CN113851794A - 一种电池注液方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池注液方法及其应用，包括以下步骤：S1、将所需电解液注入包装袋中；S2、竖直放置电芯，且所述电芯的气袋侧朝上设置；S3、将步骤S1中装有电解液的包装袋放入所述电芯的气袋侧，然后封装所述电芯的气袋边；S4、夹破封装于所述电芯气袋侧的包装袋，使得所述电解液注入所述电芯的主体中，完成电池的注液。相比于常规的注液针注射电解液的方法，本发明的注液方法因直接将装有电解液的包装袋放入气袋侧，避免了由于气袋侧的不规整性而使得负压吸嘴无法保证100％将气袋侧吸开，致使注液失败且流出的电解液污染电芯表面的问题。

Description

一种电池注液方法及其应用

技术领域

本发明涉及二次电池领域，具体涉及一种电池注液方法及其应用。

背景技术

在传统消费类软包装锂电芯制造工艺中，给电芯内注入电解液是必不可少的工序。传统工序做法是使用吸嘴吸开电芯的未封装的气袋边，然后使用注液针往电芯内注入定量的电解液，再将气袋边进行封装，确保电芯密封。

但上述方法仍存在以下问题：1)由于电芯未封装的气袋侧的不规整性，负压吸嘴吸开过程无法保证100％的成功率，常造成电芯注液失败，并带来电解液污染电芯表面等问题；2)电解液注液量的控制需要对注液前注液后的电芯重量进行称重对比，造成工序繁琐复杂。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种电池注液方法，解决目前的电池注液过程中容易出现注液失败，并造成电解液污染电芯表面的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池注液方法，包括以下步骤：

S1、将所需电解液注入包装袋中；

S2、竖直放置电芯，且所述电芯的气袋侧朝上设置；

S3、将步骤S1中装有电解液的包装袋放入所述电芯的气袋侧，然后封装所述电芯的气袋边；

S4、夹破封装于所述电芯气袋侧的包装袋，使得所述电解液注入所述电芯的主体中，完成电池的注液。

优选的，在所述电芯的气袋侧与所述电芯的主体之间的外表面设置有限位横条，用于将所述包装袋限定在所述电芯的气袋侧。

优选的，所述限位横条至少设置有若干个，若干个所述限位横条配合用于将所述包装袋限定在所述电芯的气袋侧，且若干个所述限位横条之间还留设孔隙以使得所述电解液注入所述电芯的主体中。

优选的，所述限位横条的材质为硅胶、塑料、橡胶、金属中的至少一种。

优选的，步骤S3中，采用负压吸嘴打开所述电芯的气袋侧，以将装有电解液的包装袋放入所述电芯的气袋侧。

优选的，步骤S4中，采用夹具夹破所述包装袋，所述夹具包括两个夹板，两个所述夹板相对设置用于夹破所述包装袋，单个所述夹板的压力为0.1～1.0Mpa。

优选的，两个所述夹板挤压所述包装袋的位置为所述包装袋远离所述电芯的主体的一端，其中一所述夹板与所述电芯的气袋侧的接触面积大于另一所述夹板与所述电芯的气袋侧的接触面积。

本发明的目的之二在于，提供一种电池的制备方法，包括上述任一项所述的电池注液方法。

优选的，该制备方法还包括二封工序，注液完成后，切除电芯的气袋侧，并进行二封以完成电池的制备。

本发明的目的之三在于，提供一种由上述所述的电池制备方法得到的电池。相比于常规的电池制备方法得到的电池，本发明得到的电池因电解液浸入更加充足，电池的电化学性能也更加优异。

本发明的有益效果在于：

1)本发明提供的注液方法，先将电解液定量装入包装袋中，然后将电芯的气袋侧朝上设置，一方面便于放入装有电解液的包装袋；另一方面在后续夹破包装袋释放电解液时，电解液可通过重力作用流入电芯主体中。相比于常规的注液针注射电解液的方法，本发明的注液方法因直接将装有电解液的包装袋放入气袋侧，避免了由于气袋侧的不规整性而使得负压吸嘴无法保证100％将气袋侧吸开，致使注液失败且流出的电解液污染电芯表面的问题。

2)此外，本发明的注液方法提前去定量封装好电解液，相比于常规的通过注液前后称重的方式来判断注液量，本注液工序更加简单，更适应于工业上的生产应用。

附图说明

图1为本发明注液方法的结构流程图。

图中：1-电芯的主体；2-电芯的气袋侧；3-包装袋；4-电解液；5-限位横条；6-夹具。

具体实施方式

本发明第一方面提供一种电池注液方法，包括以下步骤：

S1、将所需电解液4注入包装袋3中；

S2、竖直放置电芯，且所述电芯的气袋侧2朝上设置；

S3、将步骤S1中装有电解液4的包装袋3放入所述电芯的气袋侧2，然后封装所述电芯的气袋边；

S4、夹破封装于所述电芯气袋侧的包装袋3，使得所述电解液4注入所述电芯的主体1中，完成电池的注液。

其中，所述包装袋3可为塑料包装袋3，耐电解液4腐蚀，且熔点较低，以便于将电解液4封装其中。提前精确计算好要加入电解液4的量，定量将其封装于包装袋3中，如此即可不用对电芯进行两次称重计算以判断电解液4加入的量。

进一步地，在所述电芯的气袋侧2与所述电芯的主体1之间的外表面设置有限位横条5，用于将所述包装袋3限定在所述电芯的气袋侧2。该限位横条5与电芯气袋侧的接触截面可为方形、圆形、多边形中的至少一种。限位横条5的材质为硅胶、塑料、橡胶、金属中的至少一种。

其中，该限位横条5可设置有若干个，通过相互配合来阻止该包装袋3落入电芯主体中，同时留设孔隙以使得电解液4注入电芯的主体1中，以完成注液，而将包装袋3限制在气袋侧可避免其太靠近电芯主体，从而影响后续二封的封装。相比于常规的电池制造，因需对包装袋3进行限位，从而增加了限位横条5的设计，但避免了因电芯注液过程注液失败而造成电解液4污染电芯表面的问题，且本发明的限位横条5可重复多次利用，仍是大大提高了电池的生产效率和成本，可广泛应用于工业化的生产应用。

而限位横条5可安装在自动化的生产设备上，在电芯到达注液工位前打开该自动化设备，在电芯达到注液工位上后(电芯为竖直放置，气袋侧朝上设置)，限位横条5移动至电芯气袋侧的根部，即是电芯气袋侧与电芯主体之间，限位横条5工作将包装袋3限定在电芯的气袋侧2，同时限位横位之间留设孔隙以使得电解液4注入电芯的主体1中。

具体的设置方式之一为：所述限位横条5设置有两个，两个所述限位横条5配合，以将所述包装袋3限定在所述电芯的气袋侧2，且两个所述限位横条5之间留设孔隙以使得所述电解液4注入所述电芯的主体1中。

具体的设置方式之二为：所述限位横条5设置有三个，三个所述限位横条5分别环绕电芯的气袋侧2设置，以将所述包装袋3限定在所述电芯的气袋侧2，且三个所述限位横条5之间留设孔隙以使得所述电解液4注入所述电芯的主体1中。

具体的设置方式之三为：所述限位横条5设置有四个，每两个所述限位横条5配合，以将所述包装袋3限定在所述电芯的气袋侧2，且相对的两个所述限位横条5之间留设孔隙以使得所述电解液4注入所述电芯的主体1中。

具体的设置方式之四，所述限位横条5设置有八个，每两个所述限位横条5相对设置在电芯气袋侧的两边，八个限位横条5相互配合，以将所述包装袋3限定在所述电芯的气袋侧2，且相对的两个所述限位横条5之间留设孔隙以使得所述电解液4注入所述电芯的主体1中。

进一步地，步骤S3中，采用负压吸嘴打开所述电芯的气袋侧2，以将装有电解液4的包装袋3放入所述电芯的气袋侧2。因电解液4是装载在包装袋3中，即使前期负压吸嘴吸开电芯的气袋侧2失败，电解液4也不会洒出造成电芯表面受污染，电芯仍可以返工进行注液。而如果是采用常规的注液针注入电解液4的方式，一旦前期负压吸嘴吸开包装袋3失败，注液针无法进行判断包装袋3是否吸开成功，仍是进行注液，如此即会导致电解液4流出而污染电芯表面，电芯也无法返工重新注液，从而造成了电芯的浪费，增加企业的生产成本。该负压吸嘴为常规的采用的负压吸嘴，这里不再赘述。

进一步地，步骤S4中，采用夹具6夹破所述包装袋3，所述夹具6包括两个夹板，两个所述夹板相对设置用于夹破所述包装袋3，单个所述夹板的压力为0.1～1.0Mpa。

进一步地，两个所述夹板挤压所述包装袋3的位置为所述包装袋3远离所述电芯的主体1的一端，其中一所述夹板与所述电芯的气袋侧2的接触面积大于另一所述夹板与所述电芯的气袋侧2的接触面积。通过挤压包装袋3远离电芯的主体1的一端，可认为是包装袋3的头部，则电解液4全部聚集在包装袋3的尾部，受电解液4重力和夹板压力的影响，包装袋3尾部很容易被挤破，从而释放出电解液4，电解液4在重力作用下注入电芯中。更进一步优选的，两个所述夹板进行夹破时，两个夹板之间的缝隙大于包装袋3的厚度，如此位于两个夹板之间的那部分包装袋3仍存在作用力对抗夹板的压力，从而避免夹板的压力过大而一同夹破电芯的气袋。其中，当夹板与气袋侧的接触面积足够大，而挤压时两个夹板之间的缝隙足够小时，则可以确保夹具6夹破包装袋3，而不损伤电芯气袋。

此外，该包装袋3还需采用拉伸强度较低的材质进行制备，以便更容易被挤破释放电解液4。当然，该包装袋3所用材质的拉伸强度也需低于电芯气袋的拉伸强度，避免夹具6一同或优先挤破气袋。

本发明的第二方面在于，提供一种电池的制备方法，包括上述任一项所述的电池注液方法。

进一步地，该制备方法还包括二封工序，注液完成后，切除电芯的气袋侧2，并进行二封以完成电池的制备。

进一步优选的，在电池的制备过程中，注液完成后，在电池常温静置和高温静置，电芯仍是保持竖直放置，气袋侧朝上设置，避免电解液4没有完成注入电芯主体中。

本发明第三方面提供一种由上述所述的电池制备方法得到的电池。相比于常规的电池制备方法得到的电池，本发明得到的电池因电解液4浸入更加充足，电池的电化学性能也更加优异一些。

其中，该电池的正极活性材料可以是包括但不限于化学式如Li_aNi_xCo_yM_zO_2-bN_b(其中0.95≤a≤1.2，x>0，y≥0，z≥0，且x+y+z＝1,0≤b≤1，M选自Mn，Al中的一种或多种的组合，N选自F,P,S中的一种或多种的组合)所示的化合物中的一种或多种的组合，所述正极活性物质还可以是包括但不限于LiCoO₂、LiNiO₂、LiVO₂、LiCrO₂、LiMn₂O₄、LiCoMnO₄、Li₂NiMn₃O₈、LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiCoPO₄、LiMnPO₄、LiFePO₄、LiNiPO₄、LiCoFSO₄、CuS₂、FeS₂、MoS₂、NiS、TiS₂等中的一种或多种的组合。所述正极活性物质还可以经过改性处理，对正极活性物质进行改性处理的方法对于本领域技术人员来说应该是己知的，例如，可以采用包覆、掺杂等方法对正极活性物质进行改性，改性处理所使用的材料可以是包括但不限于Al，B，P、Zr、Si、Ti、Ge、Sn、Mg、Ce、W等中的一种或多种的组合。

该电池的负极活性材料可以是包括但不限于石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与锂形成合金的金属等中的一种或几种。其中，所述石墨可选自人造石墨、天然石墨以及改性石墨中的一种或几种；所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金中的一种或几种；所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物、锡合金中的一种或几种。

该电池采用的隔膜可以是本领域各种适用于锂离子电池隔膜的材料，例如，可以是包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯和天然纤维等中的一种或多种的组合。

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，一种电池注液方法，包括以下步骤：

S1、将所需电解液4定量注入包装袋3中；

S2、竖直放置电芯，且所述电芯的气袋侧2朝上设置；

S3、采用负压吸嘴打开所述电芯的气袋侧2，将步骤S1中装有电解液4的包装袋3放入所述电芯的气袋侧2，然后封装所述电芯的气袋边；

S4、采用夹具6夹破封装于所述电芯气袋侧的包装袋3，使得所述电解液4在重力作用下注入所述电芯的主体1中，完成电池的注液。

将上述注液方法应用电池的制造中，该电池的制造方法还包括二封工序，注液完成后，切除电芯的气袋侧2，并进行二封以完成电池的制备。

对比例1

一种电池注液方法，包括以下步骤：

S1、采用负压吸嘴打开所述电芯的气袋侧2，通过注液针将电解液4注入电芯的主体1中；

S2、计算注液前后电芯的重量，以判断注入电解液4的量，达到预设注入量后，完成电池的注液。

将注液方法应用电池的制造中，得到二次电池。

将上述实施例1和对比例1得到的锂离子电池进行循环性能检测。

循环性能测试：

在25℃下，将锂离子二次电池以1C恒流充电至4.45V，之后以4.45V恒压充电至电流为0.05C，静置5min，然后以1C恒流放电至2.8V，此为一个充放电循环过程，此次的放电容量为首次循环的放电容量。将锂离子二次电池按照上述方法进行200、500次循环充放电测试，记录每一次循环的放电容量。

循环容量保持率(％)＝第200/500次循环的放电容量/首次循环的放电容量×100％。

测试结果见下表1。

表1

由上述的测试结果中可以看出，采用本发明的注液方法得到的锂离子电池，其电化学性能相比常规的注液方法更加优异一些，这主要是因为此种方法电解液浸润更加充分，则电化学性能也会更好一些。

综上可以看出，采用本发明的注液方法，不仅能够解决目前的电池注液过程中容易出现注液失败，并造成电解液污染电芯表面的问题，而且注液工序更加简单，无需通过注液前后称重的方式来判断注液量，同时所得到的锂离子电池的电化学性能也更加优异。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电池注液方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所需电解液注入包装袋中；

S2、竖直放置电芯，且所述电芯的气袋侧朝上设置；

S3、将步骤S1中装有电解液的包装袋放入所述电芯的气袋侧，然后封装所述电芯的气袋边；

S4、夹破封装于所述电芯气袋侧的包装袋，使得所述电解液注入所述电芯的主体中，完成电池的注液。

2.根据权利要求1所述的电池注液方法，其特征在于，在所述电芯的气袋侧与所述电芯的主体之间的外表面设置有限位横条，用于将所述包装袋限定在所述电芯的气袋侧。

3.根据权利要求2所述的电池注液方法，其特征在于，所述限位横条至少设置有若干个，若干个所述限位横条配合用于将所述包装袋限定在所述电芯的气袋侧，且若干个所述限位横条之间还留设孔隙以使得所述电解液注入所述电芯的主体中。

4.根据权利要求2所述的电池注液方法，其特征在于，所述限位横条的材质为硅胶、塑料、橡胶、金属中的至少一种。

5.根据权利要求1～4任一项所述的电池注液方法，其特征在于，步骤S3中，采用负压吸嘴打开所述电芯的气袋侧，以将装有电解液的包装袋放入所述电芯的气袋侧。

6.根据权利要求1所述的电池注液方法，其特征在于，步骤S4中，采用夹具夹破所述包装袋，所述夹具包括两个夹板，两个所述夹板相对设置用于夹破所述包装袋，单个所述夹板的压力为0.1～1.0Mpa。

7.根据权利要求6所述的电池注液方法，其特征在于，两个所述夹板挤压所述包装袋的位置为所述包装袋远离所述电芯的主体的一端，其中一所述夹板与所述电芯的气袋侧的接触面积大于另一所述夹板与所述电芯的气袋侧的接触面积。

8.一种电池的制备方法，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的电池注液方法。

9.根据权利要求8所述的电池的制备方法，其特征在于，还包括二封工序，注液完成后，切除电芯的气袋侧，并进行二封以完成电池的制备。

10.一种由权利要求8或9所述的电池制备方法得到的电池。

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