CN116525956A - 硅基负极方壳电池的制备方法及电池 - Google Patents
硅基负极方壳电池的制备方法及电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116525956A CN116525956A CN202310465265.8A CN202310465265A CN116525956A CN 116525956 A CN116525956 A CN 116525956A CN 202310465265 A CN202310465265 A CN 202310465265A CN 116525956 A CN116525956 A CN 116525956A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- battery cell
- cell
- shell
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 48
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract description 177
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 15
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 claims abstract description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009517 secondary packaging Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 8
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 7
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 17
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229920006233 biaxially oriented polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000009516 primary packaging Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/446—Initial charging measures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/105—Pouches or flexible bags
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/202—Casings or frames around the primary casing of a single cell or a single battery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种硅基负极方壳电池的制备方法及电池，其中方法包括：利用封装膜对硅基负极电芯进行顶封、侧封，并向封装膜内注入电解液；对注液后的所述电芯进行一次封装；对一次封装后的所述电芯进行化成，并在化成过程中向所述电芯施加压力；对化成后的所述电芯进行二次封装，制备成电芯组件；将所述电芯组件设置于壳体中，并将所述电芯组件与盖板连接。本发明实施例公开的硅基负极方壳电池的技术方案，壳体中设置有包裹有封装膜的硅氧电芯组件，当化成过程中硅氧电芯发生膨胀时，可通过压制电芯组件防止电芯组件膨胀，进而解决方壳电池的膨胀变形问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池制备技术领域，特别涉及一种硅基负极方壳电池的制备方法及电池。
背景技术
随着锂离子电池的广泛商业化使用，尤其是在新能源汽车上的使用，对于锂离子电池的安全问题受到广泛关注，其中，电池内部的热失控是导致锂离子电池出现安全问题的主要原因，而电池受到外力挤压又是发生热失控的主要诱因之一。
方壳电池作为锂离子电池中目前商业应用最广泛的一种类型，由于其具有金属外壳，在一定程度上可有效防御外力挤压，有利于提升电池的安全性能，但现有的方壳铝壳电池存在能量密度不高的问题，导致新能源汽车的续航能力差的问题。
硅基材料由于具有较高的能量密度，将硅基材料用于方壳铝壳电池可有效提高方壳电池的能量密度，但是由于硅基材料热膨胀系数较大，硅基负极在首次充放电过程中会产生明显的膨胀，影响电池的适用安全。
相关技术中，针对软包电池的膨胀问题，在软包电池的上侧设置夹板，通过气缸对上夹板施加压力，并能够根据压力监测装置反馈的软包电池和上夹板之间的压力信息，调节气缸使软包电池和上夹板之间的压力保持不变，进行预紧力的测试，以准确的测试软包电池的预紧力，从而有效减缓软包电池在使用过程中产生的膨胀，使电池在寿命期内使用性能得到提升。然而对于硅基负极方壳电池，由于电池的壳体为刚性结构，无法通过压制电池抑制电芯膨胀，导致硅基负极方壳电池中存在明显的电芯膨胀问题，后续存在负极材料膨胀导致的粉料掉落，导致电池发生自放电甚至短路。
发明内容
为了解决现有技术中的至少一个技术问题，本发明实施例提供了一种硅基负极方壳电池的制备方法及电池。技术方案如下：
第一方面，提供了一种硅基负极方壳电池的制备方法，包括：
利用封装膜对硅基负极电芯进行顶封、侧封，并向封装膜内注入电解液；
对注液后的所述电芯进行一次封装；
对一次封装后的所述电芯进行化成，并在化成过程中向所述电芯施加压力；
对化成后的所述电芯进行二次封装，制备成电芯组件；
将所述电芯组件设置于壳体中，并将所述电芯组件与盖板连接。
进一步地，所述对一次封装后的所述电芯进行化成，并在化成过程中向所述电芯施加压力，包括：
静置一次封装后的所述电芯；
向静置后的所述电芯施加压力，并进行充放电；
静置充放电后的所述电芯。
进一步地，所述向静置后的所述电芯施加压力，并进行充放电，包括：
将静置后的所述电芯用夹具夹紧，到达第一夹紧时间后静置；
将所述电芯采用夹具夹紧并加热，并进行充放电，到达第二夹紧时间后静置。
进一步地，所述将所述电芯组件设置于壳体中，并将所述电芯组件与盖板连接，包括：
将所述电芯组件焊接在所述壳体中；
将所述电芯组件与极耳连接，将所述极耳与所述盖体连接；
焊接所述壳体和所述盖板。
第二方面，基于第一方面提供的制备方法，本发明实施例还提供了一种硅基负极方壳电池，包括：
壳体，所述壳体限定出具有一敞开口的容纳腔；
电芯组件，所述电芯组件设置于所述容纳腔中，所述电芯组件包括：封装膜和电芯，所述封装膜封装在所述电芯外，所述电芯为硅基负极电芯；
极耳，所述极耳包括：正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和所述负极极耳均与所述电芯连接；
盖板组件，所述盖板组件设置于所述壳体的敞开口处，所述盖板组件与所述正极极耳和所述负极极耳连接。
进一步地，所述壳体为钢质壳体或者铝制壳体，所述封装膜为铝塑膜。
进一步地，所述盖板组件包括：
盖体，所述盖体设置在所述壳体的敞开口处，所述盖体上设置正极转接片和负极转接片；
正极柱，所述正极柱设置于所述盖体上，所述正极柱与所述正极转接片连接，所述正极转接片与所述正极极耳连接；
负极柱，所述负极柱设置于所述盖体上，所述负极柱与所述负极转接片连接，所述负极转接片与所述负极极耳连接。
进一步地，所述盖体包括：垫片、盖体片和顶贴片；所述垫片设置于所述壳体的敞口处，与所述壳体连接；所述盖体片设置于所述垫片上；所述顶贴片设置于所述垫片上。
进一步地，所述盖体上设置防爆阀和注液孔，所述防爆阀与所述负极转接片连接，所述注液孔包括通孔和围设在所述通孔外的注液平台，所述注液平台相对所述盖体凹陷设置。
进一步地，所述方壳电池，还包括：
散热片，所述散热片设置于所述电芯组件外侧。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
1、本发明实施例公开的硅基负极方壳电池的制备方法，在制备硅氧电芯组件的化成过程中，对一次封装后的硅氧电芯进行压制，可防止硅氧电芯在化成过程中发生膨胀，避免方壳电池膨胀变形；
2、本发明实施例公开的硅基负极方壳电池，壳体中设置有包裹有封装膜的硅氧电芯组件，当化成过程中硅氧电芯发生膨胀时，可通过压制电芯组件防止电芯组件膨胀，进而解决方壳电池的膨胀变形问题。
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，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明实施例公开的硅基负极方壳电池的制备方法流程示意图；
图2是本发明实施例公开的电芯组件结构示意图；
图3是本发明实施例公开的硅基负极方壳电池的结构示意图；
图4是本发明实施例公开的硅基负极方壳电池的爆炸结构示意图；
图5是本发明实施例公开的硅基负极方壳电池的散热片设置结构示意图。
图中：
1、电芯组件；2、壳体；3、盖板组件；4、极耳；5、散热片；
1.1、封装膜；1.2、电芯；3.1、盖体；3.2、正极柱；3.3、负极柱；4.1、正极极耳；4.2、负极极耳；
3.1.1、垫片；3.1.2、盖体片；3.1.3、顶贴片；3.1.4、正极转接片；3.1.5、负极转接片；3.1.6、防爆阀；3.1.7、注液孔；
3.1.1.1、卡接条；
6.1、顶封边；6.2、侧封边；6.3、一封边；6.4、二封边；6.5、气袋。
具体实施方式
为使本发明的目的、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，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，发明实施例公开了一种硅基负极方壳电池的制备方法，具体包括：
S1、利用封装膜对硅基负极电芯进行顶封、侧封，并向封装膜内注入电解液。
S2、对注液后的电芯进行一次封装。
S3、对一次封装后的电芯进行化成，并在化成过程中向电芯施加压力。
S4、对化成后的电芯进行二次封装，制备成电芯组件。
S5、将电芯组件设置于壳体中，并将电芯组件与盖板连接。
上述，步骤S1-S4中，如图2所示，将电芯1.2置于封装膜1.1上，以电芯1.2极耳引出的一侧称为电芯的顶面，与顶部相对的一侧称为电芯的底面。将封装膜1.1沿电芯1.2的底面进行折叠，封装膜1.1包覆在电芯1.2的底面和前面、后面上。顶封是将电芯1.2顶面的封装膜1.1连接，封装电芯1.2的顶面，形成顶封边6.1。侧封为将电芯1.2一个侧面的封装膜1.1连接封装电芯1.2的一个侧面的封装膜1.1，形成侧封边6.2。
可以理解的是，在另一个实施例中，可通过模具在封装膜1.1上形成容纳电芯1.2的凹槽，封装膜1.1可以是形成凹槽的第一封装膜和第二封装膜，第一封装膜和第二封装膜分别包覆在电芯1.2的前面和后面，通过将第一封装膜和第二封装膜对应于电芯的极耳引出处一侧进行封装形成顶封边6.1。第三封装膜包覆在电芯1.2的一侧，顶封边和第三封装膜通过热压等方式连接，第三封装膜形成侧封边6.2。
经过顶封和侧封后，电芯1.2外侧的封装膜1.1形成了具有一个侧部敞开口的容纳空间电芯1.2置于容纳空间中。从侧部敞开口向容纳空间中注入电解液注入完成后对封装膜1.1进行侧部敞开口进行一次封装，形成一封边6.3。一封边6.3和电芯1.2之间留有气袋6.5。一次封装完成后，对电芯1.2进行化成，化成的过程中封装膜1.1内产生气体向电芯1.2对应位置的封装膜1.1施加压力，防止封装膜1.1膨胀，气体进入气袋6.5，刺破气袋6.5排出气体在电芯1.2和一封边6.3之间对电芯1.2进行二次封装，形成二封边6.4，二封边6.4靠近电芯1.2设置。由此电芯1.2被封装在封装膜1.1内，形成电芯组件1。
上述，电池化成是在电池注液后对电池的首次充电过程。化成可以激活电池中的活性物质，使电池活化。同时，锂盐与电解液发生副反应，在电池的负极侧生成固态电解质界面(SEI)膜，该层膜可阻止副反应进一步的发生，从而减少锂电池中活性锂的损失。SEI的好坏对锂电池的循环寿命、初始容量损失、倍率性能等有着很大影响。本发明实施例中采用的是开口化成的方法，在充放电过程中，电芯注液口始终处于常压开放状态，电化学反应产生的气体可以及时排除，提高了SEI膜成型的一致性。
在一个实施例中，步骤S3具体包括：
静置一次封装后的电芯；
向静置后的电芯施加压力，并进行充放电；
静置充放电后的电芯。
上述，示例性地，将注液预封口后的硅基负极电芯1.2在20-85℃的环境下静置，静置时间为4-72h。将静置后的电芯1.2用夹具夹紧，进行充放电，环境温度为20-85℃，夹具压力为0.1-5.0MPa。将充放电后的电芯1.2在20-85℃的环境下静置，静置时间为4-72小时。
在一个实施例中，向静置后的电芯施加压力，并进行充放电，包括：
将静置后的电芯用夹具夹紧，到达第一夹紧时间后静置。
将电芯采用加热夹具夹紧，并进行充放电，到达第二夹紧时间后静置。
上述，在对电芯1.2施加压力的过程中，电芯1.2需要经历预设时间阈值的静置，在电芯1.2的夹紧和静置交替且重复进行，直至电芯1.2在施加压力的过程中，总的静置时间满足预设时间阈值时停止重复。第一夹紧时间和第二夹紧时间可相同也可以不同。示例性地，电芯1.2静置0-4小时后采用夹具夹紧，常温夹具压力为0.1-5.0MPa，时间为3-60分钟；松开夹具，电芯1.2常压静置3-10分钟，常温夹具的温度为环境温度：20-45℃。加热夹具的加热温度为60-85℃，夹具压力为0.1-5.0MPa，时间为3-60分钟。
在一个实施例中，步骤S5包括：
将电芯组件焊接在壳体中。
将电芯组件与极耳连接，将极耳与盖体连接。
焊接壳体和盖板。
上述，示例性地，将电芯组件1焊接在壳体2中包括：将电芯组件1与散热片5连接，将电芯组件1和散热片5焊接在壳体2中。硅基负极电芯1.2包括：正极片、负极片和隔片，隔片设置于正极片和负极片之间，负极片为硅氧材料片。极耳包括正极极耳4.1和负极极耳4.2。将电芯组件1与极耳连接包括：将正极极耳4.1与正极片连接，将负极极耳4.2与负极片连接。将极耳与盖体3.1连接，包括：将正极极耳4.1和负极极耳4.2分别安装在盖体3.1上，将正极极耳4.1与正极转接片3.1.4连接，将正极转接片3.1.4与正极柱3.2连接；将负极极耳4.2与负极转接片3.1.5连接，将负极转接片3.1.5与负极柱3.3连接。
本发明实施例公开的硅基负极方壳电池的制备方法，在制备硅氧电芯组件1的化成过程中，对一次封装后的硅氧电芯1.2进行压制，可防止硅氧电芯1.2在化成过程中发生膨胀，避免方壳电池膨胀变形。
在一个实施例中，在步骤S1前还包括正极极片和负极极片的制备，正极极片和负极极片通过组装形成电芯1.2。
基于上述本发明实施例公开的方壳电池的制备方法，如图3和5所示，一种硅基负极方壳电池，包括：电芯组件1、壳体2、盖板组件3和极耳。电芯组件1包括：封装膜1.1和电芯1.2(如图2所示)，其中电芯1.2为硅基负极电芯1.2，封装膜1.1包裹在电芯1.2外。壳体2限定出具有一敞开口的容纳腔，盖板组件3覆盖在壳体2的敞开口上。极耳与电芯1.2和盖板组件3连接，极耳包括：正极极耳4.1和负极极耳4.2。方壳电池的壳体2中可设置一个或多个电芯组件1。
可以理解的是，根据壳体的尺寸及电芯组件的厚度不同，壳体2内所容纳的电芯组件个数不同，本申请并不对壳体尺寸，电芯组件的厚度、电芯组件的个数进行限定，凡是可以实现将电芯组件放入到壳体形成封闭结构均可。
在一个实施例中，电芯组件1的个数小于等于5个。电芯组件的个数过多，会导致电池的体积增加，且除电芯外其余结构占用空间增加，方壳电池的能量密度降低。
图3示例性地提供了设置两个电芯组件1的方壳电池。
硅基负极电芯1.2具有较高的能量密度，方壳电池具有良好的刚性。硅基负极电芯1.2包括：正极片、负极片和隔片，隔片设置于正极片和负极片之间，负极片为硅氧材料片。正极极耳4.1与正极片连接，负极极耳4.2与负极片连接。将硅基负极电芯1.2封装在封装膜1.1中，将封装后的硅基负极电芯1.2设置在方壳电池的壳体2中，相较于直接将硅基负极电芯1.2设置在方壳电池壳体2中的技术方案，本发明实施例公开的方壳电池能够在硅基负极电芯1.2化成时通过对封装后的硅基负极电芯1.2施压避免电芯1.2膨胀变形。上述，示例性地，硅基负极电芯1.2为长方体，方壳电池的壳体2可以是形成有长方体空间的铝制壳体2或钢制壳体2，封装膜1.1可以是铝塑膜。示例性地，铝塑膜材料通常分为三层：外阻层、阻透层和阻隔层，外阻层一般为尼龙BOPA或者PET构成的外保护层，阻透层一般为设置于外阻层和阻隔层之间的铝箔。
在一个实施例中，盖板组件3包括：盖体3.1、正极柱3.2、负极柱3.3。盖体3.1设置在壳体2的敞开口处，盖体3.1上设置正极转接片3.1.4和负极转接片3.1.5。盖体3.1上形成有正极柱孔和负极柱孔，正极柱3.2贯穿正极柱孔与正极转接片3.1.4连接，正极转接片3.1.4与正极极耳4.1连接，负极柱3.3贯穿负极柱孔与负极转接片3.1.5连接，负极转接片3.1.5与负极极耳4.2连接。
在一个实施例中，如图4所示，盖体3.1包括：垫片3.1.1、盖体片3.1.2和顶贴片3.1.3。垫片3.1.1上设有卡接条3.1.1.1，垫片3.1.1设置于壳体2的敞开口处，卡接条3.1.1.1抵接在壳体2的容纳空间中，使垫片3.1.1覆盖在壳体2的敞开口处。盖体片3.1.2设置于顶贴片3.1.3和垫片3.1.1之间。示例性地，垫片3.1.1可以为塑胶材质，起到密封和连接固定的作用，盖体片3.1.2可以为铝片，垫片3.1.1起到保护作用。正极转接片3.1.4和负极转接片3.1.5设置于顶贴片3.1.3的上方。
在一个实施例中，如图3所示，盖体3.1还包括：防爆阀3.1.6，当电池内压力达到一定阈值时，防爆阀3.1.6破开，释放电池内部压力，防止电池发生爆炸，防爆阀3.16包括防爆膜和保护片，所述防爆膜上设置有薄弱部，电池内气体优先冲开薄弱部，释放压力。
在一个实施例中，如图3所示，盖体3.1还包括：注液孔3.1.7，包括通孔和紧邻通孔外周侧设置的注液平台，注液平台用于放置外置注液设备的注液嘴，注液平台高度低于盖体3.1的顶面，表现为凹槽结构，防止注液完成后电解液残留在顶盖上，腐蚀影响电池外观，以及影响后续焊接质量。在注液完成后，用密封胶塞塞入注液孔3.1.7中，并在注液孔3.1.7上方放置金属片进行焊接，保证电池的密封性能。
在一个实施例中，电芯组件1外侧设置散热片5，散热片5起到电芯组件1和壳体2之间的热传导作用，有利于将电芯组件1的热量传导到方壳电池外。如图5示例性地，电芯组件1的底面和两个侧面均贴附有散热片5。
在一个实施例中，电芯组件1之间设置有缓冲结构(图中未示出)，示例性地，可以为涂覆有高导热胶的泡棉。通过对单个电芯组件1的厚度与壳体在电芯组件堆叠方向上的长度进行匹配，示例性，电池内电芯组件1的总厚度、缓冲结构与散热片5的厚度之和等于或略大于壳体在电芯组件堆叠方向上的长度，当上述3者的厚度之和大于壳体在电芯组件堆叠方向上的长度时，其差值不超过缓冲结构在该方向上的可压缩值。通过对缓冲结构的挤压，实现将电芯组件送入壳体内，在电池的使用过程中，可以通过壳体给电芯组件持续性提供一定的压力，以提高电池的使用性能。
本发明实施例公开的硅基负极方壳电池，壳体2中设置有包裹有封装膜1.1的硅氧电芯组件1，当化成过程中硅氧电芯1.2发生膨胀时，可通过压制电芯组件1防止电芯组件1膨胀，进而解决方壳电池的膨胀变形问题。
为进一步对本申请的技术方案进行公开和介绍，下面结合具体的实施例和比较例进行比较说明：
实施例1
本实施例提供一种硅基负极方壳电池的制备方法，具体包括：
S1、利用封装膜对硅基负极电芯进行顶封、侧封，并向封装膜内注入电解液。
S2、对注液后的电芯进行一次封装。
S3、对一次封装后的电芯进行化成，并在化成过程中向电芯施加压力。
S4、对化成后的电芯进行二次封装，制备成电芯组件。
S5、将电芯组件设置于壳体中，并将电芯组件与盖板连接。
所述硅基负极为硅碳材料(掺硅含量为35％)。
所述步骤S3中，化成的工艺具体如下：
A.取一次封装后的电池电芯在20℃的环境下静置72小时。
B.将静置后采用常温夹具夹紧电芯，环境温度20℃，夹持时间3分钟，常温夹具压力2.0MPa；松开夹具，电芯静置10分钟，重复上述夹紧和松开夹具后的静置过程30次。
C.将常压静置后的电芯采用加热夹具夹紧，并在夹紧过程中进行充放电，加热温度为60℃，夹具压力2.0MPa，0.02C电流充电至3.2V，0.1C电流恒流充电至3.6V，0.2C恒流充电至4.2V，0.5C放电至3.6V；松开夹具，电芯静置3分钟。
D.将电芯静置4小时。
E.将电芯进行真空抽气封口，真空度为-80kpa。
本实施例还提供一种如上所述方法制备的方壳电池。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，化成时，夹具的压力为3.0MPa.
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，化成时，夹具的压力为1.0MPa.
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，化成时，夹具的压力为0。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，所制备的电池不包括封装膜，直接将硅基负极电芯置于壳体内，与盖板连接，注入电解液，化成。
对实施例1-3及对比例1,2制备的电池进行膨胀率测试。
所述膨胀率测试充满电后硅基负极片的厚度h1与原始电芯负极片的厚度h0。膨胀率＝(h1-h0)/h0。
结果如下表1所示：
表1
相较于对比例1，实施例1-3在化成阶段采用加压的方式进行化成，其制备的电芯膨胀率较低，说明在硅氧电芯在放入壳体之前进行加压化成可有效降低电池的膨胀。
对比例1与对比例2的区别在于，对比例1在硅基负极电芯的外侧设置有封装膜，且电芯之间设置有缓冲结构。上表1中，对比例1制备的电池的膨胀率低于对比例2，说明外壳及缓冲结构也可以给电芯施加一定压力，从而降低硅基负极的膨胀。以上仅是对本申请技术方案机理的可能性推测，并不构成对本申请保护范围的限制。
以上对本申请所提供技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，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申请的限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硅基负极方壳电池的制备方法，其特征在于，包括：
利用封装膜对硅基负极电芯进行顶封、侧封，并向封装膜内注入电解液；
对注液后的所述电芯进行一次封装；
对一次封装后的所述电芯进行化成，并在化成过程中向所述电芯施加压力；
对化成后的所述电芯进行二次封装，制备成电芯组件；
将所述电芯组件设置于壳体中，并将所述电芯组件与盖板连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对一次封装后的所述电芯进行化成，并在化成过程中向所述电芯施加压力，包括：
静置一次封装后的所述电芯；
向静置后的所述电芯施加压力，并进行充放电；
静置充放电后的所述电芯。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述向静置后的所述电芯施加压力，并进行充放电，包括：
将静置后的所述电芯用夹具夹紧，到达第一夹紧时间后静置；
将所述电芯采用夹具夹紧并加热，并进行充放电，到达第二夹紧时间后静置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述电芯组件设置于壳体中，并将所述电芯组件与盖板连接，包括：
将所述电芯组件焊接在所述壳体中；
将所述电芯组件与极耳连接，将所述极耳与所述盖体连接；
焊接所述壳体和所述盖板。
5.基于权利要求1-4中任一项所述方法制备的硅基负极方壳电池，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体限定出具有一敞开口的容纳腔；
电芯组件，所述电芯组件设置于所述容纳腔中，所述电芯组件包括：封装膜和电芯，所述封装膜封装在所述电芯外，所述电芯为硅基负极电芯；
极耳，所述极耳包括：正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和所述负极极耳均与所述电芯连接；
盖板组件，所述盖板组件设置于所述壳体的敞开口处，所述盖板组件与所述正极极耳和所述负极极耳连接。
6.如权利要求5所述的方壳电池，其特征在于，所述壳体为钢质壳体或者铝制壳体，所述封装膜为铝塑膜。
7.如权利要求5所述的方壳电池，其特征在于，所述盖板组件包括：
盖体，所述盖体设置在所述壳体的敞开口处，所述盖体上设置正极转接片和负极转接片；
正极柱，所述正极柱设置于所述盖体上，所述正极柱与所述正极转接片连接，所述正极转接片与所述正极极耳连接；
负极柱，所述负极柱设置于所述盖体上，所述负极柱与所述负极转接片连接，所述负极转接片与所述负极极耳连接。
8.如权利要求7所述的方壳电池，其特征在于，所述盖体包括：垫片、盖体片和顶贴片；所述垫片设置于所述壳体的敞口处，与所述壳体连接；所述盖体片设置于所述垫片上；所述顶贴片设置于所述垫片上。
9.如权利要求7所述的方壳电池，其特征在于，所述盖体上设置防爆阀和注液孔，所述防爆阀与所述负极转接片连接，所述注液孔包括通孔和围设在所述通孔外的注液平台，所述注液平台相对所述盖体凹陷设置。
10.如权利要求5所述的方壳电池，其特征在于，还包括：
散热片，所述散热片设置于所述电芯组件外侧；
缓冲结构，设置在所述电芯组件之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310465265.8A CN116525956A (zh) | 2023-04-26 | 2023-04-26 | 硅基负极方壳电池的制备方法及电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310465265.8A CN116525956A (zh) | 2023-04-26 | 2023-04-26 | 硅基负极方壳电池的制备方法及电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116525956A true CN116525956A (zh) | 2023-08-01 |
Family
ID=87395369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310465265.8A Pending CN116525956A (zh) | 2023-04-26 | 2023-04-26 | 硅基负极方壳电池的制备方法及电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116525956A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117239251A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-12-15 | 宁夏宝丰昱能科技有限公司 | 一种方形电池的制造工艺及方形电池 |
-
2023
- 2023-04-26 CN CN202310465265.8A patent/CN116525956A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117239251A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-12-15 | 宁夏宝丰昱能科技有限公司 | 一种方形电池的制造工艺及方形电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102018301B1 (ko) | 배터리 모듈 및 그 제조 방법 | |
| KR101243560B1 (ko) | 파우치형 리튬 이차 전지 | |
| CN105703015A (zh) | 一种叠片式锂离子电池 | |
| CN215418489U (zh) | 一种具有双重防爆结构的钢壳扣式电池 | |
| KR20150050223A (ko) | 가압 트레이 및 이에 적용되는 가압 지그 | |
| CN116525956A (zh) | 硅基负极方壳电池的制备方法及电池 | |
| KR101735511B1 (ko) | 패턴화된 형상을 갖는 배터리 셀 및 그 제조방법 | |
| KR102308017B1 (ko) | 열전도성 수지로 채워진 중공을 가지는 이차전지 | |
| CN216903260U (zh) | 电池单体、电池以及用电装置 | |
| US11264668B2 (en) | Battery module having improved cooling structure | |
| WO2021238860A1 (zh) | 电池包、车辆以及储能装置 | |
| CN117438734A (zh) | 外壳、电芯及用电设备 | |
| CN212209680U (zh) | 组合电芯及具有其的电池 | |
| CN219419133U (zh) | 一种电池 | |
| CN205646017U (zh) | 一种叠片式锂离子电池 | |
| CN115799725A (zh) | 电池结构及其装配方法、电动设备 | |
| CN215418506U (zh) | 电池极耳、单体电池、电池模组、电池包及用电设备 | |
| CN216015603U (zh) | 一种具有安全装置的扣式电池 | |
| CN211578910U (zh) | 一种超薄电池的极片结构及超薄电池 | |
| JP4507487B2 (ja) | 密閉型アルカリ蓄電池 | |
| WO2001047046A1 (en) | A thin battery | |
| CN2469562Y (zh) | 一种电池防爆装置及具有此装置的锂离子电池 | |
| KR102164973B1 (ko) | 젤리-롤형 전극조립체를 포함하는 파우치형 이차전지 | |
| JP3941084B2 (ja) | 電池パック | |
| CN115275458B (zh) | 一种翻盖薄膜电池及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |