聚合物锂离子电芯的陈化方法与流程

本发明属于锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电芯注液后的陈化方法。

背景技术：

随着科技的高速发展，以及人们生活水平的日益提高，满足人们生活和娱乐需求的电子类产品也越来越丰富及个性化，便携式设备越来越受到人们的青睐。从智能手机、平板、手表到航模以及无人机无一不是其中的佼佼者。随着市场竞争的日益激烈，以及人们需求的日益增高，如何在满足人们需求的基础上，在激烈的竞争中脱引而出是众多企业关注的重点。

锂电池作为众多电子类产品中至关重要的硬件之一，其性能的好坏直接影响电子类产品综合的性能优劣，因此，无论是电芯的采购企业，还是生产电芯的公司，都对于如何提高电池的性能进行了重点关注。

陈化是电芯注液后的一道重要工序，陈化的好坏往往决定了电芯众多性能的优劣。现阶段大多数电池厂家采用的陈化方式基本是在一定的温度下，将电芯静置几十个小时甚至几天，虽然这样也可以满足电芯陈化的基本目的，使电解液浸润电极，使二者充分接触。但较长的陈化时间降低了生产效率，延长了电池的生产周期，提高了整个生产过程中的成本。而且随着市场对电池能量密度要求越来越高，现有工艺对极片压实越来越大，电解液浸润也越来越困难。因此，如何能更有效的对电池进行陈化，使之在较短的时间内完成陈化并充使电解液充分浸润活性物质内部是业内急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种聚合物锂离子电芯的陈化方法，可以在较短的时间内使电芯快速高效的完成陈化，提高效率，缩短生产周期。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

聚合物锂离子电芯的陈化方法，包括以下步骤：

在注液后的电芯外围放置声波发生器；

第一静置阶段，调节声波发生器，向电芯持续发射声波，第一静置阶段的持续时间为t₁，根据电芯内部电解液特性设置声波发生器产生的声波的频率，根据电芯体积设置第一静置阶段的持续时间t₁；

第二静置阶段，关闭声波发生器，将电芯静置直至电芯冷却到常温，陈化完毕。

更具体的，将注液后的电芯置于封闭环境中。

更具体的，在电芯外围对称放置声波发生器。

更具体的，声波频率大于或等于电解液的固有频率。

更具体的，采用测试法确定声波频率的大小：将电芯封装后注入电解液，把温度测试仪插入电芯内并浸泡于电解液中，调节声波发生器向电芯发射不同频率的声波，记录不同频率声波作用下电解液的升温速率，将电解液升温速率最快时所对应的声波频率定为与该电解液固有频率对应的声波频率。

更具体的，第一静置阶段的持续时间t₁为3～30min。

更具体的，第二静置阶段的静置时间为120min～240min。

更具体的，将电芯竖直放置，使气囊袋位于电芯上方。

更具体的，通过试验拟合计算t₁的公式，根据电芯体积来计算t₁，试验方法如下：在电芯其余条件相同、只有体积不同的情况下，向电芯发射相同频率的声波，使电芯升至同一温度，记录对应所需时间，根据电芯体积和时间之间的关系拟合公式，通过拟合公式计算t₁。

作为本发明的一种替换方案，可用电磁波代替声波。

由以上技术方案可知，本发明将注液后的电芯至于声波环境中，通过控制声波频率，使极片上的活性物质产生振动，使结构疏松，形成微型孔道，同时振动产生的热量致使活性物质膨胀，促使电解液快速、充分浸润电极材料，为电芯的电化学反应提供充分的反应场所，不仅提高了生产效率，也提高了电芯的保液量，从而提高循环寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例声波发生器的放置示意图。

图2为实施例与对比例电芯的保液量的箱线图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，做详细说明如下。

本发明方法的基本思路是：将注液后的电芯分两个阶段静置，第一静置阶段在电芯外围放置声波发生器，在静置的同时通过声波发生器持续向电芯发射声波，在第二静置阶段停止向电芯发射声波，将电芯静置一段时间后完成陈化。

以上是本发明的核心思想，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明方法包括以下步骤：

在注液后的电芯外围放置声波发生器；

第一静置阶段，调节声波发生器，向电芯持续发射声波，持续时间为t₁；本发明根据电芯内部电解液特性设置声波发生器发出的声波频率，经测试发现声波频率低于电解液固有频率时陈化效果较差，因此声波频率宜大于或等于电解液的固有频率，声波的频率可为20KHZ～500GHZ；不同物质的固有频率不同，由于电解液为混合物质，添加有机物质较多，较难通过计算的方式获得电解液固有频率并确定声波的频率，本发明采用测试法确定声波频率的大小，具体如下：将电芯封装后注入电解液，把温度测试仪(或温度计)插入电芯内并浸泡于电解液中，调节声波发生器向电芯发射不同频率的声波，记录不同频率声波作用下电解液的升温速率，将电解液升温速率最快时所对应的声波频率定为与该电解液固有频率对应的声波频率，例如，经前述方法测试，由珠海光宇电池有限公司生产的型号为DP001的电解液对应的声波频率为450MHZ,型号为DP002的电解液对应的声波频率为430MHZ，型号为DP005的电解液对应的声波频率为380MHZ；

第一静置阶段的时间由电芯体积决定，电芯体积越大时时间越长，t₁可为3～30min；例如珠海光宇电池有限公司的型号为421320HV、体积约1.092×10^-5m³的电芯，t₁为3min；型号为616588HV、体积约3.49×10^-4m³的电芯，t₁为11min；型号为1080G8HV、体积约1.344×10^-4m³的电芯，t₁为6min；本实施例通过试验拟合计算t₁的公式，根据电芯体积来计算t₁，试验方法如下：在电芯其余条件相同、只有体积不同的情况下，向电芯发射相同频率的声波，使电芯升至同一温度，记录对应所需时间，根据电芯体积和时间之间的关系拟合公式，通过拟合公式计算t₁，本实施例的拟合公式为t₁＝2.366×10⁴v+2.743，式中的v为电芯体积，时间单位是min，体积单位是m³；

优选的，将注液后的电芯置于封闭环境中，在电芯四周放置声波发生器，由于声波的发射是持续的，在密闭空间中声波会发生反射，可以增强陈化效果，相比将电芯放置于非封闭环境的陈化效果更好，本发明的封闭环境是指和外界无明显接触的空间，例如门窗紧闭的厂房等；进一步的，将声波发生器对称放置于电芯的四周，由于电芯是立体的，四周对称放置可以使电芯各个位置都充分和声波接触，增强陈化效果；

放置电芯时，将电芯竖直放置，使气囊袋位于电芯上方，极耳方向与地面平行(图1)，如此放置可以保证电芯每个部分和声波充分接触；

在第一静置阶段，静置电芯的同时使用声波发生器向电芯发射声波，使电解液以及活性物质产生振动，温度升高，从而使电解液流动性增大，活性物质膨胀，可以迅速浸润极片活性物质内部；

第二静置阶段，关闭声波发生器，将电芯静置时间t₂后，陈化完毕。二次静置是使电芯具有充分浸润的过程，使电解液和活性物质充分接触，分散均匀，增大浸润度；第二次静置的时间可大大小于现有普通陈化时间，本发明的t₂为电芯冷却到常温的时间，约120min～240min。

下面以一个具体实施例对本发明的锂离子电芯的陈化方法进行详细说明：

注液后的电芯(电芯型号为336975HV，体积约1.71×10^-4m³，电解液为珠海光宇电池有限公司生产的型号为DP010的电解液)，数量为100PCS，置于封闭的厂房内，电芯100竖立放置，气囊袋101位于电芯上方，极耳102平行于地面，如图1所示，图1为简要示意图，在图中只示出了一个电芯，但电芯数量不限，声波发生器设置于电芯的外围；

将电芯100固定放置好后，在电芯100外围放置2个声波发生器200(图1)，调节声波发生器的频率为300MHZ；

启动声波发生器，向电芯发射频率为300MHZ的超声波，时间为5min；

5min后，关闭声波发生器，将电芯静置120min，120min后，电芯陈化结束，取出电芯。

对比例

取与前述实施例同批次的电芯采用常规陈化工艺，即在室温下静置24小时，完成陈化。

将实施例和对比例的电芯进行保液量测试，测试方法采用行业标准方法，如图2所示，采用本发明陈化方法的电芯的保液量明显提高，电池性能也有明显提高，说明本发明方法可以在短时间内达到陈化的目的，并使电解液充分浸润电极，提高电芯的保液量，有效提高的电芯的性能。此外，也可将声波改为使用电磁波，使用电磁波时，和声波原理类似，使用条件相同，由电磁波发生器向电芯发射电磁波。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。