CN208028180U - 一种设计锂离子电池电解液配方的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种设计锂离子电池电解液配方的装置，包括锂离子电池、缓存区、夹板、夹紧件，所述锂离子电池与所述缓存区之间设置有狭长的可变形的通道，所述夹板设置两块，分别设置于所述锂离子电池、所述缓存区的两个侧面，所述夹紧件设置于所述夹板两侧。本实用新型的优点是根据锂离子电池循环不同周次时电解液组分的变化，确定电解液组分在循环过程中的消耗情况，根据电解液实际的消耗量确定电解液配方的实际添加量，针对性强，明显减少电解液组分调整次数，缩短优化电解液配方所耗费的时间。

Description

一种设计锂离子电池电解液配方的装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池电解液生产领域，尤其涉及一种设计锂离子电池电解液配方的装置。

背景技术

锂离子电池具有比容量高、自放电小、工作温度范围宽、电压平台高、循环寿命长、无记忆效应、对环境友好等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、电动工具等领域，并逐步在电动汽车领域推广。

电解液是锂离子电池的“血液”，电解液配方的设计合理程度对电池的性能影响明显，尤其是长期循环性能。常规的电解液设计方法是根据经验给定一个初始的配方，电池通常经过300～1000周循环之后得到电池循环性能，再根据经验来评估调整溶剂、添加剂的比例。这样的设计方法通常需要对溶剂、添加剂的比例进行多次调整，而且每次调整比例后循环所需时间也较长，整体耗费大量的时间。另外不能定位出某种溶剂、添加剂的具体作用及消耗情况，尤其是循环以后的电池，内部电解液干涸，很难收集电解液分析消耗情况，不能有针对性地减少电解液中部分消耗很少的组分，使电解液成本增加。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种设计锂离子电池电解液配方的装置，减少优化电解液配方所耗费的时间。

技术方案：

一种设计锂离子电池电解液配方的装置，包括锂离子电池、缓存区、夹板、夹紧件，所述锂离子电池与所述缓存区之间设置有狭长的可变形的通道，所述夹板设置两块，分别设置于所述锂离子电池、所述缓存区的两个侧面，所述夹紧件设置于所述夹板两侧，所述夹紧件夹紧两块所述夹板时，所述通道关闭，所述锂离子电池与所述缓存区相互独立，所述夹紧件松开两块所述夹板时，所述通道打开，所述锂离子电池与所述缓存区连通。

优选的，通道打开时，为了便于电解液回流，所述缓存区设置于所述锂离子电池上方。

优选的，所述锂离子电池的外壳、所述缓存区、所述通道均采用铝塑壳一体冲击成型，分别在铝塑壳冲击形成锂离子电池区域、缓存区，锂离子电池区域与缓存区之间即形成通道，制作工艺简单，成本低。

优选的，为了便于观察，所述夹板采用玻璃板。

具体的，所述夹紧件采用燕尾夹，燕尾夹夹紧的力度在30kg左右，使通道关闭，锂离子电池与缓存区相互独立。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点是结构巧妙，装置制作工序简便，成本低，根据锂离子电池循环不同周次时电解液组分的变化，确定电解液组分在循环过程中的消耗情况，根据电解液实际的消耗量确定电解液配方的实际添加量，针对性强，明显减少电解液组分调整次数，缩短优化电解液配方所耗费的时间，提高工作效率，并能有针对性地调整电解液成分，使电解液应用性能提高，成本降低。

附图说明

附图1为设计锂离子电池电解液配方的装置的结构示意图；

附图2为锂离子电池和缓存区的结构示意图；

附图3为电解液原始配方和优化后配方的循环容量保持率对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如附图1-2所示，一种设计锂离子电池电解液配方的装置，包括锂离子电池1、缓存区2、夹板3、夹紧件4、通道5。在平整的铝塑壳6上冲击出两个坑，分别为锂离子电池区域和缓存区区域，再将锂离子电池的内部组件置于锂离子电池区域，并对锂离子电池区域和缓存区区域四周进行密封，从上至下依次形成缓存区2、通道5、锂离子电池1，通道5位于锂离子电池1与缓存区2之间，通道5使锂离子电池1、缓存区2保持连通，当通道5在受到挤压时，通道5的侧壁会紧挨在一起，使通道5关闭。为了操作时便于观察，夹板3采用玻璃板，夹板3设置两块。锂离子电池1、缓存区2竖向放置，缓存区2位于锂离子电池1上方，夹板3分别设置于锂离子电池1、缓存区2的前后两个侧面。夹紧件4采用燕尾夹，固定于夹板3的左右两侧。夹紧件4夹紧两块夹板3时，通道5关闭，锂离子电池1与缓存区2相互独立；夹紧件4松开两块夹板3时，通道5打开，锂离子电池1与缓存区连通。

上述设计锂离子电池电解液配方的装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、锂离子电池1与缓存区2之间设置有通道5，在缓存区2的左上角灌注充足的电解液并密封，初始的电解液组成为1mol/L LiPF₆，EC/DEC/EMC＝2:5:3，VC＝1％，PS＝3％，SN＝1％，FEC＝5％。

步骤2、锂离子电池1和缓存区2竖直放置，缓存区2位于锂离子电池1上方，利用两块夹板3夹住锂离子电池1和缓存区2，利用夹紧件4使夹板3夹紧，使通道5关闭，锂离子电池1与缓存区2相互独立。

步骤3、将锂离子电池1的正极7、负极8分别连通充放电设备，使用1/1C的循环制式，将锂离子电池进行充放电循环。

步骤4、锂离子电池1进行充放电循环100周以后，停止循环，松开夹紧件4、夹板3，锂离子电池1与缓存区2连通，缓存区2朝上搁置24小时，对锂离子电池1、缓存区2进行超声波处理，使缓存区2的电解液与锂离子电池1中的电解液充分混合。

步骤5、在缓存区2的右上角使用GC-MS针孔取样器取样，取出缓存区2中的电解液，测试取出电解液的组分含量，取样完成以后，对取样处利用封装机进行真空密封。

步骤6、重复步骤2～5，将夹板3夹住锂离子电池1和缓存区2，再次进行充放电循环，分别得到充放电循环200周、300周、400周次下的电解液组分，如下表1所示。

表1不同循环周次下电解液的组分表

类别	原始比例	循环100周	循环200周	循环300周	循环400周
						EC	15％	13.8％	13.1％	12.5％	11.9％
DEC	37％	39.1％	40.3％	42.1％	43.9％
						EMC	25％	26.4％	26.9％	27.2％	27.9％
VC	1％	0.4％	0.2％	0.0％	0.0％
						PS	3％	2.5％	2.2％	1.6％	1.7％
SN	1％	1.1％	1.1％	1.3％	1.5％
						FEC	5％	3.7％	3.2％	2.3％	2.1％

步骤7、根据表1中的数据，可以看出VC消耗较快，SN在整个过程中几乎没有消耗，FEC在循环300周以后，基本也没有变化。上述数据说明在循环的过程中，VC一直在参与成膜并发生消耗，因此可以提升VC的含量，PS、FEC两种添加剂在循环到一定程度后趋于稳定，可以适当地优化配方，SN一直没有发生变化，因此可以适当的降低。溶剂方面EC消耗较快，可以适当地提升EC的含量，降低DEC或者EMC的含量。

针对表1中溶剂和添加剂的消耗情况，将电解液按照表2中的设计优化配方进行调整。

表2电解液的原始配方和设计优化配方对比表

电解液进行优化配方后，锂离子电池进行应用性能测试，测试结果如附图3所示，曲线1为设计优化后配方的容量保持率，曲线2是原始配方的容量保持率。从附图3中可以看出来针对每种组分在循环过程中的消耗情况，对电解质中的添加剂、溶剂进行合理地调整，可以有效地改善循环保持率，可行性高。优化电解液组分所需次数明显减少，节约设计锂离子电池电解液配方所需时间，提高工作效率。

Claims (5)

1.一种设计锂离子电池电解液配方的装置，其特征在于：包括锂离子电池(1)、缓存区(2)、夹板(3)、夹紧件(4)，所述锂离子电池(1)与所述缓存区(2)之间设置有狭长的可变形的通道(5)，所述夹板(3)设置两块，分别设置于所述锂离子电池(1)、所述缓存区(2)的两个侧面，所述夹紧件(4)设置于所述夹板(3)两侧，所述夹紧件(4)夹紧两块所述夹板(3)时，所述通道(5)关闭，所述锂离子电池(1)与所述缓存区(2)相互独立，所述夹紧件(4)松开两块所述夹板(3)时，所述通道(5)打开，所述锂离子电池(1)与所述缓存区(2)连通。

2.根据权利要求1所述的一种设计锂离子电池电解液配方的装置，其特征在于：所述锂离子电池(1)的外壳、所述缓存区(2)、所述通道(5)均采用铝塑壳一体冲击成型。

3.根据权利要求1所述的一种设计锂离子电池电解液配方的装置，其特征在于：所述缓存区(2)设置于所述锂离子电池(1)上方。

4.根据权利要求1所述的一种设计锂离子电池电解液配方的装置，其特征在于：所述夹板(3)采用玻璃板。

5.根据权利要求1所述的一种设计锂离子电池电解液配方的装置，其特征在于：所述夹紧件(4)采用燕尾夹。