CN116093558A - 电池注液量的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池注液量的确定方法，该电池注液量的确定方法包括：确定方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积、及极片与隔膜之间的间隙体积；获取方形卷绕铝壳锂电池的电解液密度；根据电解液密度、极片和隔膜总的孔隙体积及极片与隔膜之间的间隙体积，确定方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量，该一次注液量计算简单便捷，可在方形卷绕铝壳锂电池的设计之初能够准确计算出一次注液量，同时适用于不同型号和规格的锂电池，适用范围广，从而改善了一次注液量计算不准确且注液量计算方法适用性差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及电池注液量的确定方法。
背景技术
随着消费类电子产品以及新能源汽车的广泛应用，锂离子电池市场越来越大。电解液是运输锂电离子的介质，注液工序是锂离子电池制作的一道关键工序。通常电池难以一次将全部电解液注入到电池内，注液分为两次注液，需要重点确认一次注液量的多少，一次注液量过多，会增加注液时间，严重的甚至会造成喷液，影响注液效率和产能；一次注液量过少，会造成极片浸润不良，会造成化成过程产气过多和增大电池内阻，影响电池性能，因此，合适的注液量对锂电池，显得尤为重要。
相关技术中，是根据注液系数确定一次注液量，首先根据经验选定注液系数，再将电池容量乘以注液系数得到一次注液量。这种方法获得的一次注液量准确性不高，且由于不同型号的电池选择的注液系数不同，还需要根据实验结果进行调整，不适用于产品的快速开发过程。
发明内容
本发明的实施例提供了一种电池注液量的确定方法，可以改善一次注液量计算不准确且注液量计算方法适用性差的技术问题。
本发明的实施例提供了一种电池注液量的确定方法，应用于方形卷绕铝壳锂电池，所述方法包括：
确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积、及极片与隔膜之间的间隙体积；
获取所述方形卷绕铝壳锂电池的电解液密度；
根据所述电解液密度、所述极片和隔膜总的孔隙体积及所述极片与隔膜之间的间隙体积，确定所述方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量。
在一实施例中，所述根据所述电解液密度、所述极片和隔膜总的孔隙体积及所述极片与隔膜之间的间隙体积，确定所述方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量，包括：
将所述极片和隔膜总的孔隙体积与所述极片与隔膜之间的间隙体积进行求和计算，得到所述方形卷绕铝壳锂电池的电芯空隙体积；
将所述电芯空隙体积与所述电解液密度进行乘积计算，得到所述一次注液量。
在一实施例中，所述确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积，包括：
获取所述隔膜的第一孔隙体积；
获取所述极片中正极片的第二孔隙体积；
获取所述极片中负极片的第三孔隙体积；
将所述第一孔隙体积、所述第二孔隙体积和所述第三孔隙体积进行求和计算，得到所述极片和隔膜总的孔隙体积。
在一实施例中，所述获取所述隔膜的第一孔隙体积，包括：
获取所述方形卷绕铝壳锂电池中隔膜的第一体积；
获取所述方形卷绕铝壳锂电池中隔膜的隔膜孔隙率。
将所述第一体积与所述隔膜孔隙率进行乘积计算，得到所述第一孔隙体积。
在一实施例中，所述获取所述极片中正极片的第二孔隙体积，包括：
获取所述正极片的第二体积；
确定所述正极片的正极片孔隙率；
将所述第二体积与所述正极片孔隙率进行乘积计算，得到所述第二孔隙体积。
在一实施例中，所述获取所述极片中负极片的第三孔隙体积，包括：
获取所述负极片的第三体积；
确定所述负极片的负极片孔隙率；
将所述第三体积与所述负极片孔隙率进行乘积计算，得到所述第三孔隙体积。
在一实施例中，所述确定所述正极片的正极片孔隙率，包括：
获取所述正极片中各种材料组分的第一比例及各种材料组分的第一真密度；
根据所述第一比例及所述第一真密度计算所述正极片的正极片真密度；
获取所述正极片的第一面密度和第一厚度，并计算第一面密度与第一厚度的比值，得到所述正极片的第一表观密度；
根据所述正极片真密度和所述第一表观密度计算所述正极片孔隙率。
在一实施例中，所述根据所述第一比例及所述第一真密度计算所述正极片的正极片真密度，包括：
针对每种材料组分，分别计算第一比例与第一真密度的比值，得到各种材料组分的比值；
将各种材料组分的比值进行求和计算，将求和结果的倒值确定为所述正极片真密度。
在一实施例中，获取所述负极片中各种材料组分的第二比例及各种材料组分的第二真密度；
根据所述第二比例及所述第二真密度计算所述负极片的负极片真密度；
获取所述负极片的第二面密度和第二厚度，并计算第二面密度与第二厚度的比值，得到所述负极片的第二表观密度；
根据所述负极片真密度和所述第二表观密度计算所述负极片孔隙率。
在一实施例中，所述确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片与隔膜之间的间隙体积，包括：
获取所述方形卷绕铝壳锂电池中卷芯的第四体积；
将所述第四体积减去所述第一体积、所述第二体积及所述第三体积，得到所述极片与隔膜之间的间隙体积。
本发明的实施例的有益效果：
在本发明的实施例中，通过根据电解液密度、方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积及极片与隔膜之间的间隙体积，确定方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量，计算简单便捷，可在方形卷绕铝壳锂电池的设计之初能够准确计算出一次注液量，同时适用于不同型号和规格的锂电池，适用范围广，从而改善了一次注液量计算不准确且注液量计算方法适用性差的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例提供的电池注液量的确定方法的一个实施例流程示意图；
图2是本申请实施例中提供的电池注液量的确定方法的另一个实施例流程示意图；
图3是本申请实施例中提供的电池注液量的确定方法的又一个实施例流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
如图1所示，为本申请实施例中电池注液量的确定方法的一个实施例流程示意图，该电池注液量的确定方法应用于方形卷绕铝壳锂电池，该电池注液量的确定方法包括：
101、确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积、及极片与隔膜之间的间隙体积。
其中，方形卷绕铝壳锂电池是一种电芯的结构为卷绕式结构的方形铝壳锂电池，方形卷绕铝壳锂电池包括极片(正极片和负极片)和隔膜。
方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积为极片的孔隙体积与隔膜的孔隙体积的总和。
进一步地，如图2所示，为本申请实施例中电池注液量的确定方法的另一个实施例流程示意图，所述确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积，包括：
101A、获取所述隔膜的第一孔隙体积；
101B、获取所述极片中正极片的第二孔隙体积；
101C、获取所述极片中负极片的第三孔隙体积；
101D、将所述第一孔隙体积、所述第二孔隙体积和所述第三孔隙体积进行求和计算，得到所述极片和隔膜总的孔隙体积。
其中，第一孔隙体积为隔膜的孔隙体积，第二孔隙体积为极片中正极片的孔隙体积，第三孔隙体积为极片中负极片的孔隙体积。
具体地，获取隔膜的孔隙体积，即第一孔隙体积V01，获取极片中正极片的孔隙体积，即第二孔隙体积V02，获取极片中负极片的孔隙体积，即第三孔隙体积V03，将第一孔隙体积V01、第二孔隙体积V02和第三孔隙体积V03进行求和计算，即V01+V02+V03＝V1，得到极片和隔膜总的孔隙体积V1。
进一步地，所述获取所述隔膜的第一孔隙体积，包括：获取所述方形卷绕铝壳锂电池中隔膜的第一体积；获取所述方形卷绕铝壳锂电池中隔膜的隔膜孔隙率；将所述第一体积与所述隔膜孔隙率进行乘积计算，得到所述第一孔隙体积。
其中，第一体积为隔膜的体积。具体地，隔膜的第一体积即为隔膜的体积，可以通过测量获得隔膜的长度LD、宽度WD、厚度HD，第一体积即为LD*WD*HD，隔膜孔隙率PD可以通过厂家提供或者测试得到，第一孔隙体积V01＝LD*WD*HD*PD。
进一步地，所述获取所述极片中正极片的第二孔隙体积，包括：获取所述正极片的第二体积；确定所述正极片的正极片孔隙率；将所述第二体积与所述正极片孔隙率进行乘积计算，得到所述第二孔隙体积。
其中，第二体积为极片中正极片的体积。具体地，极片中正极片的第二体积即为正极片的体积，可以通过测量获得正极片的长度LC、宽度WC、厚度HC，第二体积即为LC*WC*HC，正极片的孔隙率PC可通过分析正极片的制浆过程中各材料的配比和材料的真实密度计算得到，第二孔隙体积V02＝LC*WC*HC*PC。
进一步地，所述确定所述正极片的正极片孔隙率，包括：获取所述正极片中各种材料组分的第一比例及各种材料组分的第一真密度；获取正极片的第一面密度和第一厚度，并计算第一面密度与第一厚度的比值，得到正极片的第一表观密度；根据正极片真密度和第一表观密度计算正极片孔隙率。
其中，第一比例为正极片中各种材料组分的占比，第一比例εCi为第i种材料组分的占比，示例性的，正极片的材料组分有3种，分别是磷酸铁锂(LFP)、导电剂(CNT)和胶粘剂(PUDF)，其各自对应的占比分别为εC1＝96％、εC2＝2％、和εC3＝2％。第一真密度为正极片中各种材料组分的真实密度，可以通过查阅材料组分的真实密度表得到，第一真密度ρCi为第i种材料组分的真实密度。
根据第一比例及第一真密度计算正极片的正极片真密度ρC1，可以是通过如下方法计算得到：针对每种材料组分，分别计算第一比例与第一真密度的比值，得到各种材料组分的比值即εCi/ρCi；将各种材料组分的比值进行求和计算，∑εCi/ρCi，将求和结果的倒值1/(∑εCi/ρCi)作为正极片真密度，即ρc1＝1/(∑εCi/ρCi)。
第一面密度σc为正极片的面密度，第一厚度为正极片厚度HC(不包含箔材厚度)，第一面密度与第一厚度的比值σc/HC为正极片的第一表观密度ρC2，即ρC2＝σc/HC，根据正极片真密度ρc1和第一表观密度ρC2计算正极片孔隙率，可以按照如下公式PC＝1-ρC1/ρC2，计算得到正极片孔隙率PC。
本实施例中，根据正极片的材料组分和尺寸计算正极片孔隙率，计算准确简单，有利于提高后续的一次注液量计算的精准性。
进一步地，所述确定所述负极片的负极片孔隙率，包括：获取所述负极片中各种材料组分的第二比例及各种材料组分的第二真密度；根据所述第二比例及所述第二真密度计算所述负极片的负极片真密度；获取所述负极片的第二面密度和第二厚度，并计算第二面密度与第二厚度的比值，得到所述负极片的第二表观密度；根据所述负极片真密度和所述第二表观密度计算所述负极片孔隙率。
其中，第二比例为负极片中各种材料组分的占比，第二比例εAi为第i种材料组分的占比，示例性的，负极片的材料组分有4种，分别是石墨(C)、导电剂(SP)、增稠剂(CMC)和粘结剂(SBR)，其各自对应的占比为εA1＝94.5％、εA2＝1％、εA3＝2.25％和εA4＝2.25％。第二真密度为负极片中各种材料组分的真实密度，可以通过查阅材料组分的真实密度表得到，第二真密度ρAi为第i种材料组分的真实密度。
根据第二比例及第二真密度计算负极片的负极片真密度ρA1，可以是通过如下方法计算得到：针对每种材料组分，分别计算第二比例与第二真密度的比值，得到各种材料组分的比值即εAi/ρAi；将各种材料组分的比值进行求和计算，∑εAi/ρAi，将求和结果的倒值1/(∑εAi/ρAi)作为负极片真密度，即ρA1＝1/(∑εAi/ρAi)。
第二面密度σA为负极片的面密度，第二厚度为负极片厚度HA(不包含箔材厚度)，第二面密度与第二厚度的比值σA/HA为负极片的第二表观密度ρA2，即ρA2＝σA/HA，根据负极片真密度ρA1和第二表观密度ρA2计算负极片孔隙率，可以按照如下公式PA＝1-ρA1/ρA2,计算得到负极片孔隙率PA。
本实施例中，根据负极片的材料组分和尺寸计算正极片孔隙率，计算准确简单，有利于提高后续的一次注液量计算的精准性。
进一步地，所述获取所述极片中负极片的第三孔隙体积，包括：获取所述负极片的第三体积；确定所述负极片的负极片孔隙率；将所述第三体积与所述负极片孔隙率进行乘积计算，得到所述第三孔隙体积。
其中，第三体积为极片中负极片的体积。具体地，极片中负极片的第三体积即为负极片的体积，可以通过测量获得负极片的长度LA、宽度WA、厚度HA，第三体积即为LA*WA*HA，负极片的孔隙率PA可通过分析负极片的制浆过程中各材料组分的配比和材料组分的真实密度计算得到，第三孔隙体积V03＝LA*WA*HA*PA。可以理解地，在锂电池的设计之初，根据锂电池的材料和尺寸即可准确计算方形卷绕铝壳锂电池的极片和隔膜总的孔隙体积，计算简单准确。
其中，方形卷绕铝壳锂电池中，正极片、负极片与隔膜卷绕在一起，极片与隔膜之间的空间为极片与隔膜之间的间隙体积。
进一步地，所述确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片与隔膜之间的间隙体积，包括：获取所述方形卷绕铝壳锂电池中卷芯的第四体积；将所述第四体积减去所述第一体积、所述第二体积及所述第三体积，得到所述极片与隔膜之间的间隙体积。
具体地，第四体积即为方形卷绕铝壳锂电池中卷芯的体积，可以通过测量获得卷芯的长度L、宽度W、厚度H，第四体积即为L*W*H，然后将第四体积减去第一体积、第二体积及第三体积，得到极片与隔膜之间的间隙体积V2，即V2＝L*W*H-LD*WD*HD-LC*WC*HC-LA*WA*HA，实现了极片与隔膜之间的间隙体积的计算，计算简单准确，可以理解地，本实施例根据卷芯的尺寸、极片的尺寸和隔膜的尺寸，即可简单准确计算出极片与隔膜之间的间隙体积。
102、获取所述方形卷绕铝壳锂电池的电解液密度。
具体地，可以测量获得方形卷绕铝壳锂电池的电解液密度ρE。
103、根据所述电解液密度、所述极片和隔膜总的孔隙体积及所述极片与隔膜之间的间隙体积，确定所述方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量。
具体地，根据极片和隔膜总的孔隙体积V1及极片与隔膜之间的间隙体积V2，确定方形卷绕铝壳锂电池中进行注液的体积，根据计算得到的方形卷绕铝壳锂电池中进行注液的体积和电解液密度计算得到一次注液量。
需要说明是，上述实施例中，步骤101、步骤102之间的执行顺序并不局限于先后顺序，可以是并列执行，此处不做限定。
进一步地，如图3所示，为本申请实施例中电池注液量的确定方法的又一个实施例流程示意图，所述根据所述电解液密度、所述极片和隔膜总的孔隙体积及所述极片与隔膜之间的间隙体积，确定所述方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量，包括：
103A、将所述极片和隔膜总的孔隙体积与所述极片与隔膜之间的间隙体积进行求和计算，得到所述方形卷绕铝壳锂电池的电芯空隙体积；
103B、将所述电芯空隙体积与所述电解液密度进行乘积计算，得到所述一次注液量。
其中，电芯空隙体积是指方形卷绕铝壳锂电池中进行注液的体积。
具体地，将极片和隔膜总的孔隙体积V1与极片与隔膜之间的间隙体积V2进行求和计算，即得到电芯空隙体积V1+V2，然后，将电芯空隙体积V1+V2与电解液密度ρE进行乘积计算，即m＝(V1+V2)ρE，得到一次注液量m。
本实施例中，通过极片和隔膜总的孔隙体积与极片与隔膜之间的间隙体积，计算得到方形卷绕铝壳锂电池的电芯空隙体积，根据电芯空隙体积与电解液密度计算得到一次注液量，计算简单快捷，能够在方形卷绕铝壳锂电池的设计之初准确计算出一次注液量，同时适用于不同型号和规格的锂电池，适用范围广。
上述电池注液量的确定方法，通过确定方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积；确定方形卷绕铝壳锂电池中极片与隔膜之间的间隙体积；获取方形卷绕铝壳锂电池的电解液密度；根据电解液密度、极片和隔膜总的孔隙体积及极片与隔膜之间的间隙体积，确定方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量，计算简单便捷，可在方形卷绕铝壳锂电池的设计之初就准确计算出一次注液量，同时适用于不同型号和规格的锂电池，适用范围广，从而改善了一次注液量计算不准确且注液量计算方法适用性差的技术问题。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种电池注液量的确定方法，其特征在于，应用于方形卷绕铝壳锂电池，所述电池注液量的确定方法包括：
确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积、及极片与隔膜之间的间隙体积；
获取所述方形卷绕铝壳锂电池的电解液密度；
根据所述电解液密度、所述极片和隔膜总的孔隙体积及所述极片与隔膜之间的间隙体积，确定所述方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量。
2.根据权利要求1所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述根据所述电解液密度、所述极片和隔膜总的孔隙体积及所述极片与隔膜之间的间隙体积，确定所述方形卷绕铝壳锂电池的一次注液量，包括：
将所述极片和隔膜总的孔隙体积与所述极片与隔膜之间的间隙体积进行求和计算，得到所述方形卷绕铝壳锂电池的电芯空隙体积；
将所述电芯空隙体积与所述电解液密度进行乘积计算，得到所述一次注液量。
3.根据权利要求1或2所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片和隔膜总的孔隙体积，包括：
获取所述隔膜的第一孔隙体积；
获取所述极片中正极片的第二孔隙体积；
获取所述极片中负极片的第三孔隙体积；
将所述第一孔隙体积、所述第二孔隙体积和所述第三孔隙体积进行求和计算，得到所述极片和隔膜总的孔隙体积。
4.根据权利要求3所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述获取所述隔膜的第一孔隙体积，包括：
获取所述方形卷绕铝壳锂电池中隔膜的第一体积；
获取所述方形卷绕铝壳锂电池中隔膜的隔膜孔隙率。
将所述第一体积与所述隔膜孔隙率进行乘积计算，得到所述第一孔隙体积。
5.根据权利要求3所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述获取所述极片中正极片的第二孔隙体积，包括：
获取所述正极片的第二体积；
确定所述正极片的正极片孔隙率；
将所述第二体积与所述正极片孔隙率进行乘积计算，得到所述第二孔隙体积。
6.根据权利要求3所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述获取所述极片中负极片的第三孔隙体积，包括：
获取所述负极片的第三体积；
确定所述负极片的负极片孔隙率；
将所述第三体积与所述负极片孔隙率进行乘积计算，得到所述第三孔隙体积。
7.根据权利要求5所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述确定所述正极片的正极片孔隙率，包括：
获取所述正极片中各种材料组分的第一比例及各种材料组分的第一真密度；
根据所述第一比例及所述第一真密度计算所述正极片的正极片真密度；
获取所述正极片的第一面密度和第一厚度，并计算第一面密度与第一厚度的比值，得到所述正极片的第一表观密度；
根据所述正极片真密度和所述第一表观密度计算所述正极片孔隙率。
8.根据权利要求7所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一比例及所述第一真密度计算所述正极片的正极片真密度，包括：
针对每种材料组分，分别计算第一比例与第一真密度的比值，得到各种材料组分的比值；
将各种材料组分的比值进行求和计算，将求和结果的倒值确定为所述正极片真密度。
9.根据权利要求7所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述确定所述负极片的负极片孔隙率，包括：
获取所述负极片中各种材料组分的第二比例及各种材料组分的第二真密度；
根据所述第二比例及所述第二真密度计算所述负极片的负极片真密度；
获取所述负极片的第二面密度和第二厚度，并计算第二面密度与第二厚度的比值，得到所述负极片的第二表观密度；
根据所述负极片真密度和所述第二表观密度计算所述负极片孔隙率。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电池注液量的确定方法，其特征在于，所述确定所述方形卷绕铝壳锂电池中极片与隔膜之间的间隙体积，包括：
获取所述方形卷绕铝壳锂电池中卷芯的第四体积；
将所述第四体积减去所述第一体积、所述第二体积及所述第三体积，得到所述极片与隔膜之间的间隙体积。
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