的吸收，同时采用电芯斜面放置结构，使电解液与叠芯能够长时间全面浸泡接触，缩短电解液迁移距离，进而缩短陈化时间，可使正常陈化工艺时间由24～48h缩短为4～12h，大大提高陈化效率。

附图说明

图1是本发明中电池陈化装置的整体结构示意图；

图2是本发明中电池放置板的结构示意图；

图3是本发明中电池放置槽的结构示意图；

图4是本发明中陈化盘的结构示意图；

图中标记：1-陈化架、2-气胀轴、3-陈化盘、31-卡扣、4-电池放置板、41-斜板、42-支撑架、43-连接轴、5-电池放置槽、51-底板、52-挡板、53-极耳槽、54-取件口、6-齿轮传动结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作详细说明。为了叙述方便，下文中所称的“上”“下”“左”“右”与附图本身的上、下、左、右方向一致，但不对本实用新型的结构起限定作用。

以下为锂离子电池陈化装置的具体实施例。

如图1所示，锂离子电池陈化装置，其包括陈化架1、转动结构、两层陈化盘3及传动结构，所述转动结构为气胀轴2，所述传动结构为设于所述陈化架1一侧且与所述气胀轴2连接的齿轮传动结构6，所述陈化盘3通过气胀轴2可转动地固定在所述陈化架1上，所述陈化盘3可以气胀轴2为中心轴上下摆动。所述陈化盘3内设有两排电池放置板4。所述电池放置板4包括斜板41和支撑架42。每个电池放置板4上设有四个电池放置槽5。

如图2所示，所述支撑架42通过连接轴43可转动地连接于所述斜板41的一端；所述斜板41的另一端通过连接轴43固定于所述陈化盘3上；可以通过调节支撑架42调整电池放置板4与陈化盘3底面的角度。所述电池放置板4与所述陈化盘3底面的角度可调节范围为0°～60°。电池放置板4设置成斜面，有利于电解液可以更快速浸润电芯。

如图3所示，所述电池放置槽5包括底板51和环绕在底板51上方的挡板52；所述电池放置槽5一侧挡板52开设有两个极耳槽53，用于固定电池极耳，防止电池在电池放置槽5内移动。所述电池放置槽5上和所述极耳槽53相邻的一侧开设有取件口54。所述底板51上设有一层铁氟龙保护层。

如图4所示，所述陈化盘3内部底面设有阵列排布的8排卡扣31，所述卡扣31可以固定支撑架42，防止电池放置板4移动。

将注液封口后的电池放置于电池放置板4上的电池放置槽5内，然后将装有电池的电池放置板4放于陈化盘3内，通过气胀轴2将陈化盘3固定于陈化架1上，启动电机控制齿轮传动结构6并带动气胀轴2，使陈化盘3以气胀轴2为中心上下循环摆动，加速电池内的电解液的迁移，快速地浸润叠芯，渗透到正负极隔膜空隙中，大大缩短电池陈化时间。

以下为锂离子电池陈化方法的具体实施例。

本发明的锂离子电池陈化方法实施例中以厚度*宽度*高度＝14mm*204mm*309mm的单体100Ah大尺寸聚合物软包型锂离子电池作为实例，此型号锂离子电池表面积大，宽度较宽，电解液在陈化过程中迁移路径长，一般陈化时间需在48h以上。

实施例1

(1)调整支撑架42，使电池放置板4与陈化盘3底面夹角为60°，将注液封口的电池放置于电池放置槽5中；

(2)将步骤(1)中装好电池的陈化盘3移动至陈化架1上，使用气胀轴2连接固定陈化架1和陈化盘3；

(3)调节设置陈化架1上下转动角速度为1°/s，陈化盘3上下转动时与水平面最大夹角为15°，陈化时间为8h。

将陈化结束的实施例1电池立即进行后工序生产，得到实施例1电池样品C1。

实施例2

(1)调整支撑架42，使电池放置板4与陈化盘3底面夹角为45°，将注液封口的电池放置于电池放置槽5中；

(2)将步骤(1)中装好电池的陈化盘3移动至陈化架1上，使用气胀轴2连接固定陈化架1和陈化盘3；

(3)调节设置陈化架1上下转动角速度为5°/s，陈化盘3上下转动时与水平面最大夹角为30°，陈化时间为8h。

将陈化结束的实施例2电池立即进行后工序生产，得到实施例1电池样品C2。

实施例3

(1)调整支撑架42，使电池放置板4与陈化盘3底面夹角为30°，将注液封口的电池放置于电池放置槽5中；

(2)将步骤(1)中装好电池的陈化盘3移动至陈化架1上，使用气胀轴2连接固定陈化架1和陈化盘3；

(3)调节设置陈化架1上下转动角速度为5°/s，陈化盘3上下转动时与水平面最大夹角为30°，陈化时间为8h。

将陈化结束的实施例3电池立即进行后工序生产，得到实施例1电池样品C3。

实施例4

(1)调整支撑架42，使电池放置板4与陈化盘3底面夹角为15°，将注液封口的电池放置于电池放置槽5中；

(2)将步骤(1)中装好电池的陈化盘3移动至陈化架1上，使用气胀轴2连接固定陈化架1和陈化盘3；

(3)调节设置陈化架1上下转动角速度为10°/s，陈化盘3上下转动时与水平面最大夹角为15°，陈化时间为6h。

将陈化结束的实施例4电池立即进行后工序生产，得到实施例1电池样品C4。

对比例1

按常规工艺注液后放置在静置框中竖立90°陈化静置48h，将陈化结束的对比例1电池立即进行后工序生产，得到对比例1电池样品C5。

将陈化结束的各样品电池立即进行充放电循环性能测试，结果见表1。可以看出，使用本发明提供的锂离子电池陈化装置及陈化方法的各实施例电池表现出与常规工艺静置48h的电池一致的电化学循环性能，充分说明本发明提供的陈化装置及陈化方法可以有效缩短陈化工艺时间，提高锂离子电池生产效率。

表1锂离子电池性能测试对比表

本发明中所述的锂离子动力电池的种类不做限制，还可以应用于包括圆柱形锂离子电池、方形铝壳锂离子电池，所有的这些均包含在本申请的范围内。

上面结合具体实施方式对本发明作了详细的说明。但是，本发明并不限于上面所描述的内容。在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本发明构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：其包括陈化架、转动结构、陈化盘及传动结构，所述陈化盘通过转动结构可上下转动地连接在所述陈化架上，所述传动结构与所述转动结构连接。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：所述转动结构为气胀轴，所述陈化盘通过气胀轴可转动地连接在所述陈化架上。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：所述陈化盘内设有电池放置板，所述电池放置板包括斜板和支撑架，所述支撑架通过连接轴连接于所述斜板的一端。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：所述陈化盘内部底面上设有卡扣。

5.根据权利要求3所述的一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：所述陈化盘内部底面设有防滑层。

6.根据权利要求3～5任意一项所述的一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：所述电池放置板上设有电池放置槽。

7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：所述电池放置槽包括底板和环绕在底板上方四周的挡板；所述电池放置槽一侧挡板开设有极耳槽。

8.根据权利要求6所述的一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：所述电池放置槽的一侧开设有取件口。

9.根据权利要求7所述的一种锂离子电池陈化装置，其特征在于：所述底板上设有保护层，所述保护层为一层铁氟龙或硅胶软垫或泡棉。

10.一种锂离子电池陈化方法，其使用如权利要求3～9任意一项所述的锂离子电池陈化装置，其特征在于，包括以下步骤：

(1)调整支撑架，使电池放置板与陈化盘底面夹角至0°～60°，将注液封口的电池放置于电池放置槽中；

(2)将步骤(1)中装好电池的陈化盘移动至陈化架上，使用所述气胀轴连接固定陈化架和陈化盘；

(3)调节设置陈化架上下转动角速度为1°～10°/s，陈化盘上下转动时与水平面最大夹角为15°～30°，陈化至电池性能达到相应要求。

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