本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池负极分切毛刺处理方法。
背景技术：
锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长和电压高等优点，不仅是在便携式电子设备上，如手机、移动电源、数码相机和笔记本等消费类市场得到快速的发展，而且在电动汽车、电动自行车及电动工具等动力类市场和储能类市场等新兴市场也得到了广泛的应用。
在这些新兴市场领域，电池是由原来的单体使用转变为了串并联组合使用，对电池的一致性提出了很高的要求。自放电作为影响电池组合包体寿命的最大因素之一，如果自放电不一致，在串联数量多时，电池包体间每串电池的soc状态差异变大，出现过充过放的几率很大，包体通常很难熬过100次循环，否则使用价格高昂的bms的均衡系统。
电池的自放电是指在外电路断开时，由电池内部自发反应引起的电池容量损失，对于锂离子电池来讲这类损失分为两类，一类为内部微短路引起的可逆自放电，这类自放电率正常情况下比较小，另一类为电解液在正负极上的氧化还原导致的容量损失，这部分为不可逆损失。但无论是哪种自放电，电池之间自放电速度都会存在差异，导致电池不一致，如果分选不好，会导致电池包体寿命极短。
自放电的最大影响因素就是极片毛刺、金属粉尘和水分，特别是前两者，对锂离子电池的自放电影响最为显著。能否做好锂离子动力电池的关键就在金属粉尘和极片毛刺的控制。
目前电池制造过程中，其电池的极片在分切过程中易在切口处产生毛刺和金属粉尘，极易引起电池微短路，产生自放电，大大降低了电池的合格率和电池包的循环寿命。现有技术一般采用机械去除毛刺或人工去除毛刺，无论机械去除还是人工去除难度都比较大，其效果也很有限。前期几乎所有专利都是走的物理去除毛刺的方法。如中国发明专利申请公开说明书中公开号“cn101068045a”名称为“一种电池极片去毛刺方法及其去毛刺装置”的专利公开了一种去毛刺装置，是一种滚边机，其主要是利用一对滚轮开有滚边切口，工作时滚轮转动，通过滚边切口来滚压电池极片的边缘，来完成电池极片的去毛刺过程。
这种去毛刺的方法主要利用滚轮滚压的机械力去除毛刺，这种机械去毛刺的方法难度较大，其毛刺的去除效果与滚轮的材质，滚边切口的锐度及表面质量直接相关，且定位精度不高，且这种机械去毛刺的方法极易产生二次毛刺，从而使去除毛刺的效果有限，难以达到理想效果。且长时间使用滚轮易磨损，切口极易磨钝，造成整个去除毛刺过程失效。这种去除毛刺滚边机去除毛刺的设备采用的上料方法是：利用人手工将极片一片一片放在夹具中启动去毛刺滚边机，即处理完一片再放一片，这样需要一个专门的员工进行操作，且去毛刺效果及效率与员工操作及熟练程度有直接关系，费时费力且不易控制。
锂离子电池负极分切时产生的毛刺有两种，一种是纵向毛刺，长度一般都在7-15微米，横向毛刺长度在20-60微米，锂离子电池由于能量密度要求越来越高，因此，隔膜厚度从32微米逐步下降到16微米。纵向毛刺可能会穿透隔膜，因此必须将毛刺控制在隔膜厚度的一半，即8微米以内。但是目前的分切机不管是国内顶级的设备还是进口日韩的分切机，均无法100%达到这个要求。传统的物理方法无法有效地去除微米级别的毛刺，只能针对毫米级别的毛刺才能有效去除。在锂离子电池制造过程中一定存在，影响电池自放电和安全的毛刺。电池发生短路爆炸毛刺的贡献度很大，自放电基本都是毛刺导致的。因此，如何有效地去除分切时产生的金属毛刺对锂离子电池至关重要。
针对以上问题，本发明提出了一种能够有效去除锂离子电池负极片分切毛刺的方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够规模化使用的、廉价环保的、高效地去除锂离子电池负极分切毛刺的方法。该方法去除的毛刺不再产生金属粉尘，引起极片的二次污染，而是直接采用双氧水将分切产生的铜毛刺直接氧化，在注液后，电解液内部的微量氢氟酸即可将毛刺氧化铜溶解，控制好陈化时间，在充电时均匀地将铜离子还原到负极上，避免了二次电化学沉积引起铜枝晶产生新的微短路和短路。
为了达到上述目的，本发明所设计的一种有效去除锂离子电池负极片分切毛刺方法，第一步，将分切好的负极片以5～100n的张力收成卷料，以每卷卷料直径在200～800mm；第二步，用自清洁毛刷将卷料侧面的负极粉尘去除，将分切面的毛刺显露出来；第三步，将极卷用输送带以0.01～10米/秒的速度，通过充满雾化双氧水的箱体，箱体长度以极卷处理时间为1～300秒为准；第四步，将处理后的极卷通过温度为150～200℃的烤箱，采用3n以上纯度的热氮气吹拂，烘烤时间30～900秒；第五步，将所得的极卷正常下转进入后工序，进行电池生产；第六步，注液封口后，电池在25～50℃下陈化12～120小时化成，后续按照正常生产流程进行。
第一步收卷张力的优选范围为8～30n，收卷直径优选为300～600mm。
第三步的输送带速度优选为0.05～1米/秒，极卷处理时间优选为20～180秒。
第四步极卷通过烤箱的温度优选为155～180℃的，烘烤时间60～300秒。
第六步注液后电池在25～50℃下陈化时间优选为24～72小时。
本发明中的负极是石墨负极，采用的集流体为铜箔，分切产生的金属粉尘和毛刺均为高纯铜。
根据以上所述，本发明所设计的一种有效去除锂离子电池极片分切毛刺方法，将分切后的极片收成一定松紧程度的极卷，能够有效避免双氧水水雾进入极卷内部，保护极片正面，双氧水水雾处理前须先对负极颗粒料清粉，让金属毛刺外露出来，以便充分地和双氧水水雾接触氧化腐蚀，接触时间不宜过长，过长会导致正常的集流体铜箔也发生氧化腐蚀，使得电池局部无法充放电，也不宜过短，过短会导致切面上的毛刺未充分的氧化腐蚀，达不到毛刺去除的效果，这个时间是在大量实验结果的支持获得。
本发明所述的烘烤温度能够有效地降解和蒸发掉双氧水，对环境友好，氮气吹拂情况下，虽然双氧水有氧气产生，但是在本发明的烘烤时间范围内能够确保正常集流体铜箔不会被氧化，保证电池的电化学特性优异。
本发明所述的第六步主要作用是在注液后陈化时，陈化温度25～50℃，在52℃以上时就会出现腐蚀正常的集流体铜箔，因此本发明所述的温度是25～50℃。经过大量测试注液后电池内的电解液中大约20～60ppm的hf酸，逐渐溶解氧化铜，将已经被双氧水氧化腐蚀的毛刺彻底溶解，并均匀分散到电解液中，所述的时间是包括溶解和铜离子在电解液里面扩散均匀的时间。
具体实施方式
实施例1：
本实施例描述的一种有效去除锂离子电池极片分切毛刺方法，第一步，将分切好的负极片以8n的张力收成卷料，以每卷卷料直径在300mm；第二步，用自清洁毛刷将卷料侧面的负极粉尘去除，将分切面的毛刺显露出来；第三步，将极卷用输送带以0.1米/秒的速度，通过充满雾化双氧水的箱体，箱体长度以极卷处理时间为60秒为准；第四步，将处理后的极卷通过温度为150℃的烤箱，采用3n以上纯度的热氮气吹拂，烘烤时间300秒；第五步，将所得的极卷正常下转进入后工序，进行电池生产；第六步，注液封口后，电池在50℃下陈化24小时化成，后续按照正常生产流程进行。
生产出来的电池进行短路和自放电测试，记录短路率和自放电异常电池的比例。自放电是以日自放电0.2±0.05mv为基准，本发明统计的是高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
实施例2：
本实施例描述的一种有效去除锂离子电池极片分切毛刺方法，第一步，将分切好的负极片以30n的张力收成卷料，以每卷卷料直径在600mm；第二步，用自清洁毛刷将卷料侧面的负极粉尘去除，将分切面的毛刺显露出来；第三步，将极卷用输送带以1米/秒的速度，通过充满雾化双氧水的箱体，箱体长度以极卷处理时间为20秒为准；第四步，将处理后的极卷通过温度为180℃的烤箱，采用3n以上纯度的热氮气吹拂，烘烤时间200秒；第五步，将所得的极卷正常下转进入后工序，进行电池生产；第六步，注液封口后，电池在25℃下陈化72小时化成，后续按照正常生产流程进行。
生产出来的电池进行短路和自放电测试，记录短路率和自放电异常电池的比例。自放电是以日自放电0.2±0.05mv为基准，本发明统计的是高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
实施例3：
本实施例描述的一种有效去除锂离子电池极片分切毛刺方法，第一步，将分切好的负极片以12n的张力收成卷料，以每卷卷料直径在450mm；第二步，用自清洁毛刷将卷料侧面的负极粉尘去除，将分切面的毛刺显露出来；第三步，将极卷用输送带以0.5米/秒的速度，通过充满雾化双氧水的箱体，箱体长度以极卷处理时间为60秒为准；第四步，将处理后的极卷通过温度为160℃的烤箱，采用3n以上纯度的热氮气吹拂，烘烤时间60秒；第五步，将所得的极卷正常下转进入后工序，进行电池生产；第六步，注液封口后，电池在35℃下陈化48小时化成，后续按照正常生产流程进行。
生产出来的电池进行短路和自放电测试，记录短路率和自放电异常电池的比例。自放电是以日自放电0.2±0.05mv为基准，本发明统计的是高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
实施例4：
本实施例描述的一种有效去除锂离子电池极片分切毛刺方法，第一步，将分切好的负极片以20n的张力收成卷料，以每卷卷料直径在350mm；第二步，用自清洁毛刷将卷料侧面的负极粉尘去除，将分切面的毛刺显露出来；第三步，将极卷用输送带以0.05米/秒的速度，通过充满雾化双氧水的箱体，箱体长度以极卷处理时间为180秒为准；第四步，将处理后的极卷通过温度为155℃的烤箱，采用3n以上纯度的热氮气吹拂，烘烤时间120秒；第五步，将所得的极卷正常下转进入后工序，进行电池生产；第六步，注液封口后，电池在45℃下陈化24小时化成，后续按照正常生产流程进行。
生产出来的电池进行短路和自放电测试，记录短路率和自放电异常电池的比例。自放电是以日自放电0.2±0.05mv为基准，本发明统计的是高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
实施例5：
本实施例描述的一种有效去除锂离子电池极片分切毛刺方法，第一步，将分切好的负极片以8n的张力收成卷料，以每卷卷料直径在300mm；第二步，用自清洁毛刷将卷料侧面的负极粉尘去除，将分切面的毛刺显露出来；第三步，将极卷用输送带以0.1米/秒的速度，通过充满雾化双氧水的箱体，箱体长度以极卷处理时间为60秒为准；第四步，将处理后的极卷通过温度为150℃的烤箱，采用3n以上纯度的热氮气吹拂，烘烤时间300秒；第五步，将所得的极卷正常下转进入后工序，进行电池生产；第六步，注液封口后，电池在50℃下陈化24小时化成，后续按照正常生产流程进行。
生产出来的电池进行短路和自放电测试，记录短路率和自放电异常电池的比例。自放电是以日自放电0.2±0.05mv为基准，本发明统计的是高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
实施例6：
本实施例描述的一种有效去除锂离子电池极片分切毛刺方法，第一步，将分切好的负极片以15n的张力收成卷料，以每卷卷料直径在500mm；第二步，用自清洁毛刷将卷料侧面的负极粉尘去除，将分切面的毛刺显露出来；第三步，将极卷用输送带以0.6米/秒的速度，通过充满雾化双氧水的箱体，箱体长度以极卷处理时间为150秒为准；第四步，将处理后的极卷通过温度为175℃的烤箱，采用3n以上纯度的热氮气吹拂，烘烤时间300秒；第五步，将所得的极卷正常下转进入后工序，进行电池生产；第六步，注液封口后，电池在25℃下陈化24小时化成，后续按照正常生产流程进行。
生产出来的电池进行短路和自放电测试，记录短路率和自放电异常电池的比例。自放电是以日自放电0.2±0.05mv为基准，本发明统计的是高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
对比例1：
按照车间正常流程进行，不对毛刺进行处理的电池。生产出来的电池进行短路和自放电测试，记录短路率和自放电异常电池的比例。自放电是以日自放电0.2±0.05mv为基准，本发明统计的是高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
对比例2：
分切后极片按照物理除毛刺的方法，刷粉+辊压毛刺，其余按照车间正常流程进行，不对毛刺进行处理的电池。生产出来的电池进行短路和自放电测试，记录短路率和自放电异常电池的比例。自放电是以日自放电0.2±0.05mv为基准，本发明统计的是高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
按照批次统计好车间生产各种实施例和对比的电池数据，短路率是指在卷然后短路和化成分容后短路的电池所占本批次总体样本量的比例。
微短路导致自放电变大，将电池进行自放电测试，将所有实施例和对比的电池按照同一个soc状态下测试电压降和soc损失的关系，确定正常电池自放电范围后再进行判断。本发明统计的是日自放电压降高于0.25mv的判定为自放电大的电池。
统计各种实施例和对比例的电池的短路率和自放电异常率，结果见下表：
从上表可以清楚地看到，按照本发明进行，能够有效地控制毛刺引起的自放电异常和短路率，经理本发明方法处理的极片的短路率和自放电异常率明显下降，但是还存在一定的短路率和自放电异常率，原因是正负极极片均存在毛刺，仅处理负极也无法完全改善，但是可以很明显地看到改善效果。而对比例1表明正常生产情况下短路率和自放电率都还是比较高的，但是与行业的平均水平相比也是控制得比较好的，行业平均水平是短路率0.8%，自放电异常率1.8%；对比例2的物理除毛刺方式有轻微的效果，但是不能真正有效地解决毛刺的问题。因此，本发明的处理方法有效性明显优于对比例2的物理除毛刺的方法。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。