一种新型的改善锂离子软包叠片电池隔膜褶皱的控制方法与流程

本发明涉及锂离子软包叠片电池工艺技术领域，具体涉及一种新型的改善锂离子软包叠片电池隔膜褶皱的控制方法。

背景技术：

目前主流的锂电池封装形式主要有三种：圆柱、方形和软包，国家提出到2020年动力电池比能量要达到350Wh/Kg，方形电池由于自身的特点远远无法达到该项目标，软包电池相对于方形电池具有更高的安全性，在同一容量等级下电池的重量更轻，电池的能量密度更高，其逐渐成为动力电池的主流产品。

锂离子软包电池从包装型式区分主要包含卷绕和叠片两种型式。锂离子软包叠片电池相对于同种体系下的软包卷绕电池具有更低的内阻和优越的倍率性能，使其成为了汽车动力配用电池的主要选择。

虽然锂离子软包叠片逐渐成为动力电池的主要选择，但成品电池大多存在隔膜褶皱的问题（Z型叠片电池情况更为严重），严重影响电池正负极活性材料的发挥，进一步影响电池的容量及性能。为了解决这一问题，通常的做法是调控叠片过程中隔膜过辊的张力，保证张力的一致性，但裸电芯在流转过程中存在隔膜松动、变形等情况，导致了成品电芯隔膜褶皱现象。针对此种现象，部分技术方案采用夹板化成的方法，但该方法操作复杂，不利于动力电池的量产。但随着电动汽车对动力电池性能要求的不断提高，锂离子软包叠片电池在量产过程中存在的工艺问题亟需解决。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种通过增加电池预充前后的辊压工艺，控制辊压过程中辊压的压力及速度，保证隔膜的整形效果及过程气体的充分排除，此方法可有效的改善正负极片与隔膜的接触面，保证良好的界面效果，进一步保证电池的性能的一种新型的改善锂离子软包叠片电池隔膜褶皱的控制方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种新型的改善锂离子软包叠片电池隔膜褶皱的控制方法，包括以下步骤：

（1）电池在完成注液后进行高温搁置，然后经过常温搁置，确保电解液充分浸润极片；

（2）采用传动的方式对搁置后的电池进行辊压，辊压过程中控制辊压的压力及速度，保证褶皱的隔膜得到整形，并排除极片间气体；

（3）然后对完成辊压的电池进行预充，预充的流程与工业化生产的锂离子电池预充流程相一致；

（4）预充过程中在形成SEI膜的过程中会产生气体，采用二次辊压的工艺对隔膜进行进一步的整形及排气，控制辊压的压力及速度，然后完成辊压后电池的二封；

（5）剩余流程与正常生产的工艺相一致，最终完成成品电池的制作。

上述技术方案所述步骤（2）中，预充前辊压的压力控制在0.05MPa～0.3MPa。

上述技术方案所述步骤（2）中，预充前辊压的速度控制在0.5 m/s～2 m/s。

上述技术方案所述步骤（4）中，预充后辊压的压力控制在0.05MPa～0.3MPa。

上述技术方案所述步骤（4）中，预充后辊压的速度控制在0.5 m/s～2 m/s。

上述技术方案所述步骤（1）中，注液后高温45℃搁置时间为24～36h，常温搁置时间为12～24h。

上述技术方案预充的充电倍率为0.01C、0.05C、0.1C或0. 2C。

上述技术方案所述步骤（4）中，二封的真空度为≤-90kPa，真空延时为3～5s。

上述技术方案所述步骤(5)中，正常工艺流程为：化成→分容→老化。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

（1）本发明的锂离子软包叠片电池在预充前后采用辊压的工艺，通过控制辊压过程中辊压的压力，确认辊压效果，同时调节辊压的速度，保证隔膜的整形效果及过程气体的充分排除，此方法可有效的改善正负极片与隔膜的接触面，保证良好的界面效果，进一步改善电池的性能。

（2）本发明采用简单的辊压方法，控制辊压的压力及速度，可有效的完成预充前后隔膜的整形及排气，保证隔膜不褶皱，改善正负极片与隔膜的接触面，保证良好的界面效果，进一步保证电池的性能。该方法流程简单，操作方便，适用于量产电池工艺的优化。

（3）本发明基于该种控制方法制备的锂离子软包叠片电池与未进行辊压整形的电池相比正负极片与隔膜间的接触界面更好，无因为隔膜褶皱的现象造成褶皱区存的死锂，从而充分发挥正负极材料的容量，改善电池性能。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明实施例1、实施例2、实施例3所用到的辊压设备示意图；

图2为同种电池体系下，辊压与未辊压的电池的循环性能对比图。

具体实施方式

（实施例1）

见图1和图2，一种新型的改善锂离子软包叠片电池隔膜褶皱的控制方法，包括以下步骤：

第一步：电池注液后搁置。电池在完成注液、侧封后进行高温45℃搁置，搁置时间24h，随后转入常温搁置，搁置时间24h，确保极片的充分浸润。

第二步：电池预充前辊压。采用传动的方式对搁置后的电池进行辊压，调整辊压过程中辊压的压力及速度，压力为0.05MPa，辊压速度1m/s，电池摆放时，底部与压辊平行，具体参照图1所示；

第三步：然后对完成辊压的电池进行预充，预充的流程与工业化生产的锂离子电池预充流程相一致，预充倍率为0.01C、0.05C、0.1C、0. 2C；

第四步：预充过程中会随着SEI膜的生成产生部分气体，采用二次辊压的工艺对隔膜进行进一步的整形及排气，调整辊压过程中辊压的压力及速度，压力为0.1MPa，辊压速度0.5m/s，辊压完成后直接进行二封，二封真空度≤-90kPa，真空延时3s。

第五步：剩余流程与正常生产的工艺相一致，正常工艺流程为化成→分容→老化，最终完成成品电池的制作。

（实施例2）

第一步：电池注液后搁置。电池在完成注液、侧封后进行高温45℃搁置，搁置时间36h，随后转入常温搁置，搁置时间12h，确保极片的充分浸润。

第二步：电池预充前辊压。采用传动的方式对搁置后的电池进行辊压，调整辊压过程中辊压的压力及速度，压力为0.3MPa，辊压速度2 m/s，电池摆放时，底部与压辊平行，具体参照图1所示；

第三步：然后对完成辊压的电池进行预充，预充的流程与工业化生产的锂离子电池预充流程相一致，预充倍率为0.01C、0.05C、0.1C、0. 2C；

第四步：预充过程中会由于SEI膜的生成产生部分气体，采用二次辊压的工艺对隔膜进行进一步的整形及排气，调整辊压过程中辊压的压力及速度，压力为0.2MPa，辊压速度1m/s，辊压完成后直接进行二封，二封真空度≤-90kPa，真空延时3s。

第五步：剩余流程与正常生产的工艺相一致，正常工艺流程为化成→分容→老化，最终完成成品电池的制作。

（实施例3）

第一步：电池注液后搁置。电池在完成注液、侧封后进行高温45℃搁置，搁置时间36h，随后转入常温搁置，搁置时间24h，确保极片的充分浸润。

第二步：电池预充前辊压。采用传动的方式对搁置后的电池进行辊压，调整辊压过程中辊压的压力及速度，压力为0.1MPa，辊压速度2 m/s，电池摆放时，底部与压辊平行，具体参照图1所示；

第三步：然后对完成辊压的电池进行预充，预充的流程与工业化生产的锂离子电池预充流程相一致，预充倍率为0.01C、0.05C、0.1C、0. 2C；

第四步：预充过程中会由于SEI膜的生成产生部分气体，采用二次辊压的工艺对隔膜进行进一步的整形及排气，调整辊压过程中辊压的压力及速度，压力为0.2MPa，辊压速度1m/s，辊压完成后直接进行二封，二封真空度≤-90kPa，真空延时3s。

第五步：剩余流程与正常生产的工艺相一致，正常工艺流程为化成→分容→老化，最终完成成品电池的制作。

本发明提供的一种改善锂离子软包叠片电池隔膜褶皱的控制方法，该方法有效的解决锂离子软包叠片电池的褶皱现象，改善电池正负极片与隔膜的界面情况，优化电池性能。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。