CN1992419A - 一种锂离子电池的制备方法 - Google Patents

Abstract

锂离子电池的制备方法，该方法包括将正、负极极片和隔膜卷绕成极芯并密封在电池壳体内，注入电解液后对电池进行化成，其中，在将极芯密封在电池壳体内之前，用保护膜将部分或全部电池壳体表面覆盖。该方法能够在锂离子电池的制备过程中对锂离子电池壳体表面进行有效地保护，使采用本发明提供的方法制备出的锂离子电池壳体表面光洁度好，电池制造周期缩短，电池制造成本降低。

Description

一种锂离子电池的制备方法

技术领域

本发明是关于一种电池的制备方法，具体来说，本发明是关于一种锂离子电池的制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池的外壳都是纯铝材制的铝壳或是不锈钢材制的钢壳。这两种材质本身十分光洁，但现在我们看到的用该种材质制成的成品电池外壳基本是暗淡无光，且表面还有许多条状划痕、白斑、黑斑、凹凸点，甚至有粗糙感。因为无论是钢壳还是铝壳，它们的壳体壁都非常薄，一般只有0.2-0.3毫米，因此耐磨性和抗变形性极差，尤其在电池的制备过程中，壳体要经过点焊、激光焊、注液、清洗、化成分容等许多操作工序，而每一道工序都是用夹具固定电池壳体完成各项工艺操作，因此会对壳体表面造成不同程度的损伤，使表面产生凹点和划痕等。虽然采取了一些保护措施，如在操作上注意轻拿轻放等措施，但效果仍然不是很理想。上述缺陷对生产手机电池包装极为不利，因为生产手机电池的厂家为提高容量、降低包装电池重量及电池成本现在大都内置手机电池块，只在电池外壳上贴上一层说明标签纸，不再在外面加塑料壳，因此对电池外壳要求更为严格了。

特别是在对电池进行化成操作时，电池壳体表面的损伤更加严重。化成是指对电池进行首次充电的过程。目前，锂离子电池的化成主要有两种方式，一种是在注完电解液后将注液孔密封，然后进行电池化成，通过改变充电工艺，使负极表面形成SEI膜(Surface Electrolyte Interface)。但由于在SEI膜形成过程中会产生氟化氢、一氧化碳、二氧化碳等气体，这些气体在电池内部积聚会造成电池膨胀，外壳发鼓变形等，甚至造成爆炸的不良后果。为了克服这一问题，通常采用另一种方式进行化成，即在电池注液孔未密封的情况下进行电池化成，待电池化成之后再密封，这种化成方法称为开口化成。这种化成方法虽然解决了上述问题，但是电解液容易外溢，使电池外壳表面产生白斑，严重影响电池的外观。为了保持电池壳体表面的光洁美观，现有消除电池表面白斑的方法通常是人工用丙酮、酒精、脱脂纱布和脱脂棉等对电池壳体表面进行擦洗，这种人工擦洗的方法不但费时费力、清洗效果不理想，使得电池外壳表面的光洁度差，且耗费大量的人力物力使得电池成本增加，电池的制备周期延长。

发明内容

本发明的发明目的是克服采用现有方法制备的锂离子电池的壳体表面光洁度差的缺陷而提供一种使得到的电池壳体表面光洁度好的锂离子电池的制备方法。

本发明的发明人发现，在对电池进行开口化成的时候，是在向密封有极芯的电池壳体内注入电解液液之后，在注液孔贴一块胶布，把电池正确的放置在充电装置的卡具上，充电装置的正极卡具对应锂离子电池的正极，充电装置的负极卡具对应锂离子电池的负极，设置好充电电流，然后进行充电化成。在给锂离子电池进行充电的过程中，电化学反应使电池内部形成气体，由于没有密封注液孔，气体便会顶开胶布通过注液口排放出来，但在排放气体的同时会伴随着电解液的外溢，电解液流到电池外壳表面和与电池接触的充电装置卡具上，而锂离子电池电解液是一种有机混合溶液，主要是由六氟磷酸锂溶解于丙稀碳酸酯PC、乙烯碳酸酯EC、二乙基碳酸酯DEC、二甲基碳酸酯DMC、乙基甲基碳酸酯EMC等组成。当电解液流到电池表面后与空气中水反应生成氟化氢，在电池表面产成一块块的白斑11，如果流到充电装置卡具上，还会对充电装置卡具造成严重腐蚀，如图1所示。

本发明提供了一种锂离子电池的制备方法，该方法包括将正、负极和隔膜卷绕成极芯并密封在电池壳体内，注入电解液后对电池进行化成，其中，在将极芯密封在电池壳体内之前，用保护膜将部分或全部电池壳体表面覆盖。

采用本发明提供的方法，即在将极芯密封在电池壳体内之前，就用保护膜对电池壳体表面进行覆盖或包裹，然后再进行点焊、激光焊等方法密封壳体并通过盖板上的注液孔注入电解液，对电池进行化成、分容等制备程序。且去除保护膜后，电池表面不会留残胶，可以不用清洗或稍加清洗，就可以得到壳体表面光洁度良好的电池。该方法能够在锂离子电池的制备过程中对锂离子电池壳体表面进行有效地保护，防止了用夹具对壳体进行固定时凹点的产生，以及避免了在电池化成充电时电解液的外溢造成的电池表面的氧化、腐蚀而产生白斑，同时避免了电解液对充电装置卡具的腐蚀。用本发明提供的方法制备出的锂离子电池壳体表面光滑、光洁度好，不会出现有划痕、白斑、黑斑、凹凸等暇疵，且电池制造周期缩短，电池制造成本降低。

附图说明

图1为现有技术的制备锂离子电池方法的示意图；

图2为本发明提供的方法的电池壳体的结构示意图；

图3为采用本发明的方法对电池壳体进行包膜的设备结构示意图；

图4为本发明提供的制备锂离子电池方法的示意图。

具体实施方式

按照本发明提供的方法，在将极芯密封在电池壳体内之前，用保护膜将电池壳体表面的部分或全部覆盖，所述电池壳体为一端敞口开放的电池空壳。在将电池进行化成的过程中，通常电解液会溢流到电池壳体表面的两个面积较大的侧面上，因此，为了节约材料，降低成本，优选情况下，用保护膜覆盖除了电池底面之外的其它四个侧面中的至少两个相对的面积大的侧面1和2，少数情况下，电解液也会溢流到电池壳体的另两个面积小的侧面上，因此，除了用保护膜覆盖两个相对的面积大的侧面以外还可以覆盖另外两个面积小的侧面3和4中的至少一个。如图2所示。

所述保护膜可以采用本领域技术人员所公知的具有耐氧化、耐腐蚀作用的各种保护膜，为了更好的保证保护膜的耐腐蚀性、粘合力以及在电池化成后，能够更容易地将所述隔膜从壳体上去除，优选采用表面涂敷有聚硅氧烷的聚乙烯(PE)或聚丙稀(PP)单层薄膜或表面涂敷有聚硅氧烷的聚乙烯和聚丙稀多层复合高分子薄膜。所述薄膜表面涂敷的聚硅氧烷可以是各种本领域技术人员所公知的能够起到防水、耐腐蚀作用的聚硅氧烷，所述聚硅氧烷涂层的厚度为0.0002-0.0055毫米。所述保护膜的厚度为0.01-0.1毫米，优选为0.04-0.05毫米，所述保护膜的抗拉强度为15-25牛顿/平方厘米，粘合力为2.5-5牛顿/平方厘米。

所述表面涂敷有聚硅氧烷的聚乙烯(PE)或聚丙稀(PP)单层薄膜或表面涂敷有聚硅氧烷的聚乙烯(PE)和聚丙稀(PP)多层复合高分子薄膜能够商购得到，如，本发明实施例中采用双艺新大电子(深圳)有限公司生产的800型防护膜，也可以采用本领域技术人员公知的方法制备得到。

按照本发明提供的方法，所述用保护膜对电池壳体进行覆盖或包覆的方法可以采用本领域所公知的各种方法，如采用人工包膜或机器包膜的方法。

按照本发明的一个具体实施方式，所述包膜可以采用人工包膜的方法。在采用人工包膜的时候，保持电池壳体的底边与保护膜的一边平行，将保护膜分别直接覆盖在电池壳体表面的相对的两个面积大的侧面上，或者直接包覆电池壳体的两个相对的面积大的侧面和一个面积小的侧面，或者用保护膜将壳体卷绕一周，将电池壳体的四个侧面全部覆盖。在覆盖或卷绕的同时使保护膜面紧贴壳体表面，防止保护膜与壳体表面产生气泡或防止保护膜打皱，完成后将保护膜沿电池壳体边缘切断并轻压接口即可。所述保护膜的宽度小于或等于电池壳体的高度，优选情况下，所述保护膜的宽度比壳体高度小1-2毫米。在将壳体的四个侧面全部包覆的情况下，所述包膜圈数没有特别限制，可以是一圈或二圈，优选只包卷一圈。

按照本发明的另一个具体实施方式，所述覆盖或包覆保护膜的方法可以采用机器包膜的方法。所述包膜设备可以采用任何本领域技术人员所公知的包膜设备，例如图3所示的包膜机器。该机器包膜的方法包括下述步骤，(a)先将保护膜固定在支架5上；(b)再将待包膜的电池壳体套到卷针6上，所述卷针可以是由聚氯乙稀(PVC)、PE(聚乙烯)或PP(聚丙稀)材料制成的，可以根据不同规格的壳体大小更换适用的卷针，只要保证所述电池壳体能刚好套在卷针上而使壳体很好地被固定即可；(c)将保护膜拉出并穿过滚轮7覆盖在壳体表面，保证壳体底端与保护膜的一边相平；(d)启动机器，压面滚轮8会自动压下并紧压在保护膜上，压面滚轮作用是在自动包膜过程中防止保护膜膜与壳体表面产生气泡或避免保护膜褶皱，此时机器会自动开始卷绕，并自动包膜一周到起始位置后将保护膜切断并轻压接口，然后将包覆有保护膜的电池壳体从卷针上取下即可。所述保护膜的宽度小于或等于电池壳体的高度，优选情况下，所述保护膜的宽度比壳体的高度小1-2毫米。所述包膜的层数为一层或两层，优选为一层。

按照本发明提供的方法，可以在将电池进行化成之后或者在完成电池的制备后将保护膜去除，去除保护膜后，电池壳体可以不清洗或用丙酮或酒精稍加擦拭即可。

按照本发明，所述电池壳体可以是各种适用于覆盖或包覆保护膜的电池壳体，如方形锂离子电池的壳体，如铝壳、钢壳以及液态软包装锂离子电池的壳体等。

按照本发明提供的锂离子电池的制备方法，在将电池壳体表面覆盖或包覆保护膜后，便可以将极芯和电解液密封在电池壳体中对电池进行化成。所述对电池进行化成的方法和条件为本领域技术人员所公知，一般来说，在将极芯套入电池壳体后，激光焊接盖板将壳体密封，再通过注液孔注入电解液，并用胶布将注液口密封，然后把电池放置在充电装置的卡具上，充电装置的正极卡具对应锂离子电池的正极，充电装置的负极卡具对应锂离子电池的负极，设置好充电电流后进行化成。优选情况下，在注入电解液后在注液孔的密封胶布上放置弹性胶垫9，并用胶圈10固定，从而能有效减少电解液的漫流，防止电池外壳表面和充电装置卡具被腐蚀，即使在化成时有少量电解液流出，由于电池外壳覆盖有保护膜，流出的电解液也不会对电池壳体表面造成腐蚀。如图4所示。

按照本发明提供的锂离子电池的制备方法，除了所述电池壳体采用按照本发明提供的方法进行包膜之外，完成电池制备的其它步骤为本领域技术人员所公知。一般来说，将所述制备好的正极和负极与隔膜构成一个极芯并套入电池壳体中，焊接盖板，并通过注液孔注入电解液，将电池进行化成后密封注液孔并分容，最好去除壳体上的保护膜，制备得到锂离子二次电池。所述极芯的制备，焊接盖板将电池敞口密封，注入电解液，化成，分容等方法及操作步骤为本领域技术人员所公知。

下面将通过实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

该实施例说明本发明提供的锂离子电池的制备。

(1)壳体的制备

将表面涂敷有聚硅氧烷的聚乙烯薄膜(双艺新大电子(深圳)有限公司生产的800型防护膜，保护膜厚度为0.04毫米，聚硅氧烷涂层厚度为0.002毫米，保护膜的抗拉强度为19牛顿/平方厘米，粘合力为3.6牛顿/平方厘米)固定，然后保持电池空壳(尺寸为10×34×50毫米的LP103450S型钢壳)的底边与膜的一边平行，将保护膜分别直接覆盖在电池壳体的相对的两个面积大的侧面上，同时使膜面紧贴壳面，防止膜与壳面产生气泡或防止膜打皱，将保护膜延壳体边缘切断并轻压接口。所述保护膜的宽度比壳体高度小1毫米。

(2)电池的制备

将电池极芯套入步骤(1)得到的电池壳体中，通过焊接电池盖板将壳体密封，并通过盖板上的注液孔注入电解液，并在注液孔上贴密封胶布，并在密封胶布上放置弹性胶垫，并用胶圈固定，然后化成、分容，完成后将注液孔密封，并将电池外壳表面的保护膜撕掉，用纱布蘸少量酒精稍加擦拭，然后制备得到053450AH型号的锂离子电池。

下表说明按照实施例1的方法进行电池的批量生产，从2004年8月01日至2005年5月30日，按照每天生产40万个053450AH型号的锂离子电池，进行数据统计。结果如表1所示。

表1

人员情况			效果
				项	现有制备方法	实施本发明的方法	1、按现价来计算，实施前后电池使用物料价格差为0.007元/支，即每天节约人民币2800元，一个月可省物料费为8.4万元/月。节约的人工和品质成本除外。2、出货率提高20-30％。
投入清洗或包膜总人数	310	100
			操作员情绪	不愿干	很愿意
管理员压力	大	轻松
			物料情况
清洗剂(丙酮或酒精)(kg)	360kg	65kg
			纱布+脱脂棉	1500+250公斤	130+0公斤
充电夹具损坏	200个	30个
			保护膜	0	200卷(200米每卷)
品质(外观不良品)
			白斑率	8％	2％
凹凸点及花痕	10％	1％

从表1统计的数据可以看出，在没有采用本发明提供的方法对电池壳体表面进行包膜之前，通常是用脱脂纱布和脱脂棉浸蘸丙酮、酒精对电池壳体表面进行人工擦洗，由于丙酮、酒精的刺激性会损伤员工身体健康，且电池壳体表面白斑面积大，擦洗费力费时而导致操作员工的个人产量少、员工工资低等原因，造成员工的工作情绪差，由此增加了管理员的管理压力，因此，不但清洗效果不理想，且耗费大量时间及清洗剂，使得电池的生产周期延长，增加了电池成本。在采用了本发明提供的方法对电池壳体先进行包膜后再进行随后的电池制备操作，不但有效地保护了电池壳体表面，使制备得到的电池壳体表面光洁度良好，不良外观的产品大大减少，而且当同样是在采用人工操作的情况下，在采用本发明提供的方法进行电池的制备操作后，员工工作积极，工作情绪稳定，物料用量大大减少，电池的成本也大大降低。

Claims (7)

1、一种锂离子电池的制备方法，该方法包括将正、负极极片和隔膜卷绕成极芯并密封在电池壳体内，注入电解液后对电池进行化成，其特征在于，在将极芯密封在电池壳体内之前，用保护膜将部分或全部电池壳体表面覆盖。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，用保护膜覆盖除了电池底面之外的其它四个侧面中的两个相对的面积大的侧面或覆盖两个相对的面积大的侧面和另外两个面积小的侧面中的至少一个。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述保护膜为表面涂敷有聚硅氧烷的聚乙烯或聚丙稀单层薄膜或表面涂敷有聚硅氧烷的聚乙烯和聚丙稀多层复合高分子薄膜。

4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述保护膜的厚度为0.01-0.1毫米，抗拉强度为15-25牛顿/平方厘米，粘合力为2.5-5牛顿/平方厘米。

5、根据权利要求3所述的方法，其中，所述保护膜的聚硅氧烷涂层的厚度为0.0002-0.0055毫米。

6、根据权利要求1所述的方法，其中，所述用保护膜将电池壳体表面覆盖的方法为采用人工包膜或机器包膜。

7、根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在电池化成之后或者在完成电池制备后将壳体表面的保护膜去除的步骤。

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