CN117497974A - 一种电池快速注液浸润方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池快速注液浸润方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将待注液电池放入注液腔，并对电池内部和注液腔进行抽真空操作，并保持负压持续第一设定时间t1；S2、向与电池连通的注液杯和注液腔内部充入氮气，并保持正压持续第二设定时间t2；S3、重复执行4～6次步骤S1和步骤S2，完成一次注液；S4、预充：一次注液完成后，采用开口微负压的方式，采用0.01C～0.05C的充电电流对电池进行充放电操作，电池充电电量控制在6%～12%SOC；S5、二次注液：再次执行步骤S1和S2，对电池进行二次注液；S6、化成：将二次注液合格的电池转入化成工序。本发明具有能够缩短注液时间，流转空间利用率高，有利于降低成本投入等优点。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，特别的涉及一种电池快速注液浸润方法。
背景技术
传统的电池注液浸润的工艺方法是先进行真空注液，注液后的电池带注液杯流转，经过长时间的静置，待极片完全吸收电解液后进行负压化成，化成后再进行一次补液。由于真空注液一次性将全部电解液注入电芯内部非常困难，需要带注液杯流转，增加了设备一次性成本投入；同时还需要长时间静置，而带电解液静置又需要单独的空间和环境，这无疑是增加了成本的投入，同时也大幅降低了生产效率。
另有一些新的注液浸润方式，如将注液后的常温静置调整为高温静置，通过高温的方式提升电解液自身的活化能加快电解液的浸润速度，虽然能够提升注液浸润工序的生产效率，但需要额外增加生产能源的投入，造成电芯生产成本增加。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够缩短注液时间，流转空间利用率高，有利于降低成本投入的电池快速注液浸润方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种电池快速注液浸润方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将待注液电池放入注液腔，并对电池内部和注液腔进行抽真空操作，并保持负压持续第一设定时间t1；
S2、向与电池连通的注液杯和注液腔内部充入氮气，并保持正压持续第二设定时间t2；
S3、重复执行4～6次步骤S1和步骤S2，完成一次注液；
S4、预充：一次注液完成后，采用开口微负压的方式，采用0.01C～0.05C的充电电流对电池进行充放电操作，电池充电电量控制在6%～12%SOC；
S5、二次注液：再次执行步骤S1和S2，对电池进行二次注液；
S6、化成：将二次注液合格的电池转入化成工序。
进一步的，所述步骤S1中，负压压力为-0.8MPa～-1MPa。
进一步的，所述步骤S2中，正压压力为+0.4Mpa～+1.0MPa。
进一步的，所述步骤S2中，保持正压持续时间为100～300秒。
进一步的，所述步骤S3中，一次注液的注液量为注液总量的80%～95%。
进一步的，所述步骤S4中，充电电流为0.01C，充电电量控制在7%SOC。
进一步的，所述步骤S5中，二次注液的注液量为注液总量的5%～20%。
进一步的，所述步骤S6中，化成时，开口负压的压力为-10～30Kpa，充电电流为0.1C～0.5C，充电电量为6%～18%SOC。
进一步的，还包括步骤S7，对化成后的良品电池进行称重，对重量不合格的电池进行补液。
进一步的，补液时采用负压一次注液。
综上所述，本发明具有如下优点：
1、本发明采用正负压交替式等压注液方式，通过增大正压压力和延长正压时间可以有效加快电解液浸润极片和隔膜，缩短注液时间。同时本发明采用两次注液的方式，减少因一次性注液未被电芯及时吸收的游离电解液所占用的空间，注液过程中无需带注液杯流转，降低一次性成本投入和提升空间利用率。
2、本发明采用一次注液后立即进行小电流预充，通过电压电势的作用进一步拉动电芯对电解液的吸收，加速电解液浸润。注液后采用立即小电流预充的方式，电芯不需再做单独的静置，这可以大大的缩短整体制程时间，提升生产效率，同时不用建单独的静置库，可大幅度减少一次性成本投入，提升产品竞争力。
附图说明
图1为电池注液浸润的工艺流程图。
图2为常温1C充放电循环图。
图3为不同倍率放电图。
图4为不同倍率放电温升图。
实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1所示，本实施例的电池注液浸润步骤如下：
1、一次注液：待注液的圆柱型良品电池，采用正负压等压交替的方式进行一次注液。具体方式为：
待注液电池进入注液腔后，首先对电池内部与电池外部的注液腔同时进行抽真空，真空压力控制在-0.8MPa～-1MPa，这样，既有利于电解液快速进入电池内部，同时也延长了系统对密封性要求的使用周期。本实施例中，负压压力选用-0.85MPa。
真空负压保持30~60S后，对电池上方与电池连通的注液杯和注液腔内部充入氮气，保持一定压力，压力大小约为+0.4Mpa～+1.0MPa，持续时间约为100~300S。正压压力目的是促进电解液与电芯内部的气体交换位置，加快电解液的浸润。
本实施例中，正压压力选定为+0.85MPa，这样，可以在保证电解液与气体的液气交换位置具有足够动力的同时，也减小对注液系统密封性的要求，可以延长系统的使用寿命周期。另外，正压压力的持续时间选定为200秒，实验验证表明延长正压压力的时间有利于加快电解液的浸润速度，但正压压力持续时间超过200秒以后，提升浸润效果就不再明显。
负压与正压交替进行，不同大小型号的电池采用交替循环的次数不同，通常控制在4～6次循环。一次注液的注液量不宜过少，过少则让电池内部极片、隔膜浸润不完全；过多则容易冒液，无法完全注入。另外，本实施例的正负压交替式注液的一次注液的注液量为全部注液量的80%～95%。
2、小电流预充：一次注液后电池无需常温静置或高温静置，直接转充放电工序进行充放电。充放电采用开口微负压的方式，充电电流为0.01C~0.05C，电池充电电量控制在6%~12%SOC。本实施例的充电电流为0.01C，充电电量控制在7%SOC，采用小电流充电的目的是为电解液浸润提供推动力，过大或充电量过多都容易引起电芯内部局部的极化不均匀，这会降低电池的整体性能，如倍率性能变差、循环寿命降低等。
3、二次注液：小电流预充后的电池直接转注液工序进行二次注液，二次注液采用的注液方式与一次注液方式相同，只是电池的注液量为电池总的保液量的5%~20%左右。二次注液的目的就是将一次注液无法注入的电解液，再补充注进电池内部。二次注液也是相对轻松的，小电流预充不仅消耗一小部分电解液，同时也加速游离电解液进入极片和隔膜内部，提供出后续游离电解液进入的空间。
4、开口化成：二次注液合格的电池直接转入化成工序，进行小电流、开口负压化成。充电电流为0.1C~0.5C，电池充电电量为6%~18%SOC，负压压力大小为-10~-30Kpa。本实施例中，充电电流为0.25C，电池充电电流为18%SOC，这样，既满足电芯充放电生产效率，同时也兼顾了电池内部形成均匀致密的SEI膜，有利于提升电池的整体电性能。负压压力大小优选-20Kpa，这样，既可以有效的及时排除化成过程中产生的气体，也不至于抽出电池中的游离电解液。
5、补液：开口化成后的良品电池直接转补液工序进行称重，电池重量满足工艺要求的可以直接流转后一工序，电池重量不合格的，需要进行补液处理。补液采用简单的负压一次注液即可。
6、后工序生产：一次合格电芯和补液合格电芯正常流转至后工序进行其它生产，完成所有生产工序后即可获得合格的完整电池。
采用本实施例注液浸润方法制造加工的电池与采用传统注液浸润方法制造加工的电池的电性能对比数据如下：
采用本实施例注液浸润方法制造加工的电池首效要略优于传统注液浸润方法制造加工的电池。
如图2～图4所示，本发明注液浸润方式生产的电池与传统方式生产的电池，常温1C充放循环性能、倍率放电性能基本相当，无明显差异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池快速注液浸润方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将待注液电池放入注液腔，并对电池内部和注液腔进行抽真空操作，并保持负压持续第一设定时间t1；
S2、向与电池连通的注液杯和注液腔内部充入氮气，并保持正压持续第二设定时间t2；
S3、重复执行4～6次步骤S1和步骤S2，完成一次注液；
S4、预充：一次注液完成后，采用开口微负压的方式，采用0.01C～0.05C的充电电流对电池进行充放电操作，电池充电电量控制在6%～12%SOC；
S5、二次注液：再次执行步骤S1和S2，对电池进行二次注液；
S6、化成：将二次注液合格的电池转入化成工序。
2.如权利要求1所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，所述步骤S1中，负压压力为-0.8MPa～-1MPa。
3.如权利要求1所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，所述步骤S2中，正压压力为+0.4Mpa～+1.0MPa。
4.如权利要求1所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，所述步骤S2中，保持正压持续时间为100～300秒。
5.如权利要求1所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，所述步骤S3中，一次注液的注液量为注液总量的80%～95%。
6.如权利要求1所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，所述步骤S4中，充电电流为0.01C，充电电量控制在7%SOC。
7.如权利要求1所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，所述步骤S5中，二次注液的注液量为注液总量的5%～20%。
8.如权利要求1所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，所述步骤S6中，化成时，开口负压的压力为-10～30Kpa，充电电流为0.1C～0.5C，充电电量为6%～18%SOC。
9.如权利要求1所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，还包括步骤S7，对化成后的良品电池进行称重，对重量不合格的电池进行补液。
10.如权利要求9所述的电池快速注液浸润方法，其特征在于，补液时采用负压一次注液。
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