电池平整化成方法与流程

本发明涉及电池
技术领域：
，特别是涉及一种电池平整化成方法。
背景技术：
：锂离子电池普遍应用于电子信息设备方面，如，移动通讯、移动电脑、电动汽车、航空航天、军事领域、生物医学工程等。随着科学技术的发展，人们对锂离子电池的要求也越来越高，如需要具备较高的能量密度，较长时间的循环寿命、可快速充电等。锂离子电池通常包括正极片、负极片和电解液，正极片包括正极浆料及正极金属集流体，负极片包括负极浆料及负极金属集流体。以钴酸锂做为正极材料的锂离子电池，具有高平台电压的优点。锂离子电池的化成方法对锂离子电池的循环性能及电池平整度有重要影响，如锂离子电池的能量密度、电池循坏能力及电池表面平整度等。但是，传统的锂离子电池的化成方法制备出的锂离子电池，由于充电电流的增大，使得电芯内部的充电极化增大，从而使得电芯的极片厚度膨胀不一致，导致电池的平整度较差，不符合生产要求。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种解决上述技术问题的电池平整化成方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电池平整化成方法，包括：对待化成电池进行高温搁置处理；将高温搁置处理后的电池放置于化成设备中，在多个连续的化成时间内，按预设条件设置多个化成温度、多个化成压力以及多个充电电流，以对电池进行化成，其中，每一个化成时间内的化成温度、化成压力以及充电电流不同，且化成压力随化成时间增大而增大；对电池进行抽气、封口以及分容在其中一个实施例中，多个连续的化成时间内的化成压力的大小呈等差数列分布。在其中一个实施例中，所述化成温度随化成时间增大而先升后降。在其中一个实施例中，所述化成温度随化成时间增大而按正弦曲线设置。在其中一个实施例中，所述充电电流随化成时间增大而先升后降。在其中一个实施例中，所述对待化成电池进行高温搁置处理，包括：在预设时间内，对待化成电池进行高温真空搁置。在其中一个实施例中，所述预设时间为2～4小时。在其中一个实施例中，所述多个连续的化成时间逐渐增大。在其中一个实施例中，所述对电池进行抽气、封口以及分容，之后包括：获取所述电池的多个位置的厚度值；根据多个所述厚度值获取厚度标准差；检测所述厚度标准差与预设标准差是否匹配；当所述厚度标准差与预设标准差匹配时，将所述电池放置于合格区内。在其中一个实施例中，所述获取所述电池的多个位置的厚度值，包括：获取所述电池的四个角位的厚度值以及中心点的厚度值。与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：通过将化成过程中的化成压力的调整为逐渐增大，使得电芯内部极片之间的接触距离减小，从而使得电芯内部的极化增量降低，进而使得电芯的极片厚度膨胀一致，提高了电池的平整度。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为一实施例中电池平整化成方法的流程图。具体实施方式为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本发明涉及一种电池平整化成方法。在其中一个实施例中，所述电池平整化成方法包括对待化成电池进行高温搁置处理；将高温搁置处理后的电池放置于化成设备中，在多个连续的化成时间内，按预设条件设置多个化成温度、多个化成压力以及多个充电电流，以对电池进行化成，其中，每一个化成时间内的化成温度、化成压力以及充电电流不同，且化成压力随化成时间增大而增大；对电池进行抽气、封口以及分容。通过将化成过程中的化成压力的调整为逐渐增大，使得电芯内部极片之间的接触距离减小，从而使得电芯内部的极化增量降低，进而使得电芯的极片厚度膨胀一致，提高了电池的平整度。请参阅图1，其为本发明一实施例的电池平整化成方法的流程图。所述电池平整化成方法包括以下步骤的部分或全部。s100：对待化成电池进行高温搁置处理。在本实施例中，对电池进行高温搁置，使得电池的电芯处于高温状态下，从而使得电芯内部的电解液的粘度系数减小，进而使得电芯内部的电解液的流动速率提升，增大了电解液浸润极片的速率，实现对电池的预处理，便于后续电池的成型，减少了电池的化成时间。s200：将高温搁置处理后的电池放置于化成设备中，在多个连续的化成时间内，按预设条件设置多个化成温度、多个化成压力以及多个充电电流，以对电池进行化成，其中，每一个化成时间内的化成温度、化成压力以及充电电流不同，且化成压力随化成时间增大而增大。在本实施例中，单个化成周期包括多个连续的化成时间。所述化成设备包括压力控制系统、温控系统、时间控制系统以及化成充放电系统。所述压力控制系统用于调整每一个化成时间内的化成压力。所述温控系统用于调整每一个化成时间内的化成温度。所述时间控制系统调整化成时间。所述化成充放电系统用于调整每一个化成时间内的充电电流。其中，所述预设条件为将化成温度、化成压力以及充电电流按照一定方式进行设置，例如，按照逐渐增大或者先增后减的方式进行设置。这样，在整个化成周期内，每一个化成时间内的化成压力、化成温度以及充电电流发生变化，即在整个化成周期内，化成压力、化成温度以及充电电流是随时间不断变化的，而不是恒压、恒温以及恒流的方式进行的，使得在每一个化成时间内，却在不同的化成压力作用下，改善电芯的极片厚度膨胀程度，从而改善电池的平整度。进一步地，随着化成过程的进行，电池的电量逐渐增大，使得电芯内部的充电极化增大。而在施加压力之后，电池的电芯在外部作用力的挤压下，使得电芯内部极片的接触距离减小，从而使得充电极化减小。而且，由于施加的压力是逐渐增大的，使得每一个化成时间内的充电极化减小量增大，进而使得电芯的极片厚度膨胀保持一致，提高了电池的平整度。s300：对电池进行抽气、封口以及分容。在本实施例中，在最后一个化成时间结束之后，电池内的电量达到最大，此时电池内的电解液的化成之后的气体还存在于电芯内。为了降低化成工艺所产生的气体对电池的膨胀，对电池进行抽气处理，使得电池内的多余气体被排出，从而进一步提高了电池的平整度。而且，在抽气完成之后，为了提高密封性，对电池进行封口处理。为了便于对电池的容量管理，对电池进行分容处理。在其中一个实施例中，多个连续的化成时间内的化成压力的大小呈等差数列分布。在本实施例中，所述化成压力的作用是减小电芯内部极片的接触距离，化成压力的大小呈等差数列，使得化成压力的增加值是均匀增加的，从而使得电芯内部的极化减小量均匀，进而使得每一个化成时间内的极化最小化，进一步便于电芯的极片厚度膨胀保持一致，进一步提高了电池的平整度。在其中一个实施例中，所述化成温度随化成时间增大而先升后降。在本实施例中，随着电芯的充电电量增大，其内部的极化也同样增大，即电芯内部的极化程度的增大是其趋势，但是，本申请是要解决在每一个化成时间内，电芯内部的极化的增量减小，从而使得电芯内部的极化相对稳定。为了将电芯内部的极化尽量减小，增大化成温度，使得在多个化成时间内，温度增大阶段的化成温度使得电芯内部的极化减小量增大，从而根据电芯内部的极化增大程度的不同，对应增加对极化的减少量，便于将电芯内部的极化程度控制在一个稳定范围内，从而便于电芯的极片厚度膨胀保持一致，进而提高电池的平整度。而且，由于在电池在充电电量达到最大之后，其电荷量的聚集逐渐减小，电芯内部的极化现象将减小，此时为了保证每个化成时间内的极化保持在相对一致的范围内，即为了避免在化成最后阶段极化减小量过度，在充电电量达到最大之后的化成时间中，每一个化成时间化成温度设置为小于之前化成时间内的化成温度。这样，在充电电量达到最大之后，电芯内部的极化的增量减小，将化成温度设置为减小，使得电芯内部的极化与之前的极化维持在一个稳定范围内，进一步使得电芯的极片厚度膨胀保持一致，进一步提高电池的平整度。其中，在电池在充电电量达到最大之前，化成温度是较高的，而且，化成压力是逐渐增大的，即为对电池进行热压；在电池在充电电量达到最大之后，即为对电池进行冷压，便于对电池的定型，加快了电池的定型速率。在其中一个实施例中，所述化成温度随化成时间增大而按正弦曲线设置。进一步地，所述充电电流随化成时间增大而先升后降。充电电流的大小影响电芯内部电量的聚集速度，同时也影响极化效应，例如，在电芯内部的电量较少时，小电流的充电电流使得电芯内部的极化增大量保持在较小分为内，而随着充电时间的增加，电芯内部的电量在逐渐增大。为了减少逐渐增大的极化现象对电池平整度的影响，即为了减少极化对电芯的影响时间，需要减少极化程度较大时的影响时间，通过增大充电电流，使得电芯内部的电量快速达到最大，从而使得电芯内部极化所作用的时间减少，进而使得电芯的极片厚度膨胀保持一致，提高电池的平整度。而且，在电池的电量达到最大时，为了进一步减少极化程度，充电电流开始减小，使得电芯内部的极化减小。这样，电芯内部的极化的变化情况与极化温度以及充电电流相近，即电芯内部的极化随化成时间增大而先升后降，使得在每一个阶段内，电芯内部的极化增量尽量减小，从而在每一个化成时间内，实现电芯内部的极化最小化。在其中一个实施例中，所述对待化成电池进行高温搁置处理，包括：在预设时间内，对待化成电池进行高温真空搁置。在本实施例中，对电池进行高温搁置，使得电池的电芯处于高温状态下，从而使得电芯内部的电解液的粘度系数减小，进而使得电芯内部的电解液的流动速率提升，增大了电解液浸润极片的速率，实现对电池的预处理，便于后续电池的成型，减少了电池的化成时间。而且，高温搁置使得电芯内部的应力得以释放，从而减小对电池的平整度的影响。此外，将电池放置于高温真空环境中，使得电芯内部的气体被抽走，改善电解液浸润角的效率，提高了电解液的浸润速率。在其中一个实施例中，所述预设时间为2～4小时。这样，在长时间的高温真空搁置中，使得电池的定型时间增大，从而使得电芯内部的电解液的浸润角的效率进一步提高，电解液的浸润速率进一步提升。在其中一个实施例中，所述多个连续的化成时间逐渐增大。在本实施例中，所述化成时间为整个化成周期内的部分时间，即单个化成周期包括多个化成时间，而且，每一个化成时间的时间长度是不同的，使得每一个化成温度、化成压力以及充电电流的作用时间不同，根据电池的充电电量的增加情况，逐渐增大化成时间，使得在极化程度增大的过程中，便于对电池的定型以及减缓极化现象，即加快了对电池的定型速率，以及降低了极化的增加速度，使得电芯的极片厚度膨胀保持一致，提高电池的平整度。在其中一个实施例中，所述对电池进行抽气、封口以及分容，之后包括：获取所述电池的多个位置的厚度值；根据多个所述厚度值获取厚度标准差；检测所述厚度标准差与预设标准差是否匹配；当所述厚度标准差与预设标准差匹配时，将所述电池放置于合格区内。在本实施例中，对电池的平整度进行检测，从而检测出上述电池平整化成方法的改善平整度的情况，即是否有对电池的平整度有较大提升。所述厚度标准差为电池上的多个厚度值的标准差，体现出电池在经过上述电池平整化成方法后，其表面的平整度的差异程度。所述厚度标准差与预设标准差匹配，表明了电池的多个位置的厚度相近，即表明了电池的多个位置的厚度差异较小，也即表明了电池的表面平整度一致。这样，经过上述比较，便于对电池的厚度进行检测，从而便于检测出上述电池的平整度是否一致，进而便于确定电池的优良品质程度。在其中一个实施例中，所述获取所述电池的多个位置的厚度值，包括：获取所述电池的四个角位的厚度值以及中心点的厚度值。这样，通过对电池的不同位置的厚度的检测，进一步便于对电池的厚度进行检测，从而进一步便于检测出上述电池的平整度是否一致。除上述问题以外，由于在化成设备中，其内部的温度较高，在长期的使用过程中，压力控制系统可能会存在失效的情况，即压力控制系统所提供的压力无法准确检测，也即在压力控制系统无法提供压力挤压电池时，还是进行化成工序，那么获取的电池的平整度将无法得到提升。为了提高电池的平整度，在所述对电池进行抽气、封口以及分容之前，还包括：获取每一个化成时间内对应的化成压力；检测相邻两个化成时间对应的化成压力的差值是否等于预设差值；当相邻两个化成时间对应的化成压力的差值等于预设差值时，执行步骤s300。在本实施例中，在所述压力控制系统的输出端上设置高温化成压力传感器，用于检测作用于所述电池上的压力。由于每一个化成时间对应有一个化成压力，高温化成压力传感器将获取的压力值发送至处理器进行分析，当相邻两个化成时间对应的化成压力的差值等于预设差值，表明了在单个化成周期内，化成压力是逐渐增大的，而且，所述预设差值为固定值，使得每一个化成时间内的化成压力呈等差数列进行增加，从而使得化成压力的增加量相同，进而使得化成压力的增加量均匀，便于提供电池平整化成方法所需的化成压力，同时也进一步提高了电池的平整度。进一步地，由于化成设备的温度在高温状态，而且化成压力是逐渐增大的，使得压力控制系统与电池的贴合紧密度增大，在压力控制系统挤压电池表面之后，容易将电池的表面隔膜随压力控制系统一同被移走，导致电池受损。为了降低电池的表面隔膜被压力控制系统带走，所述对电池进行抽气、封口以及分容之前，还包括：对电池表面进行降温通风处理。在本实施例中，在完成化成工序之后，对电池表面进行降温处理，使得压力控制系统与电池的接触表面冷却，从而使得压力控制系统与电池的贴合紧密度降低。而且，在进行降温的过程中，对压力控制系统与电池的接触表面进行吹风，将降温后的空气作用于压力控制系统与电池之间，使得压力控制系统与电池之间有空气流通，从而使得压力控制系统与电池之间的间隙增大，进而便于压力控制系统从电池上脱离，降低了压力控制系统将电池的表面隔膜带走，从而降低了电池的损坏率。更进一步地，由于压力控制系统在长期的使用过程中，存在对位偏差的问题，即压力控制系统与电池的挤压位置有偏移，也即压力控制系统输出端的部分与电池接触。为了快速确定压力控制系统与电池的对齐情况，所述对待化成电池进行高温搁置处理之后，包括：获取电池表面的化成挤压图像；根据所述化成挤压图像获取多个位置的亮度值；检测所述亮度值与预设亮度值是否匹配；当所述亮度值与预设亮度值匹配时，执行步骤s200。在本实施例中，当压力控制系统与电池的挤压位置有偏移时，会在电池的表面产生压痕，即电池表面出现凹凸不平的情况。而在有压痕的位置，由于图像的获取是通过光线的反射，反射的光线在空气中的消耗了能量，在长距离的传播中，其消耗的能量越多，使得反射回来的能量也就越低，从而使得获取的图像亮度降低。在压痕的两侧的亮度值是不一样的，其中，位于压痕靠近压力控制系统输出端的一侧的亮度值是要小于另一侧的亮度值。当所述亮度值与预设亮度值匹配时，表明了压力控制系统与电池的挤压位置正对，而在不匹配时，则表明了电池表面有压痕，即表明了压力控制系统与电池的对齐位置有偏移，此时将电池取出，并对化成设备进行调整或者维护，以降低生产出来的电池的不合格率。其中，预设亮度值为压力控制系统与电池对齐时，对应化成压力在电池表面挤压之后的亮度值，所述亮度值与预设亮度值不匹配，即为所述亮度值大于所述预设亮度值，表明了压力控制系统只挤压了电池的部分，也就是说，压力控制系统与电池没有对齐。此外，获取化成挤压图像可以是在每一个化成时间中电池进行静置时的图像，也可以是在进行化成工序之前的一次预检测操作中，即对压力控制系统与电池对齐的提前检测。在上述实施例中，所述电导通图像是通过图像采集装置获取，图像采集装置包括ccd(chargecoupleddevice，电荷耦合器件)相机，所述电池为锂离子电池。下面给出具体实施例：电池平整化成方法的平整度检测实施例详见表1，其中，电池编号1至5为传统化成方法所制造的电池，电池编号2至10为本申请的化成方法所制造的电池，测试点1至4为电池的四个角，测试点5为电池的中心点。表1电池编号测试点1测试点2测试点3测试点4测试点514.324.334.314.34.3624.314.324.364.354.3734.334.344.364.384.3844.324.334.354.344.3754.334.344.364.374.3764.354.344.364.364.3474.364.364.364.374.3784.354.344.344.354.3594.354.364.364.374.36104.344.354.344.364.34从表1可以看出，电池编号1至5为的平均标准差为0.023，而电池编号2至10的电池的平均标准差为0.010。由此不难得出，本申请的电池平整化成方法所制造的电池更为平整，即电池平整化成方法所制造的电池的平整度有提升，具有提高电池的平整度的效果。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12