CN114388995A - 一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，包括以下步骤：S1、超临界二氧化碳的制备：以二氧化碳作为气源，通过加压加温，形成液体状态的超临界二氧化碳，待用；S2、圆柱形电池的堆叠：采用转序篮堆叠圆柱形锂离子电池，然后转移进入密闭的清洗容器中，待清洗；S3、超临界清洗：把步骤S1制备的超临界二氧化碳管路接通进入清洗容器中，开启圆柱形电池的超临界清洗过程；S4、二氧化碳的回收：清洗后的超临界二氧化碳通过清洗容器的输出口导出后进行减压分离得到污染物和气体的二氧化碳，气体的二氧化碳回收循环利用。本发明的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法具有清洁能力强、绿色环保和清洗效率高的特点。

Description

一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法
技术领域
本发明涉涉及锂离子电池技术领域，具体是指一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法。
背景技术
注液工序是圆柱形锂离子电池的关键工序，在注液过程中，无可避免地在电池钢壳会存在电解液残留，往往对钢壳进行清洗，避免电解液造成的电池生锈。电池生锈不仅会影响电池的性能，还会由于钢壳蚀穿产生安全隐患。
目前圆柱形锂离子电池的清洗基本为把洗涤剂分散在水中进行清洗，清洗后需要及时干燥和涂防锈油。如中国发明专利申请CN113578807A公开了一种金属外壳锂电池外观的清洗方法，所述方法包括以下步骤：(1)对注液密封后的电池使用第一清洗液进行一步清洗；(2)对一步清洗后的电池使用第二清洗液进行二步清洗；(3)将二步清洗后的电池分别使用纯水进行三步清洗、四步清洗及五步清洗；(4)对进行五步清洗后的电池进行烘干处理得到干净电池；所述第一清洗液为有机酸溶液，所述第二清洗液为碱溶液。
可见，该清洗方式存在如下缺陷，如产生大量的废水；如清洗过程需要多次清洗以保证清洁度；如清洗后需要及时烘干处理需要耗费大量的电能；同时，烘干的效果不佳也会造成水分残留在钢壳表面造成生锈现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，具有清洁能力强、绿色环保和清洗效率高。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，包括以下步骤：
S1、超临界二氧化碳的制备：以二氧化碳作为气源，通过加压加温，形成液体状态的超临界二氧化碳，待用；
S2、圆柱形电池的堆叠：采用转序篮堆叠圆柱形锂离子电池，然后转移进入密闭的清洗容器中，待清洗；
S3、超临界清洗：把步骤S1制备的超临界二氧化碳管路接通进入清洗容器中，开启圆柱形电池的超临界清洗过程；
S4、二氧化碳的回收：清洗后的超临界二氧化碳通过清洗容器的输出口导出后进行减压分离得到污染物和气体的二氧化碳，气体的二氧化碳回收循环利用。
进一步地，圆柱形锂离子电池堆叠在转序篮时，相邻的电池彼此有间隙固定。采用有间隙的固定方式，液体超临界二氧化碳可以在流动过程中快读到达钢壳的任一位置进行清洗，保证清洗无死角。
进一步地，超临界二氧化碳的压力为8-20Mpa，温度为30-70℃。提高温度和压力有利于清洗，但是过高的温度和压力对于设备制造和安全产生隐患，故需合理控制温度和压力范围。
进一步地，液体状态超临界二氧化碳采用莲蓬头结构连接导入清洗器中，莲蓬头结构数量为多个，分别设置在清洗容器的不同位置对圆柱形电池进行多角度喷射清洗。通过莲蓬头结构，形成多角度喷射流体，有效对钢壳表面进行清洗，提升清洗效率，保证清洁程度。
进一步地，清洗容器的输出口设置在其底部，输出口设有过滤网。通过设置过滤网，避免过大的污染物进入管道堵塞液体二氧化碳的输出，保证系统的稳定性和流畅性。
进一步地，清洗容器中还添加有弱碱性清洗助剂，弱碱性清洗助剂均匀分散在液体状态的超临界二氧化碳中，从而保证酸性的电解液可以被充分分解以及被清洁，保证钢壳表面没有酸性腐蚀液体的残留。
进一步地，弱碱性的清洗助剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾，均为常规弱碱性物质，且其分解产物为二氧化碳，与清洗流体成分一致。
进一步地，清洗容器为圆柱形容器，转序篮为圆盘状收纳篮，转序篮在清洗过程在清洗容器进行饶轴旋转，实现多角度清洗，保证清洁程度，提升清洁效率。
进一步地，步骤S3的超临界清洗为间歇式清洗和半连续式清洗，可以结合电解液残留状况或钢壳污染物的情况进行合理选择，实现快读高效清洗、
进一步地，圆柱形锂离子电池为锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池或三元锂电池，满足不同类型电池的清洗需求。
本发明一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，具有如下的有益效果：
第一、清洁能力强，超临界二氧化碳作为超临界流体，同时具有气体和液体的特性，对于电解液残留具有较强的溶解能力，且可以实现气体般的无死角清洗，即使是钢壳的扣边部也可以有效被清洗，具有较强的清洁能力；
第二、绿色环保，采用超临界二氧化碳进行清洗，在清洗完成后，通过减压和/降温，即可完成气体二氧化碳和污染物的分离回收，不会产生废水，也不会产生液体沾附在圆柱形电池的钢壳上故而无需烘干处理，既节约水资源又降低能耗；。
第三、清洗效率高，超临界二氧化碳具有接近气体的流动和传递特性，污染物在超临界流体中的分配迁移进行得很快，从而加速清洗，无需进行频繁的多步清洗操作，具有较高的清洗效率。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明产品作进一步详细的说明。
本发明公开了一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，包括以下步骤：
S1、超临界二氧化碳的制备：以二氧化碳作为气源，通过加压加温，形成液体状态的超临界二氧化碳，待用；
S2、圆柱形电池的堆叠：采用转序篮堆叠圆柱形锂离子电池，然后转移进入密闭的清洗容器中，待清洗；
S3、超临界清洗：把步骤S1制备的超临界二氧化碳管路接通进入清洗容器中，开启圆柱形电池的超临界清洗过程；
S4、二氧化碳的回收：清洗后的超临界二氧化碳通过清洗容器的输出口导出后进行减压分离得到污染物和气体的二氧化碳，气体的二氧化碳回收循环利用。
进一步地，圆柱形锂离子电池堆叠在转序篮时，相邻的电池彼此有间隙固定。
进一步地，超临界二氧化碳的压力为8-20Mpa，温度为30-70℃。
进一步地，液体状态超临界二氧化碳采用莲蓬头结构连接导入清洗器中，莲蓬头结构数量为多个，分别设置在清洗容器的不同位置对圆柱形电池进行多角度喷射清洗。
进一步地，清洗容器的输出口设置在其底部，输出口设有过滤网。
进一步地，清洗容器中还添加有弱碱性清洗助剂，弱碱性清洗助剂均匀分散在液体状态的超临界二氧化碳中。
进一步地，弱碱性的清洗助剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。
进一步地，清洗容器为圆柱形容器，转序篮为圆盘状收纳篮，转序篮在清洗过程在清洗容器进行饶轴旋转。
进一步地，步骤S3的超临界清洗为间歇式清洗和半连续式清洗。
进一步地，圆柱形锂离子电池为锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池或三元锂电池。
实施例1
本发明公开了一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，包括以下步骤：
S1、超临界二氧化碳的制备：以二氧化碳作为气源，通过加压加温，形成液体状态的超临界二氧化碳，待用；
S2、圆柱形电池的堆叠：采用转序篮堆叠圆柱形锂离子电池，然后转移进入密闭的清洗容器中，待清洗；
S3、超临界清洗：把步骤S1制备的超临界二氧化碳管路接通进入清洗容器中，开启圆柱形电池的超临界清洗过程；
S4、二氧化碳的回收：清洗后的超临界二氧化碳通过清洗容器的输出口导出后进行减压分离得到污染物和气体的二氧化碳，气体的二氧化碳回收循环利用。
在本实施例中，为保证对每个圆柱形锂离子电池进行充分清洗，圆柱形锂离子电池堆叠在转序篮时，相邻的电池彼此有间隙固定。在转序篮的运动方式上，清洗容器为圆柱形容器，转序篮为圆盘状收纳篮，转序篮在清洗过程在清洗容器进行饶轴旋转。为保证具有较好的清洁能力，超临界二氧化碳的压力为12Mpa，温度为40℃。
在液体二氧化碳的流向控制上，液体状态超临界二氧化碳采用莲蓬头结构连接导入清洗器中，莲蓬头结构数量为多个，分别设置在清洗容器的不同位置对圆柱形电池进行多角度喷射清洗；，清洗容器的输出口设置在其底部，输出口设有过滤网。
同时，为避免酸性电解液残留的影响，清洗容器中还添加有弱碱性清洗助剂，弱碱性清洗助剂均匀分散在液体状态的超临界二氧化碳中。具体地，弱碱性的清洗助剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾。
在本实施例中，可以结合实际需要把步骤S3的超临界清洗为间歇式清洗和半连续式清洗，满足诸如圆柱形锂离子电池为锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池或三元锂电池的清洗需要。
实施例2
本发明公开了一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，包括以下步骤：
S1、超临界二氧化碳的制备：以二氧化碳作为气源，通过加压加温，形成液体状态的超临界二氧化碳，待用；
S2、圆柱形电池的堆叠：采用转序篮堆叠圆柱形锂离子电池，然后转移进入密闭的清洗容器中，待清洗；
S3、超临界清洗：把步骤S1制备的超临界二氧化碳管路接通进入清洗容器中，开启圆柱形电池的超临界清洗过程；
S4、二氧化碳的回收：清洗后的超临界二氧化碳通过清洗容器的输出口导出后进行减压分离得到污染物和气体的二氧化碳，气体的二氧化碳回收循环利用。
在本实施例中，为保证对每个圆柱形锂离子电池进行充分清洗，圆柱形锂离子电池堆叠在转序篮时，相邻的电池彼此有间隙固定。在转序篮的运动方式上，清洗容器为圆柱形容器，转序篮为圆盘状收纳篮，转序篮在清洗过程在清洗容器进行饶轴旋转。为保证具有较好的清洁能力，超临界二氧化碳的压力为20Mpa，温度为50℃。
在液体二氧化碳的流向控制上，液体状态超临界二氧化碳采用莲蓬头结构连接导入清洗器中，莲蓬头结构数量为多个，分别设置在清洗容器的不同位置对圆柱形电池进行多角度喷射清洗；，清洗容器的输出口设置在其底部，输出口设有过滤网。
同时，为避免酸性电解液残留的影响，清洗容器中还添加有弱碱性清洗助剂，弱碱性清洗助剂均匀分散在液体状态的超临界二氧化碳中。具体地，弱碱性的清洗助剂为碳酸钠。
在本实施例中，可以结合实际需要把步骤S3的超临界清洗为间歇式清洗和半连续式清洗，满足诸如圆柱形锂离子电池为锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池或三元锂电池的清洗需要。
实施例3
本发明公开了一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，包括以下步骤：
S1、超临界二氧化碳的制备：以二氧化碳作为气源，通过加压加温，形成液体状态的超临界二氧化碳，待用；
S2、圆柱形电池的堆叠：采用转序篮堆叠圆柱形锂离子电池，然后转移进入密闭的清洗容器中，待清洗；
S3、超临界清洗：把步骤S1制备的超临界二氧化碳管路接通进入清洗容器中，开启圆柱形电池的超临界清洗过程；
S4、二氧化碳的回收：清洗后的超临界二氧化碳通过清洗容器的输出口导出后进行减压分离得到污染物和气体的二氧化碳，气体的二氧化碳回收循环利用。
在本实施例中，为保证对每个圆柱形锂离子电池进行充分清洗，圆柱形锂离子电池堆叠在转序篮时，相邻的电池彼此有间隙固定。在转序篮的运动方式上，清洗容器为圆柱形容器，转序篮为圆盘状收纳篮，转序篮在清洗过程在清洗容器进行饶轴旋转。为保证具有较好的清洁能力，超临界二氧化碳的压力为14Mpa，温度为30℃。
在液体二氧化碳的流向控制上，液体状态超临界二氧化碳采用莲蓬头结构连接导入清洗器中，莲蓬头结构数量为多个，分别设置在清洗容器的不同位置对圆柱形电池进行多角度喷射清洗；，清洗容器的输出口设置在其底部，输出口设有过滤网。
同时，为避免酸性电解液残留的影响，清洗容器中还添加有弱碱性清洗助剂，弱碱性清洗助剂均匀分散在液体状态的超临界二氧化碳中。具体地，弱碱性的清洗助剂为碳酸氢钠、碳酸钾。
在本实施例中，可以结合实际需要把步骤S3的超临界清洗为间歇式清洗和半连续式清洗，满足诸如圆柱形锂离子电池为锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池或三元锂电池的清洗需要。
实施例4
本发明公开了一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，包括以下步骤：
S1、超临界二氧化碳的制备：以二氧化碳作为气源，通过加压加温，形成液体状态的超临界二氧化碳，待用；
S2、圆柱形电池的堆叠：采用转序篮堆叠圆柱形锂离子电池，然后转移进入密闭的清洗容器中，待清洗；
S3、超临界清洗：把步骤S1制备的超临界二氧化碳管路接通进入清洗容器中，开启圆柱形电池的超临界清洗过程；
S4、二氧化碳的回收：清洗后的超临界二氧化碳通过清洗容器的输出口导出后进行减压分离得到污染物和气体的二氧化碳，气体的二氧化碳回收循环利用。
在本实施例中，为保证对每个圆柱形锂离子电池进行充分清洗，圆柱形锂离子电池堆叠在转序篮时，相邻的电池彼此有间隙固定。在转序篮的运动方式上，清洗容器为圆柱形容器，转序篮为圆盘状收纳篮，转序篮在清洗过程在清洗容器进行饶轴旋转。为保证具有较好的清洁能力，超临界二氧化碳的压力为8Mpa，温度为70℃。
在液体二氧化碳的流向控制上，液体状态超临界二氧化碳采用莲蓬头结构连接导入清洗器中，莲蓬头结构数量为多个，分别设置在清洗容器的不同位置对圆柱形电池进行多角度喷射清洗；，清洗容器的输出口设置在其底部，输出口设有过滤网。
同时，为避免酸性电解液残留的影响，清洗容器中还添加有弱碱性清洗助剂，弱碱性清洗助剂均匀分散在液体状态的超临界二氧化碳中。具体地，弱碱性的清洗助剂为碳酸钾和碳酸氢钾。
在本实施例中，可以结合实际需要把步骤S3的超临界清洗为间歇式清洗和半连续式清洗，满足诸如圆柱形锂离子电池为锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池或三元锂电池的清洗需要。
上述实施例仅为本发明的具体实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、超临界二氧化碳的制备：以二氧化碳作为气源，通过加压加温，形成液体状态的超临界二氧化碳，待用；
S2、圆柱形电池的堆叠：采用转序篮堆叠圆柱形锂离子电池，然后转移进入密闭的清洗容器中，待清洗；
S3、超临界清洗：把步骤S1制备的超临界二氧化碳管路接通进入清洗容器中，开启圆柱形电池的超临界清洗过程；
S4、二氧化碳的回收：清洗后的超临界二氧化碳通过清洗容器的输出口导出后进行减压分离得到污染物和气体的二氧化碳，气体的二氧化碳回收循环利用。
2.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：所述圆柱形锂离子电池堆叠在转序篮时，相邻的电池彼此有间隙固定。
3.根据权利要求2所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：所述超临界二氧化碳的压力为8-20Mpa，温度为30-70℃。
4.根据权利要求3所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：所述液体状态超临界二氧化碳采用莲蓬头结构连接导入清洗器中，所述莲蓬头结构数量为多个，分别设置在清洗容器的不同位置对圆柱形电池进行多角度喷射清洗。
5.根据权利要求4所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：所述清洗容器的输出口设置在其底部，所述输出口设有过滤网。
6.根据权利要求5所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：所述清洗容器中还添加有弱碱性清洗助剂，所述弱碱性清洗助剂均匀分散在所述液体状态的超临界二氧化碳中。
7.根据权利要求6所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：所述弱碱性的清洗助剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。
8.根据权利要求7所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：所述清洗容器为圆柱形容器，所述转序篮为圆盘状收纳篮，所述转序篮在清洗过程在清洗容器进行饶轴旋转。
9.根据权利要求8所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：步骤S3的超临界清洗为间歇式清洗和半连续式清洗。
10.根据权利要求9所述的圆柱形锂离子电池二氧化碳超临界清洗方法，其特征在于：所述圆柱形锂离子电池为锰酸锂电池、钴酸锂电池、磷酸铁锂电池或三元锂电池。
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