一种锂离子电池新型制作工艺方法与流程

文档序号:13167445阅读:280来源:国知局

本发明涉及到方形锂离子动力领域以及方形锂离子储能领域,尤其涉及到锂离子注液后静置活化-化成-高温老化-二次注液-化成-封口工艺。



背景技术:

锂离子电池具有高电压、高比容量、高比功率以及长寿命性等特点,已经成为重要的新能源,广泛应用于动力电池以及储能电池领域,但是由于电池在制作过程中容易吸水,在一定的湿度条件下如何尽量防止吸水,并且尽量减少环境的改造以及湿度控制成本,已经成为许多生产厂商的瓶颈;同时如何提升产品的一致性,成为整个行业共同研究的课题。

目前行业内,各大厂商分别采用密封订或胶纸对注液孔进行密封,从而保障电池内部不受外部环境水分的影响,在化成过程中,将注液孔封闭或解开进行化成,在此过程中,需要投入大量的成本进行环境管控,如果采用胶纸密封,胶纸容易脱落,并且由于密封性不好,很容易导致水分进入电池内部,如采用密封订,会导致内部产生大量的气体无法及时排出,储存在电池内部,使壳体膨胀或对电池产生影响。

目前行业里,在进行封口前,需要将密封圈拔掉或胶纸撕掉,塞入密封胶垫,然后将表面的电解液洗干净,再进行烘干,防止在激光焊接过程中由于壳体上有电解液等而引起激光封口炸火,或铝壳表面有电解液腐蚀而引起的外观不良,这需要浪费大量的人力,物力,设备以及电资源。



技术实现要素:

针对上述现有技术的不足,本发明通过:

1.提供一种铝壳动力电芯的注液后静置活化-化成-高温老化-二次注液-化成-封口工艺,以达到降低环境湿度要求的同时,有效的将电芯内保持真空或充入一定的保护气体,将电芯内的水分进行有效反应,抑制水分的进入再反应。

2.通过针头进行抽真空,能防止电解液对壳体以及盖板进行腐蚀,从而避免激光封口前需要对电池进行清洗。

3.通过不断的抽真空以及充入保护气体,能保证电池内部不受外界环境的影响,可以降低外部环境的控制,从而减少环境湿度控制方面的成本投入。

4.通过负压以及挤压的状态下,进行封口,能够保证厚度的一致性。

为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:

注液后静置步骤:锂离子在注液后,利用特殊的塞子将注液孔密封,防止水分进入电芯内部,然后将电池放入物料盒内。化成步骤:将电池上夹后,使用一定的充放电步骤对电池进行预充电,在此过程中,通过针头刺穿电池注液孔塞子的方式对电池进行抽真空处理,及时有效的排掉内部产生的气体。化成结束后,对该电池充入一定量的保护气体,以免电池在拔下针头后,由于负压而导致外界水分进入。老化步骤:电池在化成后,电池充入特殊气体,拔下针头,转移到一定的温度下老化,在此过程中也可以通过针头的方式对电池进行抽真空处理,以免外部空气中的水分进入,同时,通过抽真空,可以将内部产生的气体进行排出。二次注液步骤:如果电池内部的电解液量不能满足设计要求,通过针头注入的方式,起到补液的效果。二次化成步骤:将电池上夹后,使用一定的充电步骤对电池进行充电,在此过程中,通过针头刺穿电池注液孔塞子的方式对电池进行抽真空处理,不断的排掉内部产生的气体。化成结束后,对该电池充入一定量的保护气体,以免电池在拔下针头后,由于负压而导致外界水分进入,此过程可以将二次注液内的微量水分进行分解产气,同时可以使补注入的电解液再次均匀的浸入到电池内部各处。负压挤压步骤:通过负压的方式完全将电芯内的气体排出,同时进行挤压,到一定的厚度时再进行激光焊接封口。激光封口步骤:由于电池在整个过程中都是抽真空处理,内部的电解液不会转移到壳体以及盖板上,这样就可以节省大量的人力、设备以及清洗剂等的投入,可以直接进行焊接,同时在负压以及挤压的状态下,进行封口,能够保证厚度的一致性。

本发明实施例的有益效果是:电池在整个过程中,可以通过负压的方式将电芯内部产生的气体及时有效的排出,其次,通过特殊的材质做成的塞子,不论是没有穿刺的塞子,或通过针头穿刺的塞子,都能通过外力的作用,使电池内部与外部完全隔绝,同样,充入一定的保护气体,能保证电池内部的压力≥外部的压力,可以避免外界的水分进入电池内部,能降低对外界环境的依赖。

附图说明

图1是本发明例新型锂离子电池制作工艺方法的完整流程示意图。

具体实施方式

下面结合示意图,对本发明实施例进行详细说明:

请参考图1,本发明实施例新型锂离子电池制作工艺方法包括:

一次注液步骤10:锂离子电池在注液时,注入电解液总重量的预先设定比例。对于一次注液步骤10,电解液总重量为预先确定的能满足电芯性能所需的电解液的重量,电芯性能包括容量,循环以及倍率性能等,所述预先设定比例为70%-100%,该步骤的环境湿度为1%~2%,温度为20-25℃。本发明第一实例中,注入的电解液能满足电池性能的要求,电池不需要二次注液,也就是不需要二次注液步骤71到二次老化步骤73这三个步骤,可以直接进行负压挤压步骤。本发明第二实例中,注入的电解液不能满足电池性能要求,电池需要进行二次注液,也就是需要二次注液步骤71到二次老化步骤73这三个步骤,再进行负压挤压步骤。

一次封口步骤20:电池注入相当量的电解液后,用特殊的塞子将注液孔塞住,然后放到物料盒内。环境湿度为1%~2%,温度为20-25℃。

一次陈化步骤30:将封口后的所述电芯放置在湿度为1%-45%的环境下,搁置时间为10h-48h;相对于使用胶纸进行密封,本工艺可以使用设备进行密封,同时密封后电池受环境湿度的影响较小,且电解液不会对壳体进行腐蚀。由于采用塞子将电芯的内部与环境完全隔绝,受外部环境的湿度因素影响较少,基本不需要对环境湿度进行控制。

化成步骤40:在湿度为1%-45%,温度为20℃-60℃的环境下,根据材料体系的不同,电池上夹后,可以使用不同的充放电步骤对电池进行预充电,在此过程中,通过针头刺穿电池注液孔塞子的方式对电池进行抽真空处理处理,及时有效的排掉内部产生的气体。化成结束后,对该电池充入一定量的保护气体,以免电池在拔下针头后,由于负压而导致外界水分进入。同时将针头密封,防止外界环境湿度的问题,导致针头以及管道内有水分。由于本发明及时有效的对电池进行抽真空,且电芯的内部与外部环境完全隔绝,受外部环境的湿度因素影响较少,基本不需要对环境湿度进行控制。

一次老化步骤50:在湿度为10%-45%的湿度下,在一定的温度下进行老化搁置,搁置时间为0h-168h。根据材料体系的不同,在此过程中也可以通过针头的方式对电池进行抽真空处理,同时,通过抽真空,可以将内部产生的气体排出。本发明本步骤特别针对钛酸锂体系电池,该材料体系在老化过程中能够产生大量的气体,及时有效的将气体排出,可以加速内部的产气以及防止电池鼓壳。值得注意的是,不需要二次注液的电池在此过程后可以直接进行负压挤压定型,然后进行激光封口。由于本发明及时有效的对电池进行抽真空,且电芯的内部与外部环境完全隔绝,受外部环境的湿度因素影响较少,基本不需要对环境湿度进行控制。

电压测试步骤60:对老化后的电池进行电压测试,电压不良的电池进行相对应的处理。

二次注液步骤71:由于二次注液是相当于补入不够的电解液的过程,此过程需要的电解液较少,在不拔掉塞子的同时,可以采用针头的方式对电池进行注液。电池在湿度为1%~2%,温度为20℃~25℃的条件下进行补注液,使总注液量满足工艺要求。

二次化成步骤72:在湿度为10%-45%的环境下,根据材料体系的不同,电池上夹后,采用0.1c~0.2c,充电时间为1h-4h的工艺进行充电,在此过程中,通过针头刺穿电池注液孔塞子的方式对电池进行抽真空处理,及时有效的排掉内部产生的气体。化成结束后,对该电池充入一定量的保护气体,以免电池在拔下针头后,由于负压而导致外界水分进入,此过程可以将二次注液内的微量水分进行分解产气,同时可以使补注入的电解液再次均匀的浸入到电池内部各处。由于本发明及时有效的对电池进行抽真空,且电芯的内部与外部环境完全隔绝,受外部环境的湿度因素影响较少,基本不需要对环境湿度进行控制。

二次老化步骤73:在湿度为10%-45%的湿度下,在一定的温度下进行二次老化搁置,搁置时间为0h-168h。在此过程中同样可以通过针头的方式对电池进行抽真空处理,同时,通过抽真空,可以将内部产生的气体进行排出。由于本发明是通过真空的方式对电池进行抽真空,且电芯内部与外部环境完全隔绝,受外部环境的湿度因素影响较少,基本不需要对环境湿度进行控制。

负压挤压步骤80:通过负压的发式将电芯的内部产生的气体进行排出的同时,对电池进行挤压,使之达到一定的厚度后并进行固定,将塞子往下压,进行再次密封。这样有利于电池厚度的能完全到达设计的需要且厚度的一致性大大的得以提高。

激光封口90:使用激光焊接机对注液孔进行密封。

通过对本发明实施例的新型锂离子电池制作工艺方法的反复验证,使用该工艺,可以达到以下要求:

环境成本投入降低:电池在注液后用塞子密封到激光封口的整个过程中,由对大环境的湿度控制变成了对单个的电芯进行环境管控,大大降低了生产成本。

环境改善:避免电池在化成后电解液冒出,对夹具以及环境进行污染,改善了工作的环境。

产品一致性提高:在整个过程中,使用了抽真空或充入特殊气体的方式,可以使内部的气体充分得以排出,同时,充入的保护气体不与内部成分反应,起到抑制作用,提高了产品的一致性;能够在负压以及挤压两种工艺同时进行的条件下,进行厚度定型,有利于厚度的一致性提高。

人工、设备成本降低:本工艺不需要对激光封口前的壳体进行清洗以及烘干,可以直接进行封口,能够节省大量的人力,物力以及电力资源,同时可以将生产周期缩短。

适应范围广:本发明不但可以应用在各实验室,同样可以用在自动化程度较高的工厂。

以上所述是本发明的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也可以视为本发明的保护范围。

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