CN1787275A - 圆柱型锂离子二次电池的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种圆柱型锂离子二次电池的制作方法；其特征在于该方法采用底部带注液孔的圆柱型壳体，按照以下步骤进行制作：极组入壳、在壳体底部焊接负极耳、滚槽、点胶、在盖子上焊接正极耳、弯极耳盖电池盖、封口；然后从壳体底部的注液孔处对电池进行定量注入电解液，将电池倒立接在化成装置上用恒定电流0.1C～0.3C充电，充电时间0.5h～2h；再抽真空至负压，负压值为－0.4MPa～－0.9MPa，并保持该负压状态1min～5min；然后卸压，根据电池重量再进行二次定量注液；最后使用封口球或焊接方法将壳体底部注液孔密封。该方法能够排除电池在充电初期由于负极形成SEI膜时产生的气体，从而有效降低了圆柱型电池内部的气压，提高电池的电性能，安全可靠。

Description

圆柱型锂离子二次电池的制作方法
技术领域
本发明涉及一种电池的制造方法，特别涉及一种圆柱型锂离子二次电池的制作方法。
背景技术
目前，产业化的锂离子二次电池仍采用碳负极和有机电解液体系，当电池在首次充电过程中，电解液中的极性非质子性溶剂不可避免地会在碳负极和电解液的相界面上反应，形成一层SEI膜，其作用是阻止电解液的溶剂在负极片表面上继续反应。但在SEI膜形成的过程中，伴随有气体的产生，按照理论SEI膜形成的电压是0～2.5V，因此在电池首次充电初期，SEI膜就已形成。这样，由于电池内部气压增大极易引起气压保护装置的过早开启。虽然传统的电池制作方法能够通过降低注液量的方式使电池的气压保护装置不启动，但由于电液量的降低和内部气体的存在会使电池的循环性能下降。因此如何使电池在首次充电初期形成SEI膜时产生的气体排出，以解决由于电池内部气压增大引起气压保护装置过早开启问题，即成为该领域急待解决的难题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种工艺简单的圆柱型锂离子二次电池的制作方法。使电池在首次充电初期形成SEI膜时产生的气体排出，以解决由于电池内部气压增大引起气压保护装置过早开启问题，同时提高电池的电性能。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：一种圆柱型锂离子二次电池的制作方法，首先将极组入壳，在壳底部焊接负极耳，然后进行滚槽、点胶；其特征在于采用底部有注液孔的电池壳，继续依次进行如下步骤：
(1)在盖子上焊接正极耳，弯极耳盖电池盖，封口；
(2)从壳体底部的注液孔处对电池进行定量电解液注入，将电池倒立接在化成装置上用恒定电流充电，再抽真空至负压，其负压值为-0.4MPa～-0.9MPa，且保持时间为1min～5min；
(3)进行卸压，根据电池重量再进行二次定量注液；
(4)使用封口球或焊接方法将壳底注液孔密封；
(5)以下步骤按照常规制成圆柱型锂离子二次电池。
所述电池壳底部的注液孔直径为0.5mm～3mm。
所述充电电流为0.1C～0.3C；充电时间为0.5h～2h。
本发明的有益效果是：改变传统的圆柱型锂离子电池的制作方法，采用底部带有注液孔的壳体，先装配并封口电池，后从注液孔注液，然后采用小电流预化成排气方法排出电池在充电初期由于负极形成SEI膜时产生的气体，最后密封注液孔得到成品电池。该方法制作的电池内部气压小，解决了由于电池内部气压增大引起气压保护装置开启的问题，同时也因为排除了电池内的气体，使极片的层间没有气体存在，有效提高了电池的电性能，安全可靠且延长其使用寿命。采用该方法制作简单、安全可靠，可适于各种不同规格的电池生产，应用范围广，且易形成规模化生产。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：一种圆柱型锂离子二次电池的制作方法，首先将极组入壳，在壳底部焊接负极耳，然后进行滚槽、点胶；其特征在于采用底部有注液孔的电池壳，继续依次进行如下步骤：
(1)在盖子上焊接正极耳，弯极耳盖电池盖，封口；
(2)从壳体底部的注液孔处对电池进行定量电解液注入，将电池倒立接在化成装置上用恒定电流充电，再抽真空至负压，其负压值为-0.4MPa～-0.9MPa，且保持时间为1min～5min；
(3)进行卸压，根据电池重量再进行二次定量注液；
(4)使用封口球或焊接方法将壳底注液孔密封；
(5)以下步骤按照常规制成圆柱型锂离子二次电池。
所述电池壳底部的注液孔直径为0.5mm～3mm。
所述充电电流为0.1C～0.3C；充电时间为0.5h～2h。
该方法能够有效排除电池在充电初期由于负极形成SEI膜时产生的气体，从而降低了圆柱型电池内部的气压，提高电池的安全性能和电性能。
本发明的首要关键是采用底部有注液孔的壳体，制作过程采用如下步骤：极组入壳、在底部焊接负极耳、滚槽、点胶、在盖子上焊接正极耳、弯极耳盖电池盖、封口。然后按照电池不同的规格、型号确定注液量，从壳体底部的注液孔处对电池定量注入电解液，将电池倒立接在化成装置上先以0.1C～0.3C小电流充电，充电时间0.5h～2h，此时在充电过程中生成的气体一部分会从注液孔排出，然后将电池搁置在真空箱中抽真空至一定负压，负压值为-0.4MPa～-0.9MPa，并保持该负压状态1min～5min，然后将真空箱卸压，根据电池重量再进行二次定量注液。最后使用封口钢球或焊接方法将壳底注液孔密封。此时锂离子电池内部已基本没有气体，并已完成部分的化成工序，即使在后续的充电过程中仍有气体产生，但相比传统的制作方法，电池内部的气体要少得很多。
本发明方法与传统制作方法的对比实验结果如下：
采用同一批18650～2400mAh极组随机分成A、B、C三组，每组15只。
A组采用传统制作方法，即使用无注液孔的壳体，按常规，极组经入壳、滚槽几道工序后直接定量注液并封口，注液量为4.6g。
B组制作方法同A组，电池注液量为5.0g。
C组采用本发明制作方法，即采用底部有注液孔的壳体，极组入壳、滚槽几道工序后，先不注入电解液，正极耳焊在电池盖上后，直接进行封口。然后从注液孔进行定量注液，电池静置6h～8h后，然后以0.1C充电1h，将电池正立放置于真空箱中，抽真空至-0.8MPa，保压1min，然后卸压。根据电池初始重量再进行第二次注液，电池内的最终注液量控制在5.0g。
以上三组电池采用的电池盖均带有气压保护装置CID，当电池内部气压大于其反转压力后，CID则启动，此时测试电池电压为0，内阻为∞。
将A、B、C三组电池静置24h后用0.2C充电至4.2V，然后再进行恒压充电至电流衰减到20mA截止。满电常温老化7天后，用0.5C进行2次循环，最后将电池充到满电。
取A、B、C三组满电电池各6只，放入60℃烘箱中静置3天，测试电池电压和内阻，其中A、C两组电池正常，而B组电池电压全部为0，内阻为∞，说明B组电池气压保护装置已经启动。
取A、C两组电池各3只，使用美国ARBIN测试仪进行0.5C充放电循环性能测试，发现A组电池300次循环后，放电容量分别只有初始容量的80.4％、80.8％、81.1％，而C组电池300次循环后，放电容量分别为初始容量的86.5％、87.2％、86.7％。A组注液量为4.6g，低于C组注液量5.0g。这说明传统的电池装配方法虽然能够通过降低注液量的方式使电池的气压保护装置不启动，但由于电液量的降低和内部气体的存在会使电池的循环性能下降。而本发明的制作方法既解决了安全保护装置的开启问题，又保证了电池的循环性能，且效果非常显著。
上述参照实施例对该圆柱型锂离子二次电池的制作方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种圆柱型锂离子二次电池的制作方法，首先将极组入壳，在壳底部焊接负极耳，然后进行滚槽、点胶；其特征在于采用底部有注液孔的电池壳，继续依次进行如下步骤：
(1)在盖子上焊接正极耳，弯极耳盖电池盖，封口；
(2)从壳体底部的注液孔处对电池进行定量电解液注入，将电池倒立接在化成装置上用恒定电流充电，再抽真空至负压，其负压值为-0.4MPa～-0.9MPa，且保持时间为1min～5min；
(3)进行卸压，根据电池重量再进行二次定量注液；
(4)使用封口球或焊接方法将壳底注液孔密封；
(5)以下步骤按照常规制成圆柱型锂离子二次电池。
2、根据权利要求1所述的圆柱型锂离子二次电池的制作方法，其特征在于所述电池壳底部的注液孔直径为0.5mm～3mm。
3、根据权利要求1所述的圆柱型锂离子二次电池的制作方法，其特征在于所述充电电流为0.1C～0.3C；充电时间为0.5h～2h。
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