一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法与流程

本发明属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法。
背景技术：
：锂离子电池的电化学性能与其制造过程密切相关，锂离子电池的产品质量在很大程度上依赖于其制造过程的工艺控制，注液后芯包或极组浸润便是其中一个至关重要的环节。浸润不充分将会影响充放电容量发挥、增大电芯内部阻抗，甚至导致快速充电时出现局部析锂，严重影响电芯循环寿命及安全性能。基于软包装锂离子动力电池具有能量密度大、循环性能好及安全性能高等优势，逐步成为汽车用动力锂电池首选。然而，随着新能源汽车领域的快速发展，整车企业对动力电池能量密度提出了更高的要求。为了进一步提升电芯能量密度，高压实、厚电极逐渐成为软包动力电池发展的趋势，电极快速高效浸润技术的开发愈发关键。众所周知，电芯注液后浸润程度的关键限制因素包括极片孔隙率、材料颗粒尺寸、固液两相间的接触角等。目前，为确保电芯预充前达到良好的浸润效果，各大软包动力电池厂家普遍采用的方式是延长注液后静置时间、升高静置温度等，这在一定程度上增加了电芯的生产成本。同时，在电解液润湿隔膜和极片的过程中往往会在极片上留下含有少许气体的阻塞区域，导致电解液难以渗入，仅通过延长静置时间的方式并不能达到预期效果。此外，在软包动力电芯生产过程中，当采用便于生产流转的竖式静置时，大量电解液集中于芯包一端，不能与极片隔膜进行有效接触，仅靠毛细作用力难以将电解液快速运达极片的各个部位，最终导致电芯浸润效果不佳。技术实现要素：有鉴于此，本发明旨在提出一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，其中夹板作用于芯包主体可使电解液在电芯内部分布相对均匀，电解液可以从不同的部位进入芯包内部，辅以超声波促进极片吸液，解决了原有竖式流转、静置过程中电解液积聚于芯包底部与气袋侧极片隔膜脱离，仅靠毛细作用力将电解液由底部逐渐转移到整个极片而引起的耗时长、效果差的问题。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，包括如下步骤：s1：将注液预封口后的电芯竖式静置一定时间；s2：将电芯竖式固定在两块夹板之中，夹板施加于电芯上的压强为0.06～0.09mpa，继续静置一定时间；s3：步骤s2静置结束后，将电芯表面压强调至0.15～0.18mpa，进行高温预充；s4：预充完毕减小电芯表面压强至0.05～0.08mpa，高温静置一定时间。进一步的，步骤s2中静置期间对固定于夹板之间的电芯进行超声处理。进一步的，超声处理使用的超声波装置的功率介于100～120w，超声波的频率为20～25khz。进一步的，超声处理方法为：每隔0.5-1.5小时启动一次超声操作，每次持续3～5min。进一步的，步骤s3中高温预充温度为40-50℃；步骤s4中高温静置温度为40-50℃。进一步的，步骤s3中高温预充与步骤s4中高温静置温度相同。进一步的，步骤s1中竖式静置时间为10-15h。进一步的，步骤s2中继续静置时间为10-15h。进一步的，步骤s4中高温静置时间为2～4天。进一步的，锂离子电池中的正极活性物质材料是lifepo4，limn2o2，linixcoymnzo2，0<x、y、z<l，x+y+z＝1中的一种或两种以上按不同比例混合形成。进一步的，锂离子电池中的负极活性物质材料为石墨、中间相炭微球、硬碳、软碳中的一种或两种以上按不同比例混合形成。进一步的，锂离子电池中的隔膜为聚乙烯、聚丙烯单层、多层及其单面、双面涂覆陶瓷的隔膜。进一步的，锂离子电池的外壳为铝塑膜。相对于现有技术，本发明所述的软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法具有以下优势：(1)本发明所述的软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法中电芯采用竖式静置，高效、便捷，能够实现电芯批量化生产，另外夹板对电芯主体均匀施加压力，使芯包内的液体分布相对均匀，电解液将整个极组完全包围并由各个方向逐步渗入芯包内部，能够显著缩短注液后静置时间，降低生产成本，亦可降低极片局部长时间浸泡掉料的风险；(2)静置阶段，对固定于两夹板之间的电芯进行超声波扰动，一方面可以缩短液体渗入时间，另一方面有利于打破极片中的气体阻塞区域，为电解液充分进入材料之间提供更适宜的条件，最终达到短时间内充分润湿芯包的目的。附图说明图1为注液前软包叠片锂离子动力电池的结构示意图；图2为本发明电芯竖式静置的结构示意图；图3为图2的右视图；图4为实施例2软包叠片锂离子动力电池注液后搁置工艺流程图；图5为对比例软包叠片锂离子动力电池注液后搁置工艺流程图；图6为实施例1、实施例2及对比例软包叠片锂离子动力电池45℃@1c/1c充放电循环性能曲线。具体实施方式除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。浸润：液态锂离子电池注液后，电解液充分润湿正负极片及隔膜的过程；竖式静置：电芯主体直立，气袋朝上搁置。下面结合实施例及附图来详细说明本发明。实施例1一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，其中锂离子电池的制作过程包括如下步骤：分别对锂离子电池的正负极浆料进行匀浆，匀浆过程中所用的正极活性物质材料为lini0.5co0.2mn0.3o2，负极活性物质材料为石墨，匀浆后分别在正极集流体/负极集流体上进行涂布作业，碾压得到正、负极片，然后对正负极片进行烘干，模切，将正极片、隔膜、负极片经过叠片的方式制成锂离子电池电芯，其中隔膜为双面涂陶瓷聚乙烯隔膜，将电芯装入铝塑膜外壳内进行烘干，对烘干后的电芯于-95kpa条件下向芯包中注入电解液进行注液，经12min真空静置后对电芯进行预封口，预封完毕的电芯采用软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法处理，然后将电芯从夹板中取出，依次进行抽气整形、二次封口、常温老化、分容分档等操作，最终形成锂离子电池。一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，包括如下步骤：s1：将注液预封口后的38ah-3.7v电芯竖式静置12h；s2：将电芯竖式固定在两块夹板之中，夹板施加于电芯上的压强为0.08mpa，继续静置12h；s3：步骤s2静置结束后，将电芯表面压强调至0.16mpa，置于45℃环境下进行高温预充；s4：预充完毕减小电芯表面压强至0.06mpa，于45℃条件静置3天。本实例中夹板为厚度8mm的不锈钢板，步骤s1、s2静置温度均为25±3℃。实施例2一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，其中锂离子电池的制作过程包括如下步骤：分别对锂离子电池的正负极浆料进行匀浆，匀浆过程中所用的正极活性物质材料为lini0.5co0.2mn0.3o2，负极活性物质材料为石墨，匀浆后分别在正极集流体/负极集流体上进行涂布作业，碾压得到正、负极片，然后对正负极片进行烘干，模切，将正极片、隔膜、负极片经过叠片的方式制成锂离子电池电芯，其中隔膜为双面涂陶瓷聚乙烯隔膜，将电芯装入铝塑膜外壳内进行烘干，对烘干后的电芯于-95kpa条件下向芯包中注入电解液进行注液，经12min真空静置后对电芯进行预封口，预封完毕的电芯采用软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法处理，然后将电芯从夹板中取出，依次进行抽气整形、二次封口、常温老化、分容分档等操作，最终形成锂离子电池。一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，包括如下步骤：s1：将注液预封口后的38ah-3.7v电芯竖式静置12h；s2：将电芯竖式固定在两块夹板之中，夹板施加于电芯上的压强为0.08mpa，继续静置12h；静置阶段使用超声装置对电芯进行超声处理，超声波功率设定为110w，频率为20khz，每小时进行一次超声操作，每次持续5min；s3：步骤s2静置结束后，将电芯表面压强调至0.16mpa，置于45℃环境下进行高温预充；s4：预充完毕减小电芯表面压强至0.06mpa，于45℃条件静置3天。本实例中夹板为厚度8mm的不锈钢板，步骤s1、s2静置温度均为25±3℃。超声装置为液体传播类型超声装置。实施例3一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，其中锂离子电池的制作过程包括如下步骤：分别对锂离子电池的正负极浆料进行匀浆，匀浆过程中所用的正极活性物质材料为lini0.33co0.33mn0.34o2，负极活性物质材料为石墨与硬碳按质量比1:1比例混合得到，匀浆后分别在正极集流体/负极集流体上进行涂布作业，碾压得到正、负极片，然后对正负极片进行烘干，模切，将正极片、隔膜、负极片经过叠片的方式制成锂离子电池电芯，其中隔膜为单面涂陶瓷聚乙烯隔膜，将电芯装入铝塑膜外壳内进行烘干，对烘干后的电芯于-95kpa条件下向芯包中注入电解液进行注液，经11min真空静置后对电芯进行预封口，预封完毕的电芯采用软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法处理，然后将电芯从夹板中取出，依次进行抽气整形、二次封口、常温老化、分容分档等操作，最终形成锂离子电池。一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，包括如下步骤：s1：将注液预封口后的电芯竖式静置11h；s2：将电芯竖式固定在两块夹板之中，夹板施加于电芯上的压强为0.07mpa，继续静置11h；s3：步骤s2静置结束后，将电芯表面压强调至0.15mpa，置于41℃环境下进行高温预充；s4：预充完毕减小电芯表面压强至0.05mpa，于41℃条件静置2天。本实例中夹板为厚度8mm的不锈钢板，步骤s1、s2静置温度均为25℃。实施例4一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，其中锂离子电池的制作过程包括如下步骤：分别对锂离子电池的正负极浆料进行匀浆，匀浆过程中所用的正极活性物质材料为lini0.33co0.33mn0.34o2，负极活性物质材料为石墨与硬碳按质量比1:1比例混合得到，匀浆后分别在正极集流体/负极集流体上进行涂布作业，碾压得到正、负极片，然后对正负极片进行烘干，模切，将正极片、隔膜、负极片经过叠片的方式制成锂离子电池电芯，其中隔膜为单面涂陶瓷聚乙烯隔膜，将电芯装入铝塑膜外壳内进行烘干，对烘干后的电芯于-95kpa条件下向芯包中注入电解液进行注液，经11min真空静置后对电芯进行预封口，预封完毕的电芯采用软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法处理，然后将电芯从夹板中取出，依次进行抽气整形、二次封口、常温老化、分容分档等操作，最终形成锂离子电池。一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，包括如下步骤：s1：将注液预封口后的电芯竖式静置11h；s2：将电芯竖式固定在两块夹板之中，夹板施加于电芯上的压强为0.07mpa，继续静置11h，静置阶段使用超声装置对电芯进行超声处理，超声波功率设定为100w，频率为20khz，每0.5h进行一次超声操作，每次持续3min；s3：步骤s2静置结束后，将电芯表面压强调至0.15mpa，置于41℃环境下进行高温预充；s4：预充完毕减小电芯表面压强至0.05mpa，于41℃条件静置2天。本实例中夹板为厚度8mm的不锈钢板，步骤s1、s2静置温度均为25℃。超声装置为液体传播类型超声装置。实施例5一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，其中锂离子电池的制作过程包括如下步骤：分别对锂离子电池的正负极浆料进行匀浆，匀浆过程中所用的正极活性物质材料为lifepo4，负极活性物质材料为中间相炭微球，匀浆后分别在正极集流体/负极集流体上进行涂布作业，碾压得到正、负极片，然后对正负极片进行烘干，模切，将正极片、隔膜、负极片经过叠片的方式制成锂离子电池电芯，其中隔膜为单面涂陶瓷聚丙烯隔膜，将电芯装入铝塑膜外壳内进行烘干，对烘干后的电芯于-95kpa条件下向芯包中注入电解液进行注液，经15min真空静置后对电芯进行预封口，预封完毕的电芯采用软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法处理，然后将电芯从夹板中取出，依次进行抽气整形、二次封口、常温老化、分容分档等操作，最终形成锂离子电池。一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，包括如下步骤：s1：将注液预封口后的电芯竖式静置15h；s2：将电芯竖式固定在两块夹板之中，夹板施加于电芯上的压强为0.09mpa，继续静置15h；s3：步骤s2静置结束后，将电芯表面压强调至0.17mpa，置于42℃环境下进行高温预充；s4：预充完毕减小电芯表面压强至0.08mpa，于42℃条件静置4天。本实例中夹板为厚度8mm的不锈钢板，步骤s1、s2静置温度均为27℃。实施例6一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，其中锂离子电池的制作过程包括如下步骤：分别对锂离子电池的正负极浆料进行匀浆，匀浆过程中所用的正极活性物质材料为limn2o2，负极活性物质材料为软碳，匀浆后分别在正极集流体/负极集流体上进行涂布作业，碾压得到正、负极片，然后对正负极片进行烘干，模切，将正极片、隔膜、负极片经过叠片的方式制成锂离子电池电芯，其中隔膜为双面涂陶瓷聚丙烯隔膜，将电芯装入铝塑膜外壳内进行烘干，对烘干后的电芯于-95kpa条件下向芯包中注入电解液进行注液，经15min真空静置后对电芯进行预封口，预封完毕的电芯采用软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法处理，然后将电芯从夹板中取出，依次进行抽气整形、二次封口、常温老化、分容分档等操作，最终形成锂离子电池。一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，包括如下步骤：s1：将注液预封口后的电芯竖式静置15h；s2：将电芯竖式固定在两块夹板之中，夹板施加于电芯上的压强为0.09mpa，继续静置15h，静置阶段使用超声装置对电芯进行超声处理，超声波功率设定为120w，频率为25khz，每1.5h进行一次超声操作，每次持续4min；s3：步骤s2静置结束后，将电芯表面压强调至0.17mpa，置于42℃环境下进行高温预充；s4：预充完毕减小电芯表面压强至0.08mpa，于42℃条件静置4天。本实例中夹板为厚度8mm的不锈钢板，步骤s1、s2静置温度均为27℃。超声装置为液体传播类型超声装置。对比例一种软包叠片锂离子动力电池注液后搁置方法，其中锂离子电池的制作过程包括如下步骤：分别对锂离子电池的正负极浆料进行匀浆，匀浆过程中所用的正极活性物质材料为lini0.5co0.2mn0.3o2，负极活性物质材料为石墨，匀浆后分别在正极集流体/负极集流体上进行涂布作业，碾压得到正、负极片，然后对正负极片进行烘干，模切，将正极片、隔膜、负极片经过叠片的方式制成锂离子电池电芯，其中隔膜为双面涂陶瓷聚乙烯隔膜，将电芯装入铝塑膜外壳内进行烘干，对烘干后的电芯于-95kpa条件下向芯包中注入电解液进行注液，经12min真空静置后对电芯进行预封口，预封完毕的电芯进行搁置处理，然后将电芯从夹板中取出，依次进行抽气整形、二次封口、常温老化、分容分档等操作，最终形成锂离子电池。预封完毕的电芯进行搁置处理方法为：先采用竖式、无夹板方式静置48h；45℃高温预充夹板压力0.16mpa；45℃高温陈化，电芯采用竖式、无夹板方式静置3天。实施例1、实施例2及对比例软包叠片锂离子动力电池45℃@1c/1c充放电循环性能曲线如图6所示。将实施例1、实施例2及对比例中经注液后搁置电芯的内阻进行对比，结果如下：方案内阻/mω对比例0.85实施例10.80实施例20.72由上表可知，实施例2经本发明注液后搁置方法处理后电芯内阻明显小于其余两个方案；较对比例而言，既提升了芯包浸润效果，又缩短了注液后搁置时间(图4～5)，有助于生产效率的提高。此外，将本发明所述方法应用于实施例3～6中时也体现出了良好的效果，实施例3及实施例5中软包叠片锂离子动力电池内阻均小于0.80mω，使用超声处理的实施例4及实施例6内阻均小于0.75mω；实施例3～6软包叠片锂离子动力电池45℃@1c/1c充放电循环400次容量保持率均在95％以上。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，针对不同的电极，此发明中的相关参数可能会有变化，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12