CN112821017A - 一种锂离子电池的注液方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种锂离子电池的注液方法，包括：S1：对电池壳体内部抽真空至真空度为‑90kpa～‑95kpa并保持第一预设时间，S2：向电池壳体内注入电解液，S3：对电池壳体内部加压至电池壳体内达到预设压力并保持第二预设时间，以使电池壳体膨胀产生弹性形变，S4：对电池壳体泄压，S5：对电池壳体内部依次进行抽真空、破真空、加压及泄压，并重复至少两次，S6：对电池壳体内部加压以使电池壳体内压力至450kpa～550kpa并保持第三预设时间，S7：对电池壳体泄压，完成注液。通过使电池壳体膨胀产生弹性形变，能够增大电池壳体内壁与卷芯之间的间隙，加快电解液浸润卷芯，提高注液效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的注液方法。
背景技术
锂离子电池一般包括电池壳体和容纳在电池壳体内的电芯和电解液，电芯包括正极、负极和位于正极和负极之间的隔膜，电解液在锂离子电池正极和负极之间起到传导作用，在电池充放电过程中作为锂离子电流传送介质，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。
因此，在锂离子电池的生产过程中，注液是非常重要的工艺操作，在电池装配完成后，向电池内注入电解液，并对注液后的电池进行静置，方可使电解液充分浸润电池的正极、负极和隔膜。但是，由于锂离子电池高能量密度高容量的需求，电芯卷绕的越来越紧，电芯内化学物质增多，空间缩小，采用普通的注液方法，电解液渗透较慢，从而导致注液耗时较长。
因此，亟需一种锂离子电池的注液方法，以提高锂离子电池的注液效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池的注液方法，以提高锂离子电池的注液效率。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种锂离子电池的注液方法，包括下列步骤：
S1：对电池壳体内部抽真空至真空度为-90kpa～-95kpa并保持第一预设时间；
S2：向所述电池壳体内注入电解液；
S3：对所述电池壳体内部加压至所述电池壳体内达到预设压力并保持第二预设时间，以使所述电池壳体膨胀产生弹性形变；
S4：对所述电池壳体泄压；
S5：对所述电池壳体内部依次进行抽真空、破真空、加压及泄压，并重复至少两次；
S6：对所述电池壳体内部加压以使所述电池壳体内压力至450kpa～550kpa并保持第三预设时间；
S7：对所述电池壳体泄压，完成注液。
进一步地，所述电池壳体的材质为铝，在S3中,所述电池壳体内压力达到预设压力的时间和所述第二预设时间之和为200S且所述预设压力为1000kpa～1100kpa。
进一步地，在S5中，所述抽真空为对所述电池壳体内部抽真空至真空度为-90kpa～-95kpa并保持第四预设时间，所述加压为对所述电池壳体内部加压以使所述电池壳体内压力至450kpa～550kpa并保持第五预设时间，所述预设压力大于550kpa。
进一步地，在S5中，所述抽真空的时间为150S，所述破真空的时间为100S，所述加压的时间为200S，所述泄压的时间为100S。
进一步地，在S1中，所述电池壳体内压力至-90kpa～-95kpa的时间和第一预设时间之和为155S。
进一步地，在S4中，向所述电池壳体内部通入大气的时间为100S。
进一步地，在S6中，所述电池壳体内压力至450kpa～550kpa的时间和第三预设时间之和为200S。
进一步地，在S7中，向所述电池壳体内部通入大气的时间为100S。
进一步地，所述锂离子电池的注液方法还包括在S1之前将所述电池壳体置于电池夹具内，所述电池夹具有容纳所述电池壳体的第一内腔，所述电池壳体的至少部分外周面和所述电池夹具与所述第一内腔对应的内壁之间具有间隙。
进一步地，所述电池夹具还具有位于所述第一内腔上下两侧且均与所述第一内腔分别连通的第二内腔和第三内腔，所述电池壳体的外周面抵接于所述电池夹具与所述第二内腔和所述第三内腔对应的内壁。
本发明的有益效果为：
本发明提出的锂离子电池的注液方法，包括依次在S1中对电池壳体内部抽真空至真空度为-90kpa～-95kpa并保持第一预设时间；在S2中向电池壳体内注入电解液；在S3中对电池壳体内部加压至电池壳体内达到预设压力并保持第二预设时间，以使电池壳体膨胀产生弹性形变；在S4中对电池壳体泄压；在S5中对电池壳体内部依次进行抽真空、破真空、加压及泄压，并重复至少两次；在S6中对电池壳体内部加压以使电池壳体内压力至450kpa～550kpa并保持第三预设时间；在S7中对电池壳体泄压，完成注液。在此设置之下，在S3中，因为电池壳体膨胀，而使电池壳体的内壁与卷芯之间的间隙增大，可有效提升电解液浸润卷芯的速率，提高注液效率，从而缩短电池生产周期，降低生产制造成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的锂离子电池的注液方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的锂离子电池和电池夹具的装配示意图。
图中：
1、电池壳体；
2、电池夹具；21、第一内腔。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本实施例提供一种锂离子电池的注液方法，包括以下步骤：S1：对电池壳体1内部抽真空至真空度为-90kpa～-95kpa并保持第一预设时间；S2：向电池壳体1内注入电解液；S3：对电池壳体1内部加压至电池壳体1内达到预设压力并保持第二预设时间，以使电池壳体1膨胀产生弹性形变；S4：对电池壳体1泄压；S5：对电池壳体1内部依次进行抽真空、破真空、加压及泄压，并重复至少两次；S6：对电池壳体1内部加压以使电池壳体1内压力至450kpa～550kpa并保持第三预设时间；S7：对电池壳体1泄压，完成注液。具体地，在S1中对电池壳体1内部抽真空，其真空度可以为-90kpa、-91kpa、-92kpa、-93kpa、-94kpa、-95kpa等等，而在本实施例中，优选地，对电池壳体1内部抽真空至真空度为-95kpa。同样地，在S6中对电池壳体1内部加压，其压力值可以为450kpa、480kpa、510kpa、550kpa等等，而在本实施例中，优选地，对电池壳体1内部加压以使电池壳体1内压力至500kpa。
通过S1可以使电池壳体1内部保持较高的真空，而后再利用电池壳体1内部和外部的压差，可以更容易地将电解液注入电池壳体1内部，而当电池壳体1内部已经存在电解液后，最重要的则是使电池壳体1内部的电解液充分浸润电芯。一般是通过对注液后的电池进行静置，以完成前述浸润，具体地，可以通过延长静置的时间，以保证电解液能充分的浸润电芯，但是电池长时间暴露于空气中，会吸收大量的水分和杂质，进而影响电池的安全性和电化学性能。因此，在本实施例中，通过向电池壳体1内部通入高正压，以使电池壳体1膨胀产生弹性变形，从而增大电池壳体1内壁与卷芯之间的间隙，这不仅可以降低向电池壳体1内部注入电解液的难度，还可以缩短电解液浸润电芯的时间，从而有效提高注液效率。
另外，在S1中，电池壳体1内压力至-90kpa～-95kpa的时间和第一预设时间之和为155S。即其真空值不宜过高，保持真空的时间也不宜过长，以防止电池壳体1发生朝向其内部方向的变形，即发生导致电池壳体1内部体积变小的变形，而导致电解液注入过程变得困难。
在本实例中，电池壳体1的材质为铝，以铝壳替代传统的钢壳，可以减小电池的整体重量，提高锂离子电池的能量密度。具体的，在S3中，对电池壳体1内部加压至电池壳体1内部到达的预设压力应为1000kpa～1100kpa，而电池壳体1内压力达到其预设压力所需要的时间以及电池壳体1内保持预设压力的时间之和应为200S。具体地，在本实施例中，预设压力优选为1050kpa。另外，因为操作过程中可能存在的误差，以及加压设备的不同，所以保持电池壳体1内压力为1050kpa的时间，即第二预设时间的值是可以变化的。如果电池壳体1内压力达到1050kpa所需要的时间较长，则相应的缩短电池壳体1内保持压力为1050kpa的时间，而如果电池壳体1内压力达到1050kpa所需要的时间较短，则可相应的延长电池壳体1内保持压力为1050kpa的时间，即只要保证两者之和为200S即可。
可选地，在本实施例中，对电池壳体1内部加压的方法是，向电池壳体1内部充入压力为200kpa的氮气进行加压，直至检测到电池壳体1内部的压力到达1050kpa则停止，而后进入压力保持阶段。当然，在其他一个实施例中，也可以选择向电池壳体1内充入不同压力的惰性气体，或者直接通入大气，以实现上述对电池壳体1内部的加压。
进一步地，在S5中，抽真空为对电池壳体1内部抽真空至真空度为-90kpa～-95kpa并保持第四预设时间，而加压为对电池壳体1内部加压以使电池壳体1内压力至450kpa～550kpa并保持第五预设时间。通过对电池壳体1进行上述的抽真空、破真空、加压以及泄压操作，可以进一步促进电解液对于电芯的充分浸润。具体地，在本实施例中，上述抽真空的时间为150S，破真空的时间为100S，加压的时间为200S，泄压的时间为100S，其中需要说明的是，抽真空的时间为150S，具体是表示电池壳体1内部抽真空至真空度为-90kpa～-95kpa所需要的时间和第四预设时间之和为150S，其中第四预设时间因抽真空设备不同等原因可能会有一定程度的变化。加压的时间为200S，具体是表示电池壳体1内部加压以使电池壳体1内压力至450kpa～550kpa所需要的时间和第五预设时间之和为200S，其中第五预设时间因加压设备不同等原因可能会有一定程度的变化。另外，在本实施例的S5中，抽真空优选为对电池壳体1内部抽真空至真空度为-95kpa，而加压优选为对电池壳体1内部加压以使电池壳体1内压力至500kpa。
具体地，在本实施例中，上述抽真空、破真空、加压以及泄压操作还需重复两次，以保证在抽真空及加压的循环交替过程中，电解液能够充分浸润电芯。当然，在其他一个实施例中，S5的重复次数需要根据电池的形状以及尺寸加以确定，在实际应用中，其具体的重复次数，可以通过实验来确定。
更进一步地，在S6中，电池壳体1内压力至450kpa～550kpa的时间和第三预设时间之和为200S，即在本实施例S6中，电池壳体1内压力至500kpa的时间和第三预设时间之和为200S。而后，在S7中，对电池壳体1进行泄压，完成注液。
需要说明的是，在本实施例中，上述步骤中涉及到的破真空以及泄压均可以通过向电池壳体1内部通入大气来实现。具体地，在S4中，向电池壳体1内部通入大气的时间为100S。在S7中，向电池壳体1内部通入大气的时间为100S。另外，在其他实施例中，破真空以及泄压也可根据实际工况采用其他设备或方法以实现，在此不再赘述。
如图2所示，本实施例提供的锂离子电池的注液方法还包括：在S1之前，将电池壳体1置于电池夹具2内，电池夹具2有容纳电池壳体1的第一内腔21，电池壳体1的至少部分外周面和电池夹具2与第一内腔21对应的内壁之间具有间隙。在本实施例中，电池优选为圆柱电池，电池夹具2的第一内腔21优选为圆柱形，此时，在圆柱电池径向上，电池夹具2与第一内腔21对应的内壁与电池壳体1的外周面之间具有预设间隙。具体地，该预设间隙的存在是为了限定电池壳体1形变的程度，即进一步保证该电池壳体1发生的变化为弹性形变，其形变可以通过静置而恢复。
进一步地，电池夹具2还具有位于第一内腔21上下两侧且均与第一内腔21分别连通的第二内腔和第三内腔，电池壳体1的外周面抵接于电池夹具2与第二内腔和第三内腔对应的内壁。与圆柱电池相匹配的，电池夹具2的第二内腔和第三内腔均设置为圆柱形，当电池放置于该电池夹具2中，其轴向方向上的两端均可以被电池夹具2固定，而进一步地，该电池夹具2还可以限定电池壳体1发生形变的区域，即电池壳体1的形变只出现在与第一内腔21对应的电池壳体1的外周面上。另外，当电池壳体1设置于该电池夹具2中，其轴向方向上的一端可以伸出于电池夹具2外，这不仅可以保证该电池夹具2对于电池壳体1的固定效果，还可以方便电池壳体1的放入和取出。可选地，电池夹具2是一体加工成型或者为分体结构。
当然，在其他实施例中，电池还可以为方形结构，此时，电池壳体1在其周向上的四个平面部分膨胀产生弹性形变。此时，方形电池所对应的电池夹具2与前述圆柱电池所对应的电池夹具2略有不同，具体地，方形电池置于电池夹具2内时，电池壳体1的外周面除抵接于电池夹具2与第二内腔和第三内腔对应的内壁之外，电池壳体1在其周向上的四个边角抵接于电池夹具2与第一内腔21对应的内壁，从而限制四个边角产生形变。
优选地，在本实施例中，电池夹具2的第二内腔和第三内腔为长方形，而第一内腔21设置为圆柱或者椭圆柱，可以理解的，如果在水平方向上，电池壳体1的横截面为正方形，则第一内腔21的横截面为圆形，且第一内腔21的横截面的大小等于电池壳体1的横截面的外接圆的大小，以此可保证电池壳体1在其周向上的四个边角均抵接于电池夹具2与第一内腔21对应的内壁，另外，如果在水平方向上，电池壳体1的横截面为长方形，则第一内腔21的横截面为椭圆形。而在其他一个实施例中，当电池为方形结构时，其第一内腔21也可以设置为其他形状，即只要保证方形电池在其周向上的四个边角均能够抵接于电池夹具2与第一内腔21对应的内壁即可，具体不再赘述。
最后，需要说明的是，本实施例提供的锂离子电池的注液方法与现有的注液方法相比，可有效提高注液效率，具体地，锂离子电池的注液时间可缩短15％。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种锂离子电池的注液方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1：对电池壳体(1)内部抽真空至真空度为-90kpa～-95kpa并保持第一预设时间；
S2：向所述电池壳体(1)内注入电解液；
S3：对所述电池壳体(1)内部加压至所述电池壳体(1)内达到预设压力并保持第二预设时间，以使所述电池壳体(1)膨胀产生弹性形变；
S4：对所述电池壳体(1)泄压；
S5：对所述电池壳体(1)内部依次进行抽真空、破真空、加压及泄压，并重复至少两次；
S6：对所述电池壳体(1)内部加压以使所述电池壳体(1)内压力至450kpa～550kpa并保持第三预设时间；
S7：对所述电池壳体(1)泄压，完成注液。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述电池壳体(1)的材质为铝，在S3中,所述电池壳体(1)内压力达到预设压力的时间和所述第二预设时间之和为200S且所述预设压力为1000kpa～1100kpa。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，在S5中，所述抽真空为对所述电池壳体(1)内部抽真空至真空度为-90kpa～-95kpa并保持第四预设时间，所述加压为对所述电池壳体(1)内部加压以使所述电池壳体(1)内压力至450kpa～550kpa并保持第五预设时间，所述预设压力大于550kpa。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，在S5中，所述抽真空的时间为150S，所述破真空的时间为100S，所述加压的时间为200S，所述泄压的时间为100S。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，在S1中，所述电池壳体(1)内压力至-90kpa～-95kpa的时间和第一预设时间之和为155S。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，在S4中，向所述电池壳体(1)内部通入大气的时间为100S。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，在S6中，所述电池壳体(1)内压力至450kpa～550kpa的时间和第三预设时间之和为200S。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，在S7中，向所述电池壳体(1)内部通入大气的时间为100S。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述锂离子电池的注液方法还包括：在S1之前将所述电池壳体(1)置于电池夹具(2)内，所述电池夹具(2)有容纳所述电池壳体(1)的第一内腔(21)，所述电池壳体(1)的至少部分外周面和所述电池夹具(2)与所述第一内腔(21)对应的内壁之间具有间隙。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池的注液方法，其特征在于，所述电池夹具(2)还具有位于所述第一内腔(21)上下两侧且均与所述第一内腔(21)分别连通的第二内腔和第三内腔，所述电池壳体(1)的外周面抵接于所述电池夹具(2)与所述第二内腔和所述第三内腔对应的内壁。
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2020
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