一种软包锂离子电芯的烘烤工艺的制作方法

本发明涉及锂离子电池生产制造领域，特别是指一种软包锂离子电芯的烘烤工艺。

背景技术：

作为现代高性能电池的代表，锂离子电池与人民的生活息息相关，影响锂离子电池性能的因素有很多，其中水分对锂离子电池的性能有着至关重要的影响。在生产过程中，电芯烘烤是极为重要的工序，其目的是除去电芯中存在的水分。水分是锂离子电池生产过程中需要严格控制的关键指标，环境湿度，水性粘结剂的使用等因素都会导致极片制备过程中水分含量的增加。烘烤后的电芯如果水分无法达到一定标准，注液就会出现电解液中锂盐分解与产气影响电池制程，电池容量下降，内阻偏高，导致电池的循环性能及安全性能降低。随着电池制造水平的提高，对水分提出了更高的要求，行业内普遍要求100ppm～200ppm水含量。

目前大部分锂离子电池生产厂家是通过烘烤工序去除水分，通用电芯烘烤工艺为真空烤箱或隧道炉内在80℃～85℃烘烤24h～36h，接触式烤箱内在80℃～85℃烘烤3h～6h甚至更长。但长时间高温烘烤会导致极片掉粉、隔膜收缩，孔隙率降低等问题，导致电池的内阻、容量、倍率性能以及安全性能均有影响。现有工艺生产效率低，耗能高，生产成本高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种软包锂离子电芯的烘烤工艺，解决常规烘烤不能除尽水分，长时间高温烘烤会对极片以及隔膜造成损伤，导致电池性能下降，同时提高烘烤效率，减少烘烤时间，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种软包锂离子电芯的烘烤工艺，具体包括如下步骤：

(1)电芯摆放

在软包电芯快速干燥机的料槽内摆放电芯，电芯采用正面朝下与料槽完全接触的方式排布；

电芯在料槽中的摆放有两种方式：

竖向密集摆放方式，电芯正凸面朝下与料槽壁完全接触，电芯的气袋压在相邻的电芯上，极耳朝外，相邻电芯的间距为5mm±2mm；

横向密集摆放方式，电芯正凸面朝下与料槽壁完全接触，电芯的气袋朝外，极耳与相邻电芯的间距为5mm±2mm。

(2)烘烤

将电芯放入已提前升温至70℃～90℃的快速干燥机的料槽中，关闭干燥机门，保持该温度并抽真空，真空度在0pa～200pa，60min～80min后(过程中持续抽真空)，充入干燥气体后取出电芯。

作为优选地，所述的干燥气体为干燥空气。干燥空气由干燥空气系统制取，并通过管道连接烤箱。

作为优选地，所述的干燥气体露点为-40％rh及以下，水分含量在100-150ppm之间。

作为优选地，整个烘烤过程在露点为-20％rh的烘烤车间内进行。

作为优选地，所述的电芯长度大于90mm时采用横向密集摆放，电芯长度小于等于90mm时的采用竖向密集摆放。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、在真空度小于200pa的条件下，水的沸点小于25℃，本发明的方法可以有效除水，且不会造成极片掉粉，隔膜严重收缩的问题，不会对电池性能造成影响；

2、烘烤过程中持续抽真空，能带出烤箱内水分，有效除去水分；

3、整个烘烤过程只需60min～80min，有效缩短了烘烤时间，提高生产效率以及设备的利用率，降低了能耗；

4、缩短了烘烤时间，避免因极片含水破坏sei膜，避免因长时间高温烘烤，造成隔膜收缩、极片掉粉等问题，提升电池安全性能。

5、在烘箱内部有限的空间中，在电芯与料槽有充分接触的前提下，电芯采用本发明所述的放置方式，使空间利用率提高，单个电芯的烘烤能耗减少。

附图说明

图1为本发明的烘烤工艺流程图；

图2为电芯在干燥剂料槽中的竖向摆放示意图；

图3为电芯在干燥剂料槽中的横向摆放示意图；

图4为实施例与对比例的电池内阻对比示意图；

图5为实施例与对比例的电池0.5c充放循环容量保持率趋势图。

具体实施方式

为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将结合附图，对本发明作进一步的说明。

实施例

取产线上50只电芯样品进行快速烘烤，整个操作步骤均在露点为-20％rh的烘烤车间内进行，如图1所示，烘烤工艺包括如下步骤：

1.将封装后电芯放入干燥机的料槽中，然后将料槽放入干燥机干燥，本实施例用的是东莞市冠峰科技生产的软包电芯快速干燥机，因机器料槽1的深度限制采用两种电芯2摆放方式：如图2所示，电芯2的正面(凸面)朝下与料槽1壁完全接触，气袋压在相邻的电芯2上，极耳朝外，相邻电芯2的间距在5mm±2mm；如图3所示，电芯2正面(凸面)朝下与料槽1壁完全接触，气袋朝外，极耳与相邻电芯2间间距为5mm±2mm；具体选择根据电芯2的长度的实际情况选用摆放方式，长度大于90mm的采用横向密集摆放，长度小于等于90mm的采用竖向密集摆放；

2.将电芯2放入已提前升温至70℃～90℃的快速干燥机的料槽1中，关闭干燥机门，保持该温度并抽真空，真空度在0pa～200pa，烘烤60min～80min(过程中持续抽真空)；

3.向干燥机中注入干燥空气(干燥空气露点为-40％rh以下)至干燥机为常压状态，取出，即完成烘烤；

4.将完成烘烤的电芯进行注液、封口、化成、分容完成锂离子电池的制作，此步骤为常规步骤。

对比例

取产线上50只样品进行普通烘烤。

1.将封装后电芯放入真空烤箱；

2.在温度为85±5℃，真空度为-95kpa的条件下烘烤24h；

3.向真空烤箱中注入干燥空气至真空烤箱为常压状态，取出，即完成烘烤；

4.将完成烘烤的电芯进行注液、封口、化成、分容完成锂离子电池的制作，此步骤为常规步骤。

为详细阐明本发明的有效性，随机抽取实施例与对比例样品电池进行性能测试，具体测试如下：

1、水分测试

电芯完成烘烤后，测试电芯极片的水分，结果如表1所示。

表1完成烘烤电芯极片水分测试结果

2、内阻测试

测试步骤：25℃条件下，用电压内阻测试仪测量实施例与对比例电池内阻，并记录。数据如图4所示。

3、循环测试

测试步骤：25℃条件下，用0.5c电流对实施例与对比例样品进行恒流恒压充电至4.35v，并以0.5c电流恒流放电至3.4v，重复以上充放电步骤循环250次，计算得出容量保持率，数据如图5所示。

由表1可以看出，实施例提供的样品电芯极片的水分均低于对比例提供的样品电芯。

由图4箱式图可以看出实施例提供的样品电池内阻与对比例提供的样品电池相比，两者差距不大。

由图5循环图可以看出实施例提供的样品电池容量保持率与对比例提供的样品电池接近。

综上，实施例提供的样品电池的电性能与对比例提供的样品电池相接近，这也说明本发明提供的软包锂离子电池极片干燥方法能够有效的除水。所提供的制造流程缩短了烘烤时间，提高生产效率的同时节省了生产成本。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。