CN114597500A - 一种电芯除气封装方法、软包电芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于软包电芯技术领域,尤其涉及一种电芯除气封装方法及软包电芯,包括以下步骤:步骤S1、将成化后电芯的气袋朝上,主体朝下放置,抖动主体,使气袋中的电解液回流至主体;步骤S2、对气袋进行部分裁切,对主体部分进行抽真空,封装,二次裁切得到软包电芯。本发明的一种电芯除气封装方法,不使用刺刀进行气袋刺穿,直接裁切部分气袋后封装,解决电芯主体除气不尽/生产过程中刺刀断裂的现象,又不会造成电解液污染和电解液失量偏高的现象,提升产品品质。
Description
技术领域
本发明属于软包电芯技术领域,尤其涉及一种电芯除气封装方法、软包电芯及其制备方法。
背景技术
传统除气封装方法采用刺刀刺破气袋---抽真空----封装---裁切气袋的工艺流程进行生产,生产过程中刺刀口偏小/或者刺刀不足时,易导致电芯出现主体除气不尽涨气/假封现象,且刺刀在生产过程中易断裂,造成电芯品质异常,因此,亟需一个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:针对现有技术的不足,而提供一种电芯除气封装方法,刺刀使用异常而导致排气不尽或假封现象,提高电芯制备的品质。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种电芯除气封装方法,包括以下步骤:
步骤S1、将成化后电芯的气袋朝上,主体朝下放置,抖动主体,使气袋中的电解液回流至主体;
步骤S2、对气袋进行部分裁切,对主体部分进行抽真空,封装,二次裁切得到软包电芯。
本发明的一种电芯除气封装方法,不使用刺刀进行气袋刺穿,直接对气袋进行裁切抽真空,避免了使用刺刀出现异常、无法刺穿气袋、刺刀断开的情况,裁切气袋前将电芯立式放置,气袋朝上,主体朝下,并对主体进行抖动,使气袋四周的电解液回流至主体,避免后续裁切气袋时造成电解液污染和电解液流失,提高电解液的保液量,从而提升产品品质,制备出的电芯能量密度和保液系数高。
优选地,所述步骤S2中裁切的位置距离主体8~15mm。对气袋需要进行两次裁切,初次裁切的位置需要与主体保持一定的距离,如8-15mm,利于后续抽真空时,避免将电解液抽出。
优选地,所述步骤S2中抽真空具体为:对主体进行第一次抽真空,保持压力静置3~6s,进行第二次抽真空,保持压力静置3~6s,第一次抽真空的真空度≤-40kpa,第二次抽真空的真空度≤-80kpa。采用二段式抽真空法,先使用较小真空度进行抽真空,可避免电解液被抽出,同时使电解液在压力下回流至主体,再使用较大真空度进行抽真空,使电解液中的空气逼出,更好地排出空气。
优选地,所述步骤S2中二次裁切的位置距离主体1.5~4mm。第二次裁切为封装完成后除去剩余气袋,裁切时保留一定的距离避免封装边漏气。
优选地,所述步骤S1中抖动主体的次数为8~10次,抖动时间为5~20s。抖动主体有利于电解液回流,抖动保持一定的时间,使电解液回流更好。
优选地,所述步骤S2中封装的宽度为3~6mm。封装时设置一定的封装宽度,提高气袋的密封性。
优选地,所述步骤S2中二次裁切后还包括精切使尖角除去。二次裁切后对电芯的周边进行精切
优选地,所述步骤S1中气袋的长度为主体的长度的0.8~2倍。
优选地,所述软包电芯的电解液失量小于0.4g。
本发明的目的之二在于:针对现有技术的不足,而提供一种软包电芯的制备方法,操作简单,制备出的软包电芯密封性好,保液量好。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种软包电芯的制备方法,包括上述的电芯除气封装方法。
本发明的目的之三在于:针对现有技术的不足,而提供一种软包电芯,具有良好的密封性和保液量,电化学性能好。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种软包电芯,由上述电芯除气封装方法制得。
具体地,一种软包电芯,包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及壳体,所述隔膜将正极片和负极片分隔,所述壳体用于装设所述正极片、负极片、隔膜和电解液。所述正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体表面的正极活性材料层,其中,正极活性物质层包括正极活性物质,所述正极活性物质可以是包括但不限于化学式如LiaNixCoyMzO2-bNb(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、LiNi0.5Mn1.5O4、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。而所述正极集流体通常是汇集电流的结构或零件,所述正极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池正极集流体的材料,例如,所述正极集流体可以是包括但不限于金属箔等,更具体可以是包括但不限于铝箔等。
所述负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体表面的负极活性材料层,其中,负极活性物质层包括负极活性物质,所述负极活性物质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。所述负极集流体通常是汇集电流的结构或零件,所述负极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池负极集流体的材料,例如,所述负极集流体可以是包括但不限于金属箔等,更具体可以是包括但不限于铜箔等。
该锂离子电池还包括电解液,电解液包括有机溶剂、电解质锂盐和添加剂。其中,电解质锂盐可以是高温性电解液中采用的LiPF6和/或LiBOB;也可以是低温型电解液中采用的LiBF4、LiBOB、LiPF6中的至少一种;还可以是防过充型电解液中采用的LiBF4、LiBOB、LiPF6、LiTFSI中的至少一种;亦可以是LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2中的至少一种。而有机溶剂可以是环状碳酸酯,包括PC、EC;也可以是链状碳酸酯,包括DFC、DMC、或EMC;还可以是羧酸酯类,包括MF、MA、EA、MP等。而添加剂包括但不限于成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂中的至少一种。
优选地,所述壳体的材质为不锈钢、铝塑膜中的一种。更优选地,壳体为铝塑膜。
相对于现有技术,本发明的有益效果在于:本发明的一种电芯除气封装方法,不使用刺刀进行气袋刺穿,直接裁切部分气袋后封装,解决电芯主体除气不尽/生产过程中刺刀断裂的现象,又不会造成电解液污染和电解液失液量偏高的现象,提升产品品质。
附图说明
图1是本发明的电芯除气封装方法中对气袋进行部分裁切的示意图。
图2是本发明的电芯除气封装方法中对气袋进行二次裁切的示意图。
其中:1、气袋;2、主体。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和说明书附图,对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式并不限于此。
1、一种电芯除气封装方法,包括以下步骤:
步骤S1、将成化后电芯的气袋1朝上,主体2朝下放置,抖动主体2,使气袋1中的电解液回流至主体2;
步骤S2、对气袋1进行部分裁切,对主体2部分进行抽真空,封装,二次裁切得到软包电芯。
优选地,所述步骤S2中裁切的位置距离主体28~15mm。
优选地,所述步骤S2中抽真空具体为:对主体2进行第一次抽真空,保持压力静置3~6s,进行第二次抽真空,保持压力静置3~6s,第一次抽真空的真空度≤-40kpa,第二次抽真空的真空度≤-80kpa。
优选地,所述步骤S2中二次裁切的位置距离主体21.5~4mm。
优选地,所述步骤S1中抖动主体2的次数为8~10次,抖动时间为5~20s。
优选地,所述步骤S2中封装的宽度为3~6mm。
优选地,所述步骤S2中二次裁切后还包括精切使尖角除去。
优选地,所述步骤S1中气袋1的长度为主体2的长度的0.8~2倍。
优选地,所述软包电芯的电解液失量小于0.4g。
2、一种软包电芯的制备方法,包括上述的电芯除气封装方法。
本发明的一种软包电芯的制备方法,操作简单,制备出的软包电芯密封性好,保液量好。
3、一种软包电芯,由上述电芯除气封装方法制得。
本发明的一种软包电芯,具有良好的密封性和保液量,电化学性能好。
具体地,一种软包电芯,包括正极片、负极片、隔膜、电解液以及壳体,所述隔膜将正极片和负极片分隔,所述壳体用于装设所述正极片、负极片、隔膜和电解液。所述正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体表面的正极活性材料层,其中,正极活性物质层包括正极活性物质,所述正极活性物质可以是包括但不限于化学式如LiaNixCoyMzO2-bNb(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、LiNi0.5Mn1.5O4、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。而所述正极集流体通常是汇集电流的结构或零件,所述正极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池正极集流体的材料,例如,所述正极集流体可以是包括但不限于金属箔等,更具体可以是包括但不限于铝箔等。
所述负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体表面的负极活性材料层,其中,负极活性物质层包括负极活性物质,所述负极活性物质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。所述负极集流体通常是汇集电流的结构或零件,所述负极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池负极集流体的材料,例如,所述负极集流体可以是包括但不限于金属箔等,更具体可以是包括但不限于铜箔等。
该锂离子电池还包括电解液,电解液包括有机溶剂、电解质锂盐和添加剂。其中,电解质锂盐可以是高温性电解液中采用的LiPF6和/或LiBOB;也可以是低温型电解液中采用的LiBF4、LiBOB、LiPF6中的至少一种;还可以是防过充型电解液中采用的LiBF4、LiBOB、LiPF6、LiTFSI中的至少一种;亦可以是LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2中的至少一种。而有机溶剂可以是环状碳酸酯,包括PC、EC;也可以是链状碳酸酯,包括DFC、DMC、或EMC;还可以是羧酸酯类,包括MF、MA、EA、MP等。而添加剂包括但不限于成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、控制电解液中H2O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂中的至少一种。
优选地,所述壳体的材质为不锈钢、铝塑膜中的一种。更优选地,壳体为铝塑膜。
实施例1
(1)正极片的制备
将NCM811正极活性物质、导电剂超导碳和碳管、粘结剂聚偏氟乙烯按质量比96:2.0:0.5:1.5混合均匀制成正极浆料,将正极浆料涂布在集流体铝箔的一表面上,在85℃下烘干收卷后,再在铝箔另一面按上述方法进行正极浆料涂布和干燥,然后将制备出的铝箔双面涂有正极活性物质层的极片进行冷压处理;进行切边、裁片、分条,分条后,制成锂离子电池正极片。
(2)负极片的制备
将硅碳负极活性物质与导电剂超导碳、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按质量比96.5:1.0:1.0:1.5制成负极浆料,涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干收卷后,再在铜箔另一面按上述方法进行负极浆料涂布和干燥,然后将制备出的铜箔双面涂有负极活性物质层的极片进行冷压处理;
(3)隔膜:选取厚度为7μm的聚乙烯多孔薄膜作为隔膜。
(4)电解液的制备:
将六氟磷酸锂(LiPF6)溶解于碳酸二甲酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)混合溶剂中(三者的质量比为3:5:2),得到电解液。
(5)电池的制备:
将上述正极片、隔膜和负极片卷绕成电芯,电芯容量约为5Ah。隔膜位于相邻的正极片和负极片之间,正极以铝极耳点焊引出,负极以镍极耳点焊引出;然后将电芯置于铝塑包装袋中,烘烤后注入上述电解液,经封装、化成,将化成后的电芯进行下列除气封装。
(5.1)一种电芯除气封装方法,包括以下步骤:
步骤S1、将成化后电芯的气袋1朝上,主体2朝下放置,抖动主体2,使气袋1中的电解液回流至主体2;
步骤S2、对气袋1进行部分裁切,如图1所示,对主体2部分进行抽真空,封装,二次裁切,如图2所示,得到软包电芯。
其中,所述步骤S2中裁切的位置距离主体210mm。
其中,所述步骤S2中抽真空具体为:对主体2进行第一次抽真空,保持压力静置5s,进行第二次抽真空,保持压力静置5s,第一次抽真空的真空度-40kpa,第二次抽真空的真空度-80kpa。
其中,所述步骤S2中二次裁切的位置距离主体23mm。
其中,所述步骤S1中抖动主体2的次数为10次,抖动时间为20s。
其中,所述步骤S2中封装的宽度为4mm。
其中,所述步骤S2中二次裁切后还包括精切使尖角除去。
其中,所述步骤S1中气袋1的长度为主体2的长度的1.2倍。
实施例2
与实施例1的区别在于:电芯除气封装方法中步骤S2中抖动主体2的次数为5次,抖动时间为12s。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例3
与实施例1的区别在于:电芯除气封装方法中步骤S2中抖动主体2的次数为8次,抖动时间为15s。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例4
与实施例1的区别在于:电芯除气封装方法中所述步骤S2中二段式抽真空中第一次抽真空的真空度-30kpa,保持压力静置3s,第二次抽真空的真空度-70kpa,保持压力静置3s。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
实施例5
与实施例1的区别在于:电芯除气封装方法中所述步骤S2中二段式抽真空中第一次抽真空的真空度-25kpa,保持压力静置3s,第二次抽真空的真空度-65kpa,保持压力静置3s。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
对比例1
与实施例1的区别在于:对化成后的电芯进行刺破气袋1、抽真空、封装、裁切气袋1得到软包电芯。
其余与实施例1相同,这里不再赘述。
性能测试:将上述实施例1-5制备出的软包电芯的电解液的液失量进行测试,测试结构记录表1。
表1
项目 | 液失量(g) | 良率(%) | 项目 | 液失量(g) | 良率(%) |
实施例1 | 0.3 | 100 | 实施例2 | 0.4 | 100 |
实施例3 | 0.45 | 100 | 实施例4 | 0.42 | 100 |
实施例5 | 0.38 | 100 | 对比例1 | 0.67 | 95 |
由上述表1可以得出,使用本发明的电芯除气封装方法制备出的软包电芯相对于对比例1制备出的软包电芯具有良好的能量密度以及较高的保液率,传统的制备方法制备出的软包电芯容易导致电解液液失量过多,保液率不高,而且生产制备时容易出现刺刀断裂,刺刀异常等不良情况,生产率良较低,本发明的制备方法制得出的软包电芯液失量低至0.3g,十分少,具有较高的电解液保液率,而且制备方法良率高,可达100%。由实施例1-3对比得出,当步骤S2中抖动主体2的次数为10次,抖动时间为20s时,制备出的软包电芯性能更好,这是由于抖动能够使游离在气袋1以及附件的电解液回流至电芯主体2,提高电芯主体2的保液量,同时使气袋1裁切时不会发生电解液流出的现象,提高产品质量。由实施例1、4、5对比得出,当设置步骤二中二段式抽真空为:对主体2进行第一次抽真空,保持压力静置5s,进行第二次抽真空,保持压力静置5s,第一次抽真空的真空度-40kpa,第二次抽真空的真空度-80kpa时,制备出的软包电芯具有更好的电化学性能,这是由于先进行较小真空抽时,电解液会在重力下更好的回流至电芯主体2,气袋1内壁的电解液也会流回至电芯主体2,再使用较大的真空度进行抽真空,能够更好的排除电芯内部的气体,避免封装后电解液与空气反应,而且二段式抽真空能够避免一次性抽真空时真空度过大而导致电解液溢出的情况。本发明直接将气袋1裁切,而不使用刺刀,避免刺刀口较小出现排气不易和不尽的情况,也避免刺刀断裂的情况,也避免刺刀没有刺穿气袋1而形成假封的情况。
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)
1.一种电芯除气封装方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1、将成化后电芯的气袋朝上,主体朝下放置,抖动主体,使气袋中的电解液回流至主体;
步骤S2、对气袋进行部分裁切,对主体部分进行抽真空,封装,二次裁切得到软包电芯。
2.根据权利要求1所述的电芯除气封装方法,其特征在于,所述步骤S2中裁切的位置距离主体8~15mm。
3.根据权利要求1所述的电芯除气封装方法,其特征在于,所述步骤S2中抽真空具体为:对主体进行第一次抽真空,保持压力静置3~6s,进行第二次抽真空,保持压力静置3~6s,第一次抽真空的真空度≤-40kpa,第二次抽真空的真空度≤-80kpa。
4.根据权利要求1或2所述的电芯除气封装方法,其特征在于,所述步骤S2中二次裁切的位置距离主体1.5~4mm。
5.根据权利要求1或3所述的电芯除气封装方法,其特征在于,所述步骤S1中抖动主体的次数为8~10次,抖动时间为5~20s。
6.根据权利要求1所述的电芯除气封装方法,其特征在于,所述步骤S2中封装的宽度为3~6mm。
7.根据权利要求1所述的电芯除气封装方法,其特征在于,所述步骤S1中气袋的长度为主体的长度的0.8~2倍。
8.根据权利要求1所述的电芯除气封装方法,其特征在于,所述软包电芯的电解液失量小于0.4g。
9.一种软包电芯的制备方法,其特征在于,包括权利要求1-8中任一项所述的电芯除气封装方法。
10.一种软包电芯,其特征在于,由权利要求9中所述电芯除气封装方法制得。
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