一种低成本、高效率的新型注液方法与流程

本发明涉及锂电池制备领域，具体涉及一种低成本、高效率的新型注液方法。

背景技术：

锂电池目前广泛应用于储能设备、移动电源以及汽车领域，但锂电池的生产制造周期长，电池装配完成后要经过烘烤、注液、高温陈化、化成分容等工序。

锂电池烘烤后，经过冷却仓冷却后出烤箱，为避免吸收空气中的水分，将注液孔进行密封处理，而后在注液前解除密封，完成电解液的注入。

但是一方面锂电池在烤箱内最后的降温阶段时间缓慢，极大得延长了锂电池生产制造周期；另一方面虽然在出烤箱后做密封处理以避免吸水，但是由于出烤箱后电池还是具备一定温度，会导致吸水速率增大，会导致电池出现一定的鼓胀，电池一致性差。

且当温度高于55℃时，电解液中的六氟磷酸锂易受热分解产生pf5，能够与极小量的水分发生反应产生hf，造成电池容量降低。

在专利cn105261729a公开了一种软包电池真空烘烤注液封口机，将烘烤和注液工序在同一真空室中完成，通过机械手将其转移到下一个工序，此种方法成本高，占地面积大，且对装置的要求高，维护成本大。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的是设计一种低成本、高效率的新型注液方法。

本发明的技术方案如下：锂电池固定在接触式夹具中，夹具下为底板，底板上安装有加热板，加热板上表面有凹槽；将放有电池的夹具置于高压密封仓体内，真空烘烤，温度为85-110℃，压强为小于-95kpa，烘烤后通入氮气，待腔体中的温度降至30-50℃时，通过气缸驱动，将电池上升至位于腔体内侧壁上的注液嘴处；当注液嘴与电池的注液口对准后，管道外的阀门同时打开，注液嘴的电解液通过电池的注液口注入到锂电池中；当注入电解液量达到60％-70％后，关闭与电解液储罐连接的阀门，同时对仓体内部和管道施正压和负压的循环，将电解液完全注入到锂电池中；

进一步地，电解液储罐安装有流量计且储罐外套有夹套，夹套内通有循环热水；

进一步地，注入的电解液温度为40-50℃；

进一步地，注液嘴与气管管道相连，一个管道的另一端与电解液储罐相连，另一个管道的另一端与真空泵相连；

进一步地，电解液中的锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、四氟铝酸锂中的一种或两种及以上的混合物，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、环丁砜、甲乙砜、二甲基砜的两种或两种以上混合物，其中，添加剂包括稳定剂和成膜添加剂。

本发明具有如下优点：采用接触式夹具对锂电池进行加热，加热效率高，提高烘烤效果；夹具上方安装有凹槽用于固定电池；无循环风，可以避免微小金属颗粒和粉尘污染；烘烤后通入氮气，通过氮气置换水蒸气，提高降温速度，缩短降温时间。

锂电池在烘烤冷却仓中直接进行注液，简化了制造工序，减少能耗，降低成本；同时有效避免电池在出烤箱后在外环境下吸水，电池吸水导致电池鼓胀，循环寿命降低；在储罐外套有夹套，夹套内通有循环热水，可以保证通入的电解液的温度为40-50℃，可以增强分子的扩散能力，提高电解液的浸润性，同时可以有效的减少陈化时间，减少能耗，提高锂电池的容量和循环寿命；通过气缸驱动控制电池的升降，方便操作，易于维护同时也降低了成本。

附图说明

图1为注液装置

其中，1-密闭仓体；2-锂电池；3-升降机构；4-注液嘴；5-阀门；6-阀门；7-注液杯；8-真空泵；9-电解液储罐；10-夹套；a-管道；b-管道；

图2为锂电池与夹具的连接部分剖面图。

具体的实施方式

实施例1

锂电池放在接触式夹具中，夹具下放置有底板，底板上有加热板，加热板上表面安装有凹槽，将放有电池的夹具置于高压密封仓内(1)，通过加热板加热对仓体内的锂电池进行烘烤，烘烤结束后通入氮气，待腔体的温度降至50℃，通过气缸驱动使升降机构(3)上升至与腔体内侧壁上的注液嘴(4)与电池注液口对准；打开阀门(5)和(6)，注入电解液，注入的电解液温度为40℃，待注入的注入液为70％时，关闭阀门(6)，通过真空泵对仓体内部和管道施以正压，三分钟后同时抽负压，循环三次，即可将剩余的电解液注入到锂电池中。

其中电解液中的锂盐为六氟磷酸锂，有机溶剂为环丁砜、甲乙砜的混合物，添加剂为苯基环乙烷和n-甲基-2-吡咯烷酮的混合物。

实施例2

锂电池放在接触式夹具中，夹具下放置有底板，底板上有加热板，加热板上表面安装有凹槽，将放有电池的夹具置于高压密封仓内(1)，通过加热板加热对仓体内的锂电池进行烘烤，烘烤结束后通入氮气，待腔体的温度降至30℃，通过气缸驱动使升降机构(3)上升至与腔体内侧壁上的注液嘴(4)与电池注液口对准；打开阀门(5)和(6)，注入电解液，注入的电解液温度为45℃，待注入的注入液为60％时，关闭阀门(6)，通过真空泵对仓体内部和管道施以正压，三分钟后同时抽负压，循环四次，即可将剩余的电解液注入到锂电池中。

其中电解液中的锂盐为四氟硼酸锂、草酸二氟硼酸锂的混合物，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的混合物，添加剂为硫酸亚乙酯和n-甲基-2-吡咯烷酮的混合物。

实施例3

锂电池放在接触式夹具中，夹具下放置有底板，底板上有加热板，加热板上表面安装有凹槽，将放有电池的夹具置于高压密封仓内(1)，通过加热板加热对仓体内的锂电池进行烘烤，烘烤结束后通入氮气，待腔体的温度降至40℃，通过气缸驱动使升降机构(3)上升至与腔体内侧壁上的注液嘴(4)与电池注液口对准；打开阀门(5)和(6)，注入电解液，注入的电解液温度为50℃，待注入的注入液为65％时，关闭阀门(6)，通过真空泵对仓体内部和管道施以正压，三分钟后同时抽负压，循环四次，即可将剩余的电解液注入到锂电池中。

其中电解液中的锂盐四氟硼酸锂、草酸二氟硼酸锂的混合物，有机溶剂为甲乙砜、二甲基砜的混合物，添加剂为亚硫酸丙烯酯和n,n-二甲基丙酰胺的混合物。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种低成本高效率的新型注液方法，其具体步骤如下：锂电池固定在接触式夹具中，将放有电池的夹具置于高压密封仓体内，真空烘烤，烘烤后通入氮气，待腔体中的温度降至30‑50℃时，通过气缸驱动，将电池上升至位于腔体内侧壁上的注液嘴处；当注液嘴与电池的注液口对准后，管道外的阀门同时打开，注液嘴的电解液通过电池的注液口注入到锂电池中；当注入液达达到60％‑70％后，关闭与电解液储罐连接的阀门，同时对仓体内部和管道施和负压的循环，将电解液完全注入到锂电池中。本发明的优点是锂电池在烘烤冷却仓中直接进行注液，简化了制造工序，减少能耗，降低成本；同时有效避免电池在出烤箱后在外环境下吸水，延长了电池的寿命。

技术研发人员：马卫;华诚;张天赐;陈刚;孙伟兵
受保护的技术使用者：湖北锂诺新能源科技有限公司
技术研发日：2019.01.21
技术公布日：2019.06.18