一种降低锂离子电池焊PIN后厚度的方法及锂离子电池与流程

本发明涉及电池制造领域，具体涉及一种降低锂离子电池焊pin后厚度的方法及锂离子电池。

背景技术

锂离子动力电池具有高能量、高寿命等优点被广泛推广使用，但是在生产制造过程中，由于铝壳使用的3系铝合金具有轻质、易加工的特性，在承受一定的力量后，如装配工序中的电芯入壳、注液工序中的加正压静置等，导致电池壳变形，鼓胀或凹陷，鼓胀电池若不及时处理，焊pin后电池因此出现超厚现象,焊pin是二次注液注液孔塞密封胶钉工序后使用铝钉焊接封住注液孔的过程。焊pin后超出工艺标准厚度的电池与后工序设备机械抓手不匹配，机械抓手抓取电池至托盘过程中出现松动，导致电池摔落、碰撞或打火报废，增加生产不良及成本；另外，焊pin后厚度超标电池流入化成工序，因放置于尺寸统一的充电托盘，待充电完成后因厚度超标而很难从托盘中取出，容易造成外观变形，导致后序包膜不良及不必要的报废。

从现有的技术来看，主要从以下两方面对焊pin后电池厚度进行控制：一、对焊pin后电池抽检厚度，厚度超工艺上限的电池现场报废处理，杜绝流入化成工序引起更多不必要的人力、物力及成本浪费。此种方案虽然降低了焊pin后电池超厚比例，但抽检并不能排除全部超厚电池，且抽检出的超厚电池报废处理，增加焊pin不良率，治标不治本；二、电池注液孔塞密封胶钉前，对电池正反两侧挤压处理，降低电池的厚度，此种方法能够有效控制焊pin后电池的厚度，但挤压强度一定时，电池鼓胀程度轻可能导致挤压变形及电解液外溢，鼓胀程度重可能达不到理想的挤压效果。以上两种控制焊pin后电池厚度的方法不能百分百保证焊pin后电池厚度在规格范围内，增加电池不必要的浪费。

锂离子动力电池厚度是衡量电池性能的重要工艺参数，从宏观角度来看，锂离子动力电池厚度超标是由于铝壳材料具有轻质、易加工的特性，在生产过程中承受一定的力量后导致外壳变形及鼓胀造成；从微观角度来看，电池壳内注入电解液后，电解液氧化分解释放气体导致电池鼓胀，厚度增加，如在钛酸锂负极体系电池中，鼓胀的主要因素就是电解液氧化产气造成。综合以上宏观及微观分析可知，凡是导致锂离子动力电池外壳受外力鼓胀及电解液产气都能造成电池厚度增加。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种降低锂离子电池焊pin后厚度的方法及锂离子电池，该方法可以解决锂离子电池外壳鼓胀程度和焊pin后电池过厚的问题，由该方法制得的锂离子电池，电池外壳形变和肿胀情况明显减少，减小了不良率。

技术方案：本发明所述的降低锂离子电池焊pin后厚度的方法，包括如下步骤：

(1)将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，对二次注液后的电芯正反两侧进行一定时间的挤压；所述挤压的强度在0.06～0.16mpa之间变化；

同时，对所述电芯进行一定时间的抽真空操作，所述抽真空度范围为-55kpa～-85kpa；

(2)对电池壳盖板上注液孔压钉封口，制成锂离子电池成品。

进一步的，所述一定时间的挤压，挤压时间范围为0.5～2.5s。

进一步的，所述一定时间的抽真空操作，抽真空时间范围为0.5～2s。

进一步的，所述抽真空操作通过抽真空装置的吸嘴按压堵住电池盖板上的注液孔实现。

另外，本发明还提供一种由上述方法制得的锂离子电池，包括电芯和电池壳盖板，所述电芯外部套设电池壳，所述电池盖板用于对所述电池壳进行密封。

优选的，所述电池壳盖板上设有注液孔。

优选的，所述锂离子电池为方形。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、本发明对焊pin前超厚电池的厚度进行及时有效的控制，减少了因焊pin后电池超厚带来的不必要报废浪费，提高了焊pin良品率，降低了生产成本；2、本发明以挤压电池同时对电池内部抽高真空为厚度改性方法，将注完电解液的电池置于挤压及抽真空工位处理一定时间，有助于减轻外壳鼓胀程度、降低焊pin后电池的厚度，并且本发明采用的方法成本低、效率高、通用性好；3、该装置结构简单、体积小；4、本发明对电池正反两侧挤压及内部抽真空处理过程中，不会挤压或抽出电池内部的电解液，避免了因电解液抽出而导致的电池表面污染。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是制作锂离子电池的部分流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的降低锂离子电池焊pin后厚度的方法，包括如下步骤：

(1)将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压的强度在0.06～0.16mpa之间变化，挤压时间范围为0.5～2.5s；

同时，对电芯进行一定时间的抽真空操作，抽真空度范围为-55kpa～-85kpa，抽真空时间范围为0.5～2s，抽真空操作通过抽真空装置的吸嘴按压堵住电池壳盖板上的注液孔实现。

对已经完成二次注液，还未焊pin的锂离子动力电池在挤压抽真空工位进行挤压和抽真空处理，即将焊pin前电池置于挤压和抽真空环境中进行一定时间的处理，挤压和抽真空处理主要参数包括：挤压强度及时间、抽真空大小及抽真空时间，根据不同的注液重量选择不同的挤压和抽真空处理参数，研究表明：能起到作用的挤压强度范围为0.06～0.16mpa，挤压时间0.5～2.5s，抽真空大小-55kpa～-85kpa，抽真空时间0.5～2s，低于范围下限时起不到预期作用，高于范围上限时能够挤压和抽出电池内部的电解液，该范围内随着参数值增加，挤压和抽真空效果增加，综合来看，与挤压和抽真空前的电池厚度值相比，普遍降低厚度在1～3mm。

(2)对电池壳盖板的注液孔压钉封口，制成锂离子电池成品。

该方法既能恢复锂离子又能排出外壳内的气体，达到降低焊pin后电池厚度的目的，并且无浪费、操作简单。

本发明利用一定范围内的挤压压力和抽真空负压分别作用于注液后电池的正反两侧和内部，促使电池外壳鼓胀形变恢复及排出内部气体，针对同时利用挤压压力及抽真空负压来降低焊pin后动力电池厚度的研究方法，开辟了一条降低焊pin后方形铝壳锂离子动力电池厚度的可行性途径，与其他控制或降低焊pin后电池厚度的方法相比，具有成本低、效率高、通用性好的优势，成本低是指焊pin前电池的厚度就能降低，避免了焊pin后厚度超标无法降低而带来的不必要报废；效率高是指挤压电池正反两侧和内部抽真空同步进行，挤压和抽真空时间短，对生产效率基本无影响；通用性好是指该方法可适用于方形铝壳因受力变形和气鼓导致厚度增加的电池。

另外，本发明还提供一种由上述方法制得的锂离子电池，包括电芯和电池壳盖板，电芯外壳为电池壳，电池壳盖板可用于密封电池壳。电池壳盖板上设有注液孔。优选的，锂离子电池为方形，电芯的外壳电池壳的材质为铝合金、钛合金和镁合金等轻质易加工特性的材质。

实施例2

将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压的强度设置为0.08mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-65kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为1.2s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-65kpa，焊pin后电池厚度全部小于工艺标准27.4mm，平均厚度为26.44mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比降低1.1mm，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量均小于2g，对注液量无影响。

实施例3

将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压的强度设置为0.10mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-75kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为1.6s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-75kpa，焊pin后电池厚度全部小于工艺标准27.4mm，平均厚度为26.12mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比降低1.42mm，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量均小于2g，对注液量无影响。

实施例4

将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压的强度设置为0.12mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-85kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为2s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-85kpa，焊pin后电池厚度全部小于工艺标准27.4mm，平均厚度为25.85mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比降低1.69mm，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量均小于2g，对注液量无影响。

对比例1

作为实施例4的对比例，挤压强度、挤压时间以及抽真空时间不变，只调整抽真空大小，将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压强度设置为0.12mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-75kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为2s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-75kpa，焊pin后电池厚度全部小于工艺标准27.4mm，平均厚度为25.91mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比降低1.63mm，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量均小于2g，对注液量无影响。

对比例2

作为实施例4的对比例，挤压强度、挤压时间以及抽真空时间不变，只调整抽真空大小，将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压强度设置为0.12mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-65kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为2s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-65kpa，焊pin后电池厚度全部小于工艺标准27.4mm，平均厚度为25.99mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比降低1.55mm，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量均小于2g，对注液量无影响。

对比例3

作为实施例4的对比例，挤压强度、挤压时间以及抽真空时间不变，只调整抽真空大小，将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压强度设置为0.12mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-55kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为2s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-55kpa，焊pin后电池厚度全部小于工艺标准27.4mm，平均厚度为26.13mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比降低1.41mm，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量均小于2g，对注液量无影响。

实施例5

将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压强度设置为0.04mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-45kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为2s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-45kpa，焊pin后电池厚度全部大于工艺标准27.4mm，平均厚度为27.56mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比厚度基本保持不变，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量均小于2g，对注液量无影响，但抽真空大小和挤压强度不在设置范围内，达不到减小电池厚度的作用。

实施例6

将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压强度设置为0.04mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-95kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为2s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-45kpa，焊pin后电池厚度全部小于工艺标准27.4mm，平均厚度为25.84mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比降低了1.7mm，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；但抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量大于2g，超出工艺标准，对注液量有影响。

实施例7

将电芯装入封闭的腔体内，进行二次注液，每次注液量相同，将100块注完电解液的电池放置于抽真空挤压工位，本实施例中每次的注液量为14g，每次注液后对电池进行称重，对二次注液后的电芯的正反两侧进行一定时间的挤压；挤压强度设置为0.18mpa，挤压时间设为2s，内部匀速抽高真空至-45kpa降低焊pin后电池厚度，抽真空时间设为2s。塞胶钉后焊pin，使用测厚工装测试焊pin后电池厚度及重量；结果表明：抽真空至-45kpa，平均厚度为27.50mm，与不抽真空直接塞胶钉焊pin的电池厚度相比基本保持不变，不抽真空的平均电池厚度为27.54mm；但挤压强度大，抽真空焊pin后电池平均重量与不抽真空焊pin后电池平均重量相比，减轻量大于2g，超出工艺标准，对注液量有影响。