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一种软 包装 锂离子 电池的电芯浸润方法

阅读：1018发布：2020-06-27

专利汇可以提供一种软包装锂离子电池的电芯浸润方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种软包装锂离子电池的电芯浸润方法，包括如下步骤：a、锂电池注液：依据要求的注液量，对软包装锂离子电池注入40％-60％电解液，然后真空下液；b、锂电池再注液：依据要求的注液量，将剩余电解液全部注入软包装锂离子电池，真空下液；c、封装；d、挤压：在挤压装置上对软包装锂离子电池进行物理挤压；e、化成：静置16h后，进行化成。本发明对注液后的电池进行物理挤压，使极片材料内微小空隙中能快速充入电解液，使活性材料较短时间内能够得到充分的电解液侵浸。本方法由当前工艺的静置24h缩短到16h,且提高了浸润效果的一致性。，下面是一种软包装锂离子电池的电芯浸润方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种软包装锂离子电池的电芯浸润方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、锂电池注液：依据要求的注液量，调节注液泵，先对软包装锂离子电池注入40％-
60％电解液，然后真空下液；
b、锂电池再注液：依据要求的注液量，将剩余电解液全部注入软包装锂离子电池，真空下液。
c、封装；对注液后的锂离子电池进行封装；
d、挤压：在挤压装置上对软包装锂离子电池进行物理挤压，物理挤压过程中，浸润的电芯在间隙式外力加压的作用下，加速了电解液的渗入过程，使活性材料较短时间内能够得到充分的电解液侵浸；
e、化成：静置16h后，进行化成。
2.根据权利要求1所述的软包装锂离子电池的电芯浸润方法，其特征在于：所述挤压过程的时间为20-40分钟，加压压力为0.1-0.2Mpa；所述挤压装置为脉冲挤压装置和滚压挤压装置，软包装锂离子电池在脉冲挤压装置上进行脉冲式挤压，每次加压时间为5-10s，每次间隙时间为5-10s；软包装锂离子电池在滚压挤压装置上进行间歇式滚压，每次滚压时间为
5-10s，间隙时间为10-15s。
3.根据权利要求2所述的软包装锂离子电池的电芯浸润方法，其特征在于：所述脉冲挤压装置包括支撑架(4)、电池架和脉冲挤压机构，电池架由支撑架支撑，电池架设有第一端板(1)、第二端板(8)和并排设置在两端板之间的数个电池夹板(5)，各电池夹板经导柱(3)连接，电池夹板与导柱间滑动配合；脉冲挤压机构设有夹紧气缸(2)和松开气缸(7)，夹紧气缸固定在支撑架上，夹紧气缸活塞杆连接第一端板外侧；松开气缸固定在第二端板内侧，松开气缸活塞杆连接第一端板，第二端板与支撑架固定。
4.根据权利要求3所述的软包装锂离子电池的电芯浸润方法，其特征在于：所述相邻电池夹板之间设有复位弹簧(6)。
5.根据权利要求4所述的软包装锂离子电池的电芯浸润方法，其特征在于：导柱设置四根，四根导柱分别位于各电池夹板的四角。
6.根据权利要求2所述的软包装锂离子电池的电芯浸润方法，其特征在于：所述滚压挤压装置包括支座(9)和位于支座上的传送机构、滚压机构(13)，传送机构设有由传送电机(12)带动的锂电池传送带(10)；多套滚压机构依次排列在支座上，各套滚压机构设有滚压电机(13-4)、胶辊(13-5)、两滑轨座(13-1)和两个压下气缸(13-6)，两滑轨座分别相互对应的固定在支座两侧，各滑轨座上设有滑轨(13-2)，各滑轨分别与滑块(13-3)滑动配合，滚压电机设置在一侧滑块上，滚压电机传动连接胶辊一端，胶辊另一端由滑块支撑，各压下气缸固定在支座上，各压下气缸活塞杆分别连接各滑块。
7.根据权利要求6所述的软包装锂离子电池的电芯浸润方法，其特征在于：锂电池传送带上均布锂电池滚压位(10-1)，锂电池传送带下部设有支撑辊(14)。
8.根据权利要求7所述的软包装锂离子电池的电芯浸润方法，其特征在于：滚压挤压装置还设有接近开关(11)，接近开关位于相邻滚压机构之间。

说明书全文

一种软包装 锂离子 电池的电芯浸润方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种蓄电池方法，特别是软包装锂离子电池的电芯浸润方法，属蓄电池技术领域。

背景技术

[0002] 锂离子电池以其体积比能量高、质量比能量高、使用寿命长、可重复充电且无污染等特点，在数码产品、汽车动力电池、储能电源等多个领域被广泛使用。软包锂离子电池采用铝塑膜，与钢壳电池相比有更高的能量密度，应用范围正不断拓展，且在汽车用动力电池领域也在不断增多。注液是锂离子电池的关键工序之一，电解液的均匀浸润，对电池内部材料能够进行正常的化学反应至关重要。电解液充分浸润能够保证电池的正常工作，保证电池的有效化成，避免因局部未充分浸润而影响SEI膜的正常形成，避免局部析锂的极端情况出现。真空下注液，加压再抽真空的注液方式是目前电池厂家应用最多且相对高效的电解液浸润方法，但这种方法只适用于有硬壳支撑的铝壳电池的注液。目前软包类电池注液一般采用常压注液然后抽真空下液的方式，并通过注液后长时间的自然静置来实现极片之间电解液的浸润。然而，针对高能量密度的锂离子电池，由于极片活性物质厚度较大，极片压实密度较高，加之电解液注液量大，导致电解液在短时间内的浸润变得更为困难，电解液要充分浸润到活性物质中间，则需要较长的时间，因此对注液工艺提出了更高的要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可缩短工艺时间，提高浸润效果的软包装锂离子电池的电芯浸润方法。

[0004] 本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

[0005] 一种软包装锂离子电池的电芯浸润方法，包括如下步骤：

[0006] a、锂电池注液：依据要求的注液量，调节注液泵，先对软包装锂离子电池注入40％-60％电解液，然后真空下液；

[0007] b、锂电池再注液：依据要求的注液量，将剩余电解液全部注入软包装锂离子电池，真空下液；

[0008] c、封装；对注液后的锂离子电池进行封装；

[0009] d、挤压：在挤压装置上对软包装锂离子电池进行物理挤压，物理挤压过程中，浸润的电芯在间隙式外力加压的作用下，加速了电解液的渗入过程，使活性材料较短时间内能够得到充分的电解液侵浸；

[0010] e、化成：静置16h后，进行化成。

[0011] 上述软包装锂离子电池的电芯浸润方法，所述挤压过程的时间为20-40分钟，加压压力为0.1-0.2Mpa；所述挤压装置为脉冲挤压装置和滚压挤压装置，软包装锂离子电池在脉冲挤压装置上进行脉冲式挤压，每次加压时间为5-10s，每次间隙时间为5-10s；软包装锂离子电池在滚压挤压装置上进行间歇式滚压，每次滚压时间为5-10s，间隙时间为10-15s。

[0012] 上述软包装锂离子电池的电芯浸润方法，所述脉冲挤压装置包括支撑架、电池架和脉冲挤压机构，电池架由支撑架支撑，电池架设有第一端板、第二端板和并排设置在两端板之间的数个电池夹板，各电池夹板经导柱连接，电池夹板与导柱间滑动配合；脉冲挤压机构设有夹紧气缸和松开气缸，夹紧气缸固定在支撑架上，夹紧气缸活塞杆连接第一端板外侧；松开气缸固定在第二端板内侧，松开气缸活塞杆连接第一端板，第二端板与支撑架固定。

[0013] 上述软包装锂离子电池的电芯浸润方法，所述相邻电池夹板之间设有复位弹簧。

[0014] 上述软包装锂离子电池的电芯浸润方法，导柱设置四根，四根导柱分别位于各电池夹板的四角。

[0015] 上述软包装锂离子电池的电芯浸润方法，所述滚压挤压装置包括支座和位于支座上的传送机构、滚压机构，传送机构设有由传送电机带动的锂电池传送带；多套滚压机构依次排列在支座上，各套滚压机构设有滚压电机、胶辊、两滑轨座和两个压下气缸，两滑轨座分别相互对应的固定在支座两侧，各滑轨座上设有滑轨，各滑轨分别与滑块滑动配合，滚压电机设置在一侧滑块上，滚压电机传动连接胶辊一端，胶辊另一端由滑块支撑，各压下气缸固定在支座上，各压下气缸活塞杆分别连接各滑块。

[0016] 上述软包装锂离子电池的电芯浸润方法，锂电池传送带上均布锂电池滚压位，锂电池传送带下部设有支撑辊。

[0017] 上述软包装锂离子电池的电芯浸润方法，滚压挤压装置还设有接近开关，接近开关位于相邻滚压机构之间。

[0018] 本发明方法是在软包装锂离子电池的电芯浸润过程中施以外加作用力，即对注液后的电池借助相应的装置进行脉冲式挤压或间歇式滚压，在外力加压的作用下，加速了电解液的渗入过程，使活性材料较短时间内能够得到充分的电解液侵浸。采用本方法可以大幅度缩短注液后的浸润时间，由当前工艺的静置24h缩短到16h,且提高了浸润效果的一致性。附图说明

[0019] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0020] 图1是脉冲挤压装置的结构示意图；

[0021] 图2是滚压挤压装置的结构示意图；

[0022] 图3是图2的A向视图；

[0023] 图4是图3的B向视图；

[0024] 图5是图4的C向视图；

[0025] 图6是软包装锂离子电池化成前电压的对比检测图。

[0026] 图中各标号为：1、第一端板，2、夹紧气缸，3、导柱，4、支撑架，5、电池夹板，6、复位弹簧，7、松开气缸，8、第二端板，9、支座，10、锂电池传送带，10-1、锂电池滚压位，11、接近开关，12、传送电机，13、滚压机构，13-1、滑轨座，13-2、滑轨，13-3、滑块，13-4、滚压电机，13-5、胶辊，13-6、压下气缸,14、支撑辊。

具体实施方式

[0027] 本发明方法包括如下步骤：a、锂电池注液：依据锂电池要求的注液量，调节注液泵，先对软包装锂离子电池注入40％-60％电解液，然后真空下液。b、锂电池再注液：依据要求的注液量，将剩余电解液全部注入软包装锂离子电池，真空下液。c、封装，对注液后的锂离子电池进行封装。d、挤压：在挤压装置上对封装后的软包装锂离子电池进行间歇式的物理挤压，物理挤压过程中，浸润的电芯在外力加压的作用下，加速了电解液的渗入过程，使活性材料较短时间内能够得到充分的电解液侵浸。e、化成：静置16h后，进行化成。本发明采用物理挤压的步骤后，可以大幅度减少工序时间，且提高了浸润效果的一致性。经过挤压过程能够收到良好的效果，也可根据实际情况进行多次的挤压过程。每次挤压过程的时间控制在20-40分钟，加压压力为0.1-0.2Mpa，单次加压时间为5-10s。

[0028] 上述物理挤压过程在挤压装置上进行，本发明提供了两种挤压装置，即脉冲挤压装置和滚压挤压装。

[0029] 参看图1，所述脉冲挤压装置是指施加的挤压力近似脉冲信号。脉冲挤压装置包括支撑架4、电池架和脉冲挤压机构。电池架用于并排装入注液后的软包装锂离子电池，电池架由支撑架支撑。电池架设有第一端板1、第二端板8和并排设置在两端板之间的数个电池夹板5，各电池夹板经导柱3连接，导柱设置四根，四根导柱分别位于各电池夹板的四角，电池夹板与导柱间滑动配合。各软包装锂离子电池分别放置在每两块电池夹板之间。相邻电池夹板之间设有复位弹簧6，复位弹簧套装在导柱上，复位弹簧的两端分别触压两侧的电池夹板。脉冲挤压机构设有夹紧气缸2和松开气缸7，加紧气缸固定在支撑架上，夹紧气缸杆活塞杆连接第一端板。松开气缸固定在第二端板内侧，松开气缸活塞杆连接第一端板，第二端板与支撑架固定。脉冲挤压装置工作时，初始状态夹紧气缸活塞杆缩回，相邻电池夹板之间的间距较大，将数个软包装锂离子电池放入相邻的电池夹板之间；夹紧气缸活塞杆伸出，电池夹板将软包装锂离子电池夹紧，夹紧时间5-10s；夹紧气缸活塞杆缩回，松开气缸活塞杆伸出，各电池夹板复位，间隙时间5-10s，然后再一次夹紧，上述动作反复进行，时间控制在15-20分钟。

[0030] 参看图2-图5，滚压挤压装置是间歇式对软包装锂离子电池进行滚压以达到物理挤压的作用。滚压挤压时每次滚压时间为5-10s，间隙时间为10-15s。滚压挤压装置包括支座9和位于支座上的传送机构、滚压机构13。传送机构用于传送软包装锂离子电池，传送机构设有由传送电机12及相应的传动装置带动的锂电池传送带10，锂电池传送带上均布锂电池滚压位10-1。锂电池传送带下设有辊轴架，辊轴架上设有支撑锂电池传送带的支撑辊14，支撑辊可自由转动，支撑辊与锂电池传送带之间滚动摩擦可以减小摩擦阻力。多套滚压机构依次排列在支座上，各套滚压机构设有滚压电机13-4、胶辊13-5、两套滑轨座13-1和两个压下气缸13-6。两套滑轨座分别相互对应的固定在支座的两侧，各滑轨座上设有滑轨13-2，各滑轨分别与滑块13-3滑动配合。滚压电机设置在一侧滑块上，滚压电机传动连接胶辊的一端，胶辊的另一端由另一侧的滑块支撑。各压下气缸固定在支座上，各压下气缸活塞杆分别连接各滑块。滚压挤压装置还设有接近开关11，接近开关位于相邻滚压机构之间。

[0031] 滚压挤压装置工作时，将软包装锂离子电池置放到锂电池传送带的锂电池滚压位，软包装锂离子电池随锂电池传送带运行接近开关位置时，接近开关动作，滚压机构的两个压下气缸同步下行，胶辊触压在软包装锂离子电池上，同时滚压电机转动，随传送带的缓慢移动胶辊对软包装锂离子电池进行滚压，软包装锂离子电池离开胶辊后滚压电机停止转动，随即两个压下气缸同步抬起。对于大批量间歇滚压加工的软包装锂离子电池，可以采用递进挤压的模式即：设置数十个滚压机构，软包装锂离子在传送过程中依次经过各滚压机构的反复滚压，从一个滚压机构运行到下一个滚压机构的过程是间隙时间，利用控制机构控制传送电机和滚压电机的启动和停止。对于小批量间歇滚压加工的软包装锂离子电池，可以采用单机挤压的模式即：根据需要设置数个滚压机构，各软包装锂离子电池分别在一个滚压机构完成滚压全过程，然后由电池传送带统一输出。滚压时可以通过传送电机及滚压电机反复正转、反转将软包装锂离子电池经正转滚压—停歇—反转滚压—停歇的方式达到间歇式滚压的要求。

[0032] 以下提供两个实施例：

[0033] 实施例1：取50只软包锂离子电池120161227，首先对各锂离子电池注液70g，进行真空下液(真空度20％)；对软包锂离子电池进行二次注液注入剩余电解液70g,真空下液，封装后将软包锂离子电池在滚压装置上进行挤压，挤压时间40min，挤压压力0.15Mpa,压力持续时间为5s，间隙时间8s；静置16h后，按照常规化成方法化成。

[0034] 实施例2：取20只软包锂离子电池120161227，首先对各锂离子电池注液80g，进行真空下液(真空度20％)，对软包锂离子电池二次注液注入剩余电解液60g,真空下液后，封装后将软包锂离子电池在滚压挤压装置上按照单机挤压的模式进行挤压，挤压时间为25min，挤压压力0.2Mpa,压力持续时间为10s，间隙时间10s；静置16h后，按照常规化成方法化成。

[0035] 取实施例软包锂离子电池和现有技术浸润的软包锂离子电池进行检测，检测结果见表1和图6。

[0036] 表1

[0037] 方法化成前平均电压/mv 标准差现有浸润方法24h 253.6 11.5
现有浸润方法16h 227.8 12.9
实施例1 260.8 6.8
实施例2 262.6 8.3

[0038] 注液后的开路电压是评价电池电解液是否浸润的有效手段，表1可见，本发明方法在较短的时间内平均开路电压比普通方法还高7-9mv，且更加集中如图6。本方法电池循环性能跟常规静置浸润24h一致。

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一种软包装锂离子电池的电芯浸润方法

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