CN113097569A - 可维护软包锂离子电池的制造方法及维护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开可维护软包锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：步骤S1:将铝塑膜冲坑并裁切，在顶封边或侧封边预留维护区；步骤S2:将焊接好的电芯装配入坑，并进行顶封和侧封，对预留维护区进行热封；步骤S3:对封边后的电芯进行烘烤、注液、浸润、化成、抽气精封、折边。还公开维护方法，将预留维护区铝塑膜刺破，补充电解液、重新真空抽气，并将预留维护区热封，形成封印。本发明的有益效果：延长软包电池产品使用寿命，降低后期失效分析成本。

Description

可维护软包锂离子电池的制造方法及维护方法

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池设计和生产领域，尤其涉及的是一种能够维护的软包锂离子电池。

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。

如申请号：202011384940.7，公开一种软包锂离子电池的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：将电芯放入烤箱，进行烘烤；将烘烤后的电芯浸入电解液中，陈化5-120min；将浸润后的电芯装入夹具，由夹具对电芯施加60℃-100℃高温，0.1-0.5Mpa压强，进行化成；将化成后的电芯装入包装膜，进行封装。

软包电池通过铝塑膜热封来达到密封的效果，一般软包锂离子电池完成封装后，其封印一般紧靠电芯本体，无富余空间用于后期维护。在软包锂离子电池使用过程中，可能会发生胀气、电解液干涸等失效现象。由于软包锂离子电池一般不可维护，造成软包锂离子电池提前报废，影响锂离子电池使用寿命。另外，失效电池一般需要进行失效机理分析，如果电芯胀气后进行气体成分分析、如果电解液干涸则补充电解液后进行容量恢复测试等，为软包电池性能改进提供参考方向。一般软包电池由于无操作空间，一旦破坏铝塑膜后，无法完成再次密封，一只电芯不能同时完成多项必需的测试项目。因此在软包电芯设计和生产时，需要对软包电池的制造方法进行优化，以便于软包锂离子电池后期维护和失效分析。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的软包电池封装后无富余空间，导致无法进行后期维护或失效分析的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

可维护软包锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：

步骤S1:将铝塑膜冲坑并裁切，在顶封边或侧封边预留维护区；

步骤S2:将焊接好的电芯装配入坑，并进行顶封和侧封，对预留维护区进行热封；

步骤S3:对封边后的电芯进行烘烤、注液、浸润、化成、抽气精封、折边。

本发明通过在顶封边或侧封边预留维护区，在软包电芯后期失效时，可以通过预留的预留维护区进行排气或者补液后重新真空密封，从而达到延长锂离子电池使用寿命的效果；另外，本方法制造的软包电池，在不破坏电池的情况下，可进行各项失效机理分析，为软包锂离子电池性能优化提供方向；本方法便于实现工业化生产，可延长软包电池产品使用寿命，降低后期失效分析成本。

优选的，还包括步骤S4：对预留维护区进行折边。

优选的，步骤S1中所述铝塑膜为三层结构，内层为聚丙烯层，中间层为铝层，外层为保护层，铝塑膜的厚度范围为80-160um。

优选的，步骤S1中冲坑的深度为1-8mm。

优选的，所述预留维护区长度为1-5cm，宽度为1-5cm。

优选的，所述步骤S2中的顶封工艺参数为：温度范围为170-200℃，压力范围为0.2-0.8Mpa，时间范围为1-5s，极耳区封印极耳胶和铝塑膜熔胶率为10％-50％，铝塑膜区熔胶率为10％-50％。

优选的，所述步骤S2中的侧封工艺参数为：温度范围为160-190℃，压力范围为0.1-0.6Mpa，时间范围为1-3s，铝塑膜熔胶率为10％-50％。

优选的，所述步骤S2中预留维护区热封工艺参数为：温度范围为160-200℃，压力范围为0.1-0.8Mpa，时间范围为1-5s，铝塑膜熔胶率为10％-50％。

优选的，所述预留维护区设置在顶封边时，所述步骤S2中预留维护区热封的具体工艺是：使用异型顶封封头和顶封一起进行热封，或先进行顶封后单独进行预留维护区热封。

基于上述可维护软包锂离子电池的制造方法制得的软包锂离子电池的维护方法，当软包锂离子电池使用过程中发生胀气，将预留维护区铝塑膜刺破；将电芯重新真空抽气，并将预留维护区热封，形成封印；当软包锂离子电池使用过程中发生电解液干涸，将预留维护区铝塑膜刺破；从刺破处向软包电芯补充电解液；将电芯重新真空抽气，并将预留维护区热封，形成封印。

本发明的优点在于：

(1)本发明制得的软包锂离子电池便于后期维修；在软包电芯后期失效时，可以通过预留的预留维护区进行排气或者补液后重新真空密封，从而达到延长锂离子电池使用寿命的效果；另外，本方法制造的软包电池，在不破坏电池的情况下，可进行各项失效机理分析，为软包锂离子电池性能优化提供方向；本方法便于实现工业化生产，可延长软包电池产品使用寿命，降低后期失效分析成本。

附图说明

图1是本发明实施例中步骤S1中冲坑、裁切后铝塑膜示意图；

图2是本发明实施例中步骤S2中封装示意图；

图3是本发明实施例中电芯折边后示意图；

图4是本发明实施例中预留维护区折边后示意图；

图5是本发明实施例中维护时将预留维护区铝塑膜刺破的示意图；

图6是本发明实施例中维护时将预留维护区热封的示意图；

图中标号：

1、铝塑膜；2、预留维护区；3、电芯；4、顶封封印；41、正极封印；42、负极封印；5、维护区封印；51、第一封印；52、第二封印；53、第三封印；6、侧封封印；7、维护区折边；8、刺破处。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

可维护软包锂离子电池的制造方法，包括以下步骤：

步骤S1：如图1所示，将铝塑膜1冲坑并裁切，在顶封边或/和侧封边预留维护区2；

需要按照电池设计要求将铝塑膜进行冲坑，具体的，根据设计尺寸开具相应的模具，成型模具在加热的情况下，在铝塑膜上形成一个用于装卷芯的空腔(图1中，位于下方的矩形处)，冲坑深度一般为1-8mm；所述预留维护区2多的长度为1-5cm，宽度为1-5cm，本实施例中，预留维护区2尺寸为2x2cm，预留维护区2为一个，并仅设置在顶封边上，可以根据需要设置在顶封边和/或侧封边，以及可以设置多个。

步骤S2：如图2所示，将焊接好的电芯3装配入坑，并进行顶封和侧封，形成顶封封印4、侧封封印6，对预留维护区2进行热封，形成维护区封印5，顶封封印4、侧封封印6及维护区封印5，封印宽度为2-8mm；

电芯3可以是卷绕式电芯或叠片式电芯，本实施例中的，电芯3位叠片式电芯；

顶封的具体工艺：按照温度185℃、压力0.3Mpa、时间1.8s顶封工艺条件进行正极顶封，形成正极封印41，宽度为4mm；按照温度185℃、压力0.3Mpa、时间1.6s顶封工艺条件进行负极顶封，形成负极封印42，宽度为4mm；

极耳外部为极耳胶，极耳区封印极耳胶中的PP和铝塑膜1的PP层(即聚丙烯层)熔胶率为一般控制在10％-50％，铝塑膜1熔胶率一般控制在10％-50％；

侧封的具体工艺：按照温度180℃、压力0.3Mpa、时间1.2s侧封工艺条件进行侧封，形成侧封封印6，宽度为5mm；铝塑膜1熔胶率一般控制在10％-50％；

预留维护区2热封的具体工艺：按照180℃压力0.3Mpa时间1.1s侧封工艺条件进行预留维护区2热封，形成维护区封印5，宽度为4mm；铝塑膜熔胶率一般控制在10％-50％；本实施例中因预留维护区2为正方形，维护区封印5为U型结构，包括端部的第一封印51和两侧的第二封印52。

顶封、侧封、维护区热封选用现有技术中合适型号的顶侧封机。

步骤S3：如图3所示，对封边后的电芯进行烘烤、注液、浸润、化成、抽气精封、折边；该过程为本领域的常规工艺，此处不做详细描述。

步骤S4：如图4所示，对预留维护区2进行折边；维护区折边7，一般分为单折边、卷绕式折边、Z字形折边等，根据需要选择折边方式。

本实施例通过在顶封边的预留维护区，在软包电芯后期失效时，可以通过预留的预留维护区进行排气或者补液后重新真空密封，从而达到延长锂离子电池使用寿命的效果；另外，本方法制造的软包电池，在不破坏电池的情况下，可进行各项失效机理分析，为软包锂离子电池性能优化提供方向；本方法便于实现工业化生产，可延长软包电池产品使用寿命，降低后期失效分析成本。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：顶封、侧封、预留维护区热封的工艺参数不同：

顶封的具体工艺：按照温度200℃、压力0.5Mpa、时间2.5s顶封工艺条件进行正极顶封，形成正极封印41，宽度为6mm；按照温度200℃、压力0.5Mpa、时间2.5s顶封工艺条件进行负极顶封，形成负极封印42，宽度为6mm；极耳区封印极耳胶和铝塑膜PP层熔胶率为一般控制在10％-50％，铝塑膜区熔胶率一般控制在10％-50％；

侧封的具体工艺：按照温度185℃、压力0.3Mpa、时间1.8s侧封工艺条件进行侧封，形成侧封封印6，宽度为6mm；铝塑膜熔胶率一般控制在10％-50％；

预留维护区2热封的具体工艺：按照180℃压力0.4Mpa、时间1.6s侧封工艺条件进行预留维护区2热封，形成维护区封印5，宽度为6mm；铝塑膜熔胶率一般控制在10％-50％。

上述实施例中的铝塑膜1为三层结构，内层为聚丙烯层，中间层为铝层，外层为保护层，铝塑膜1的厚度范围为80-160um。

聚丙烯层在100多摄氏度的温度下会发生融化，并且具有黏性，电池的顶封、侧封、维护区热封的原理就是聚丙烯层在风头加热的作用下融化粘合在一起，后封头砗磲，降温固化黏结。

铝层可以阻挡水汽渗入；保护层一般为尼龙层，保证铝塑膜的外形，保证制造成锂离子电池前，膜不会发生变形。

实施例三：

如图5、图6所示，本实施例基于上述实施例中可维护软包锂离子电池的制造方法制得的软包锂离子电池的维护方法。

使用场景1：使用上述实施例一至三制造的软包锂离子电池，在后期使用过程中发生胀气。将折边后的预留维护区2展开，靠近第二封印52处将维护区2铝塑膜刺破；将电芯3重新真空抽气，并将预留维护区2热封，形成第三封印53，重新抽气密封后的软包电池可以继续使用。

使用场景2：使用本方法制造的软包锂离子电池，在后期使用过程中发生电解液干涸。将折边后的预留维护区2展开，靠近第二封印52内侧将将维护区2铝塑膜刺破；从刺破处8向软包电芯补充电解液；将电芯3重新真空抽气，并将预留维护区2热封，形成第三封印53。重新补液后的软包电池可以继续使用。

在软包电芯后期失效时，可以通过预留维护区2进行排气或者补液后重新真空密封，从而达到延长锂离子电池使用寿命的效果；还可以在不破坏电池的情况下，可进行各项失效机理分析，为软包锂离子电池性能优化提供方向；便于实现工业化生产，可延长软包电池产品使用寿命，降低后期失效分析成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:将铝塑膜冲坑并裁切，在顶封边或侧封边预留维护区；

步骤S2:将焊接好的电芯装配入坑，并进行顶封和侧封，对预留维护区进行热封；

步骤S3:对封边后的电芯进行烘烤、注液、浸润、化成、抽气精封、折边。

2.根据权利要求1所述的可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，还包括步骤S4：对预留维护区进行折边。

3.根据权利要求1所述的可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，步骤S1中所述铝塑膜为三层结构，内层为聚丙烯层，中间层为铝层，外层为保护层，铝塑膜的厚度范围为80-160um。

4.根据权利要求1所述的可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，步骤S1中冲坑的深度为1-8mm。

5.根据权利要求1所述的可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述预留维护区长度为1-5cm，宽度为1-5cm。

6.根据权利要求1所述的可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中的顶封工艺参数为：温度范围为170-200℃，压力范围为0.2-0.8Mpa，时间范围为1-5s，极耳区封印极耳胶和铝塑膜熔胶率为10％-50％，铝塑膜区熔胶率为10％-50％。

7.根据权利要求1所述的可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中的侧封工艺参数为：温度范围为160-190℃，压力范围为0.1-0.6Mpa，时间范围为1-3s，铝塑膜熔胶率为10％-50％。

8.根据权利要求1所述的可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中预留维护区热封工艺参数为：温度范围为160-200℃，压力范围为0.1-0.8Mpa，时间范围为1-5s，铝塑膜熔胶率为10％-50％。

9.根据权利要求1所述的可维护软包锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述预留维护区设置在顶封边时，所述步骤S2中预留维护区热封的具体工艺是：使用异型顶封封头和顶封一起进行热封，或先进行顶封后单独进行预留维护区热封。

10.基于上述权利要求1-9任意一项可维护软包锂离子电池的制造方法制得的软包锂离子电池的维护方法，其特征在于，当软包锂离子电池使用过程中发生胀气，将预留维护区铝塑膜刺破；将电芯重新真空抽气，并将预留维护区热封，形成封印；当软包锂离子电池使用过程中发生电解液干涸，将预留维护区铝塑膜刺破；从刺破处向软包电芯补充电解液；将电芯重新真空抽气，并将预留维护区热封，形成封印。

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