CN112366357A - 一种软包锂电池的辊压除气方法 - Google Patents

一种软包锂电池的辊压除气方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软包锂电池的辊压除气方法，包括将锂电池进行常温浸润的步骤；将锂电池进行第一次抽空前辊压、第一次抽空和抽空后辊压的步骤；对锂电池进行预充电，再进行高温老化和常温冷却的步骤；以及将锂电池进行第二次抽空前辊压、第二次抽空和抽空后辊压，最终进行化成的步骤；本发明的一种软包锂电池的辊压除气方法，通过再抽空工序的前后增加抽空前辊压和抽空后辊压两个工序，相比较现有技术直接抽气的方法，可以使得抽气的效果最大化，使得辊压除气后的软包锂电池不存在气泡；在使用过程中不会因为气泡产生黑斑异常，延长锂电池的使用寿命；同时降低锂电池的自放电能力。

Description

一种软包锂电池的辊压除气方法
技术领域
本发明涉及软包锂电池生产工艺，尤其是一种软包锂电池的辊压除气方法。
背景技术
锂电池由于其比能量高，储存时间长，体积小以及循环使用次数多等特性，广泛运用在电动汽车等多个领域；在锂电池出厂之前，需要进行首次充放电，而在首次充放电的过程中会释放出氢气、乙烯、一氧化碳等气体，严重影响锂电池的使用，所以在出厂之前需要进行除气处理，市场上所使用的除气方法，主要通过在密闭腔体内多次抽空的方法进行除气；其不足之处在于，抽空后仍然会有少量的气泡存在，影响锂电池的正常使用；除此之外，存在的气泡可能在使用过程中会导致黑斑，缩短使用锂电池的使用寿命。例如，中国专利文献上公开的锂电池芯的除气方法，其公开号CN109148787A，其包含步骤：提供一锂电池芯，锂电池芯包含有一密封袋，密封袋的外侧设有一除气管且除气管的一端连通密封袋内部空间，密封袋内填充有一电解液且密封袋内容纳有一余气。对密封袋的外侧提供负压使密封袋膨胀且使密封袋内压力降低而令部分的电解液汽化，余气自液态的电解液中浮出分离而且与气态的电解液混合为一混合气体；但是其不足之处在于，在密闭空间内抽气的方式仍然会有少部分的气体残留，严重影响锂电池的使用，并缩短使用寿命。
发明内容
本发明是为了克服现有技术软包锂电池除气不完全，在使用时容易产生黑斑异常的问题，提供一种提升抽空的除气效果，解决因气泡导致的黑斑异常的软包锂电池除气辊压方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种软包锂电池的辊压除气方法，该方法包括以下步骤：
第一步，对电芯注液后的锂电池在20至30摄氏度的条件下静置，静置完成后，通过辊压装置对锂电池进行抽空前辊压，将锂电池放入密闭的腔体内，刺破锂电池的气囊，通过抽气设备对腔体进行第一次抽气，完成后将锂电池的气囊封口，取出锂电池，通过辊压装置对锂电池进行抽空后辊压；
第二步，对锂电池进行预充电，充电至50%SOC，充电完成后在30至40摄氏度的环境里静置，静置完成后，在20至30摄氏度的环境下静置冷却；
第三步，对静置冷却后的锂电池通过辊压装置进行第二次抽空前辊压，将锂电池放入密闭的腔体内，刺破锂电池气囊，对腔体进行第二次抽气，完成后将锂电池气囊封口，取出锂电池，通过辊压装置对锂电池进行第二次抽空后辊压；
第四步，使用恒流恒压电源对锂电池进行充电，充电完成后，将锂电池恒流放电，再使用恒流恒压电源对锂电池进行充电；
本发明在常规的锂电池除气方法的基础上，在进行抽空工序的前后都使用辊压装置进行辊压，抽空前的辊压，将电池内芯里面的气泡由一侧赶向另一侧，将气泡都集中在一侧，在抽空工序中，刺破气泡集中一侧的锂电池气囊，使得抽空阶段的除气更加彻底，残留的气泡更少，并且没有明显的大气泡，在抽空后进行抽空后辊压，可以将电池电芯内参与的小气泡彻底排出；相比较现有技术直接抽气的方法，可以使得抽气的效果最大化，消除出厂时的内部气泡，解决锂电池因气泡导致的黑斑异常，延长锂电池的使用寿命。
作为优选，第四步充电完成后，将锂电池在20至30摄氏度条件下静置20~30个小时，并在20至30摄氏度条件下进行测试锂电池开路电压，测试完成后，再在相同的温度条件下静置40~55小时，并在相同的温度条件下测试锂电池的开路电压；通过两次开路电压的测量，通过静置的时间差和电压差，得到锂电池自放电能力的K值，也可以与现有技术除气后的锂电池进行对比，明确经过辊压工序对锂电池的自放电能力的减弱效果。
作为优选，所述的辊压装置包括左辊轮和右辊轮，所述的左辊轮固定在左辊轮架上，所述的右辊轮固定在右辊轮架上，所述左辊轮和右辊轮对称设置在锂电池宽度方向的两侧；通过左辊轮和右辊轮对锂电池进行辊压，左、右辊轮之间存在一定的间隙，将锂电池通过左、右辊轮之间的间隙，完成对锂电池的辊压工作。
作为优选，所述的左辊轮架上设有左推杆，所述的右辊轮架上设有右推杆，所述的左推杆和右推杆上均设有相同的齿条，两侧的齿条之间设有齿轮，所述的左推杆和右推杆通过齿轮齿条传动连接；直接设置一定的间隙，而不能够调整间隙，可能不适用于多种不同规格的锂电池，使用齿轮连接左、右辊轮架，在推动其中一个辊轮的时候，可以将另一个滚轮架也同时推动，可以通过推动滚轮架来调整辊轮之间的间隙，从而使得机构适用于多种不同规格的锂电池。
作为优选，所述的齿轮连接电机；通过电机来驱动齿轮，从而调整左、右辊轮之间的间隙，不需要人工进行调整，方便使用。
作为优选，所述的左辊轮架上连接设有气缸；通过气缸来推动左滚轮架，右滚轮架在齿轮的作用下也向内移动，从而调整左、右辊轮之间的间隙，不需要人工进行调整，也可以先将锂电池放置在中间，再启动气缸，控制作用在锂电池包上的压紧力，方便工作人员的使用。
作为优选，所述第二步的预充电，使用0.01C、0.05C和0.1C逐渐升高的电流对锂电池进行充电；锂电池不进行预充电，会带来很多方面的隐患，如保护板失效、长时间放置的自放电率高等，当电池过放会导致活性物质的恢复困难，所以需要用逐渐升高的小电流充到2.5V至3.0V，再进行后续的加工，可以有效解决使用过程中过放电池的充电问题。
作为优选，所述第四步的充电，使用0.3C的恒流恒压电源充电至4.2V，所述放电使用0.3C恒流放电至2.7V；第四步就是锂电池的化成工艺，可以使电池中活性物质借助于第一次充电转化成具有正常电化学作用的物质；并且使得锂电池的负极形成有效的钝化膜或SEI膜，而为了使负极碳材料表面形成均匀的SEI膜，通常采用阶梯式充放电的方法，也可以进行多次充放循环，来达到稳定电源的目的。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）辊压除气后的锂电池不存在气泡；（2）使用过程中不会因为气泡产生黑斑异常；（3）降低锂电池的自放电能力。
附图说明
图1是一种软包锂电池的辊压除气方法的工艺流程图；
图2是辊压装置的一种结构示意图；
图3是实施例1滚压装置的一种俯视图；
图4是本发明的除气效果图。
1，电芯；2，锂电池；3，辊压装置；4，腔体；5，左辊轮；6，右辊轮；7，左辊轮架；8，左辊轮架；9，左推杆；10，右推杆；11，齿条；12，齿轮；13，气缸；14，抽气设备。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图对本发明的实施方式进行进一步的说明。
实施例1
如图1所示的实施例1中，一种软包锂电池的辊压除气方法，电芯1注液后，在25摄氏度的温度下搁置45个小时，促使电解液渗透至电极涂层内部，同时电芯内部形成许多大大小小的气泡，电芯浸润后，通过辊压装置3对锂电池2进行抽空前辊压，将锂电池放入密闭的腔体4内，刺破锂电池气囊，通过抽气设备14对腔体进行第一次抽气，通过减少抽出腔体内气体将电池内的气泡排出，完成后将锂电池气囊封口，取出锂电池，通过辊压装置对锂电池进行抽空后辊压；再对锂电池进行预充电，使用0.01c、0.05c、0.1C逐渐升高的电流进行充电，充电至3.8V达到50%SOC，从而激活电芯，电芯预充电完成后，在35摄氏度的温度下搁置25个小时，促使SEI膜进行重整，然后在常温冷却；电芯预化成后内部会再次产生气体，通过辊压装置对锂电池进行第二次的抽空前辊压，将锂电池放入密闭的腔体内，刺破锂电池气囊，对腔体进行第二次抽气，通过减少抽出腔体内气体将电池内的气泡排出，完成后将锂电池气囊封口，取出锂电池，通过辊压装置对锂电池进行第二次抽空后辊压；如图4所示，锂电池内部几乎不存在气泡；再使用0.3C的恒流恒压电源将锂电池充电至4.2V，然后进行0.3C的恒流放电步骤，将电压降至2.7V，再使用0.3C恒流恒压电源将锂电池充电至4.2V，完成锂电池的化成工序，将锂电池在25摄氏度的条件下搁置24小时，在相同的温度下测量锂电池的开路电压；再将锂电池在25摄氏度的条件下搁置48小时，并在相同的温度下测量锂电池的开路电压，计算衡量锂电池自放电能力的数值K，从而得到准确的锂电池自放电能力的数值。
所使用的辊压装置，如图2所示，包括左辊轮5和右辊轮6，所述的左辊轮固定在左辊轮架7上，所述的右辊轮固定在右辊轮架8上，所述左辊轮和右辊轮对称设置在锂电池宽度方向的两侧，如图3所示，所述的左辊轮架上设有左推杆9，所述的右辊轮架上设有右推杆10，所述的左推杆和右推杆上均设有相同的齿条11，两侧的齿条之间设有齿轮12，所述的左推杆和右推杆通过齿轮齿条传动连接，所述的左辊轮架上连接设有气缸13。
辊压装置使用时，将锂电池三边固定并放置在左辊轮和右滚轮中间，气缸推动左辊轮架，并通过齿轮和齿条带动右辊轮架，使得左辊轮和右辊轮能够压住锂电池，气缸可以用于控制作用在锂电池表面的力，最后移动整个辊压装置，从电池的一侧滚向另一侧，完成辊压步骤；抽空前的辊压，左右两个辊轮以一定的间隙和压力压住锂电池，将锂电池内部的气泡从一侧赶向另一侧，使大部分气泡集中在一侧，少部分挤出到锂电池的气囊中，这样促使在下一步抽空环节除气效果最大化；抽空后的辊压，左右两个辊轮以一定的间隙和压力压住锂电池，将锂电池内部的气泡从一侧赶向另一侧，使残留在电池内的少量小气泡挤出，从而使得锂电池内没有气泡。

Claims (8)

1.一种软包锂电池的辊压除气方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
第一步，对电芯（1）注液后的锂电池（2）在20至30摄氏度的条件下静置，静置完成后，通过辊压装置（3）对锂电池进行抽空前辊压，将锂电池放入密闭的腔体（4）内，刺破锂电池的气囊，通过抽气设备（14）对腔体进行第一次抽气，完成后将锂电池的气囊封口，取出锂电池，通过辊压装置对锂电池进行抽空后辊压；
第二步，对锂电池进行预充电，充电至50%SOC，充电完成后在30至40摄氏度的环境里静置，静置完成后，在20至30摄氏度的环境下静置冷却；
第三步，对静置冷却后的锂电池通过辊压装置进行第二次抽空前辊压，将锂电池放入密闭的腔体内，刺破锂电池气囊，对腔体进行第二次抽气，完成后将锂电池气囊封口，取出锂电池，通过辊压装置对锂电池进行第二次抽空后辊压；
第四步，使用恒流恒压电源对锂电池进行充电，充电完成后，将锂电池恒流放电，再使用恒流恒压电源对锂电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的一种软包锂电池的辊压除气方法，其特征是，第四步充电完成后，将锂电池在20至30摄氏度条件下静置20~30个小时，并在20至30摄氏度条件下进行测试锂电池开路电压，测试完成后，再在相同的温度条件下静置40~55小时，并在相同的温度条件下测试锂电池的开路电压。
3.根据权利要求1所述的一种软包锂电池的辊压除气方法，其特征是，所述的辊压装置包括左辊轮（5）和右辊轮（6），所述的左辊轮固定在左辊轮架（7）上，所述的右辊轮固定在右辊轮架（8）上，所述左辊轮和右辊轮对称设置在锂电池宽度方向的两侧。
4.根据权利要求3所述的一种软包锂电池的辊压除气方法，其特征是，所述的左辊轮架上设有左推杆（9），所述的右辊轮架上设有右推杆（10），所述的左推杆和右推杆上均设有相同的齿条（11），两侧的齿条之间设有齿轮（12），所述的左推杆和右推杆通过齿条、齿轮传动连接。
5.根据权利要求4所述的一种软包锂电池的辊压除气方法，其特征是，所述的齿轮连接电机。
6.根据权利要求4所述的一种软包锂电池的辊压除气方法，其特征是，所述的左辊轮架上连接设有气缸（13）。
7.根据权利要求1所述的一种软包锂电池的辊压除气方法，其特征是，所述第二步的预充电，使用0.01C、0.05C和0.1C逐渐升高的电流对锂电池进行充电。
8.根据权利要求1所述的一种软包锂电池的辊压除气方法，其特征是，所述第四步的充电，使用0.3C的恒流恒压电源充电至4.2V，所述放电使用0.3C恒流放电至2.7V。
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