CN1705144A - 电池真空封口方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池真空封口方法及其装置，该方法包括如下步骤：A)将经过充电化成后的电池的注液孔朝上地固定在凹形夹具中，B)在注液孔上放置直径略大于注液孔的曲面封堵体，C)在曲面封堵体上垂直连接压力机压杆，D)将电池和凹形夹具及压力机置于真空室中进行抽真空，E)当达到一定真空度值时，启动压杆向下推压曲面封堵体以逐步封住所述注液孔，F)解除所述真空室中的真空状态，得到排气封口的电池，将电池取出。本发明提供一种能进一步减少化成后的电芯内的气体、进一步提高电池的外形尺寸一致率、提高电池容量的电池真空封口方法及其装置。

Description

电池真空封口方法及其装置

【技术领域】

本发明涉及一种离子电池，更具体地说，本发明涉及一种离子电池及其封口工艺方法和装置。

【背景技术】

离子电池以锂离子电池为代表，正在日益成为手机、移动DVD、掌上电脑等通讯产品上重要的必不可少的电源配件，而锂电池的核心则是电芯，电芯由电极、电解液等组成，外面由壳体、盖板对之加以定型和保护。

目前市场上的锂电池一般采用矩形结构，壳体一般呈扁平状，且壳体材质一般为不锈钢或铝，但由于铝壳的锂电池具有比钢壳电池容量更大的特点，故市场上的锂电池发展趋势为矩形铝壳锂电池。但铝壳锂电池在生产过程中无论是采用开口化成还是采用先将注液孔封住化成的方法，由于电芯在化成时SEI膜的形成过程中都会产生气体，而产生的气体容易停留在极片与极片之间，因此都需再进行放气并压扁封口。

此领域的技术如申请号为03137057.8的中国专利文件公开了一种袋式锂离子电池的制备方法及由该方法制得的电池。其袋式锂离子电池由带有凹槽的铝塑复合膜包装袋、正极片、负极片、隔膜、极耳和电解液组成，袋式锂离子电池的制备方法由电池芯容器的形成、正负极极片的制备、电池芯的制备成型、电池注液、封口、化成等工艺组成，其中，封口工艺中，在对电池进行真空干燥及注入有机电解液后，对电池进行第三边假封口，然后再对电池进行化成，最后进行真空热封口，形成完整的电池。据称：其所采用的假封口工艺有效地避免了外界水气和氧气对电池性能和电解液的影响，充分利用了电解液，提高了电池活性物质的利用率，避免了最初电池化成过程中产生的气体对电池性能的影响。而且操作简单、对环境要求不高、能降低电池的成本，同时采用该工艺方法能制备不同形状、不同厚度的锂离子电池。由该工艺方法生产的袋式锂离子电池具有能量密度高、重量轻、电池的体积小、能大电流放电、循环性能好的特点，同时电池的安全性能也得到提高。但是，上述的技术方案并未提及详细具体的工艺过程和设备。

与此类似的如申请号为02114845.7的中国专利文件公开了一种制造软包装锂二次电池的方法；是在于铝塑膜封装后使用加压化成的方法，化成后的电池再抽真空封口；上述技术方案中也没有对具体的抽真空封口工艺过程和设备作出描述。

而实际生产中，采用真空封口工艺过程中，待真空抽气基本干净后，通常都是将电池移出真空室再行封闭注液孔。此外，电芯的压扁基本上还同时采用模具对开口化成后的电芯进行整形，虽然此方法能在一定程度上排出电芯内的气体，但仍然会有较多的气体留在电芯内，其结果是电解液被停留在极片与极片之间的气体阻隔而难以对极片进行充分而全面的润湿，致使气泡处的极片不能较好地活化，结果是电芯在以后使用的充放电过程中容易产生析锂，影响电芯容量；另外，电芯在压扁封口时多采用模具加气动气缸的方法，受模具精度与人为因素影响较多，压扁后的电芯厚度的一致性难以达到，容易产生电池壳体外观差。

【发明内容】

针对现有技术的上述缺点，本发明所要达到的技术目的是要提供一种能进一步减少化成后的电芯内的气体、进一步提高电池的外形尺寸一致率、提高电池容量的电池真空封口方法及其装置。

为此，本发明的技术方案之一是一种电池真空封口方法，该方法主要用于具有矩形或圆形壳体和注液孔的电池，该封口方法包括如下步骤：A)将经过充电化成后的电池的注液孔朝上地固定在凹形夹具中，B)在所述注液孔上放置直径略大于注液孔的曲面封堵体，C)在所述曲面封堵体上垂直连接压力机压杆，D)将所述电池和凹形夹具及所述压力机置于真空室中进行抽真空，E)当达到一定真空度值时，启动所述压杆向下推压所述曲面封堵体以逐步封住所述注液孔，F)解除所述真空室中的真空状态，得到排气封口的电池，将电池取出。除了从注液孔抽出电芯中的气体外，还可以从其它与电芯内部相通的通道或孔管中进行抽气和封堵。传统工艺中为了排出电芯内的气体，都采用抽真空方法将停留在极片与极片之间及电解液中的气体通过注液孔抽走，待抽气基本干净后，将电池移出真空室再行封闭注液孔，这样，虽然，经过抽真空后大量气体被抽出电池的电芯和电解液，但一旦电池回复到真空室外、在大气环境下对注液孔进行封堵过程中，仍然会有部分气体重新渗入到电芯和电解液中，还会导致封堵过程中过多电解液体的溢出，使电池抽真空的效果打折扣。针对传统技术中存在的上述缺点，本发明的方法采取在电池抽真空的步骤同时进行注液孔的封口，抽真空结束同时也完成了注液孔的封堵，因此有效地避免了气体重新回复到电芯和电解液中，减少了电解液体的溢出，从而能够减少电芯充放电时的析锂、增加电解液与极片的接触面积有利于极片的润湿，较大地提高电池的电能容量，也进一步提高了电池的外形尺寸一致率。

为进一步提高本发明方法的效率和操作便利性，本发明采取如下较具体改进措施：在步骤A)中，凹形夹具至少同时压紧所述电池的两个相对侧面甚至两个相对侧面。这样能够从尽可能多的侧面对电池壳体进行压制，结合抽真空排除更多气体。

为了提高处理效率，在步骤A)中，一个所述的凹形夹具同时并排夹持2～10个所述电池；在多个曲面封堵体上水平地压盖有一块刚性板体，所述压力机的压杆垂直连接在该刚性板体上。

本发明的方法中一个很重要的工艺参数在于：在步骤E)中，所述的真空度值为-0.06Mpa～-0.10Mpa。而根据实际优选的真空度值为-0.095Mpa

为尽量减少有害杂质和气体的干扰，在所述的步骤F)中，为解除真空状态而在所述真空室中通入了干燥空气或惰性气体。

与上述技术方案紧密联系的为本发明的另一技术方案即：一种电池真空封口方法所采用的电池真空封口装置，该电池包括矩形或圆形壳体和注液孔，该真空封口装置包括真空室、夹持所述电池的凹形夹具和封堵所述注液孔的封堵体，而该真空室中还装设有压力机，真空室的壁上开设有通过所述压力机的控制线路的气密孔；所述的封堵体为表面光滑、直径略大于注液孔的曲面体，而压力机的压杆垂直连接在所述的曲面封堵体上。

本发明的装置的一些具体可选择结构和优化的结构为：所述曲面封堵体为圆球体、半球体、椭圆球体、锥台体、球台体其中之一或几种的组合。所述的凹形夹具包括一个底面和三或四个夹持侧面。所述的凹形夹具的夹持尺寸可调，尺寸可调通过螺杆调节的导轨和滑槽即能实现；所述的封口装置还包括压盖在多个封堵体上的刚性板体。所述曲面封堵体和金属或非金属材质。

总之，本发明的方法和装置改进具有实施简便、有效、成本低廉的优点；经过实践证实，本发明的方法相比传统的真空封口方法和装置，能够使封口后电池中的电解液的保有量增加5％～10％，能够使电池外壳的尺寸波动从原来的15％～20％降低到小于10％。

以下，结合具体实施例和附图对本发明的技术解决方案作进一步说明。

【附图说明】

图1为本发明矩形电池真空封口装置实施例的整体结构示意图。

【具体实施方式】

实施例1：

如图1所示的一种圆形电池的真空封口方法及其封口装置实施例，该真空封口装置包括真空室1、夹持电池2的凹形夹具3和封堵注液孔(未详示)的不锈钢球4，不锈钢球4的表面光滑、直径略大于注液孔，而该真空室1中还装设有气缸式压力机5，真空室1的壁上开设有通过压力机5的控制气管6的气密孔1-0以及放气口1-1和抽气口1-2；气管6上连接有控制气流的脚踏开关7，而压力机5的压杆5-1垂直通过刚性板体8压盖在多个不锈钢球4上。凹形夹具3包括一个底面3-0和三个夹持侧面3-1、3-2、3-3。凹形夹具3带有螺杆调节的导轨和滑槽以调节尺寸(未详示)。

本实施例中的圆形电池2采用铝壳电芯063048A，将开口化成后的063048A电芯注液孔上的胶纸去掉，将6个电池放在凹型夹具3内，电池与电池之间紧靠在一起，在电池注液孔上放上不锈钢钢球4，再用扁平的不锈钢刚性板体8压在钢球4上，然后固定好不锈钢刚性板体6，将凹型夹具3放在真空室1内抽真空至-0.095Mpa，踩动脚踏开关7使气缸压杆5-1垂直压在钢刚性板体6上，然后往真空室1中放入干燥的氮气，待真空室1内压力恢复到常压，打开真空室1门，取出电池2，最后再将不锈钢球4完全打入至与电池2的盖板齐平即可。

实施例2：

如图1所示的封口装置实施例液亦可用于矩形电池的真空封口，其具体结构和示意图可完全参照如图1所示的该真空封口装置即实施例1，在此不再重复描述。

Claims (10)

1、一种电池真空封口方法，所述电池包括矩形或圆形壳体和注液孔，所述封口方法包括如下步骤：A)将经过充电化成后的电池的注液孔朝上地固定在凹形夹具中，B)在所述注液孔上放置直径略大于注液孔的曲面封堵体，C)在所述曲面封堵体上垂直连接压力机压杆，D)将所述电池和凹形夹具及所述压力机置于真空室中进行抽真空，E)当真空度值达到-0.06Mpa～-0.10Mpa时，启动所述压杆向下推压所述曲面封堵体以逐步封住所述注液孔，F)解除所述真空室中的真空状态，得到排气封口的电池，将电池取出。

2、如权利要求1所述的电池真空封口方法，其特征在于：所述的步骤A)中，一个所述的凹形夹具同时并排夹持2～10个所述电池；在多个曲面封堵体上水平地压盖有一块刚性板体，所述压力机的压杆垂直连接在该刚性板体上。

3、如权利要求1或2所述的电池真空封口方法，其特征在于：在所述的步骤A)中，所述的凹形夹具至少同时压紧所述电池的两个相对侧面。

4、如权利要求3所述的电池真空封口方法，其特征在于：在所述的步骤E)中，所述的真空度值优选为-0.095Mpa。

5、如权利要求3所述的电池真空封口方法，其特征在于：在所述的步骤F)中，为解除真空状态而在所述真空室中通入了干燥空气或惰性气体。

6、、一种如权利要求1～5之一所述电池真空封口方法所采用的电池真空封口装置，所述电池包括矩形或圆形壳体和注液孔，所述的真空封口装置包括真空室、夹持所述电池的凹形夹具和封堵所述注液孔的封堵体，其特征在于：所述的真空室中还装设有压力机，所述的真空室的壁上开设有通过所述压力机的控制线路的气密孔；所述的封堵体为表面光滑、直径略大于所述注液孔的曲面体，所述压力机的压杆垂直连接在所述的曲面封堵体上。

7、如权利要求6所述的电池真空封口装置，其特征在于：所述曲面封堵体为圆球体、半球体、椭圆球体、锥台体、球台体其中之一或几种的组合。

8、如权利要求6所述的电池真空封口装置，其特征在于：所述的凹形夹具包括一个底面和三或四个夹持侧面。

9 如权利要求6所述的电池真空封口装置，其特征在于：所述的凹形夹具的夹持尺寸可调；所述的封口装置还包括压盖在多个封堵体上的刚性板体。

10、如权利要求6所述的电池真空封口装置，其特征在于：所述曲面封堵体和金属或非金属材质。