一种混合固液电解质锂蓄电池的冷压工艺的制作方法

本发明涉及固态电池领域，特别涉及一种混合固液电解质锂蓄电池的冷压工艺。
背景技术：
：随着锂电池在我国能源发展中扮演着越来越重要的角色，但是锂电池的综合性能还有待提高。本文通过研究锂电池高温加压化成后的冷压工艺，找出了最佳的冷压工艺，不仅节约了生产成本，同时改善了锂电池的综合品质。锂电池高温加压化成的冷压工艺的作用主要由三个方面：一是改善锂电池的综合电性能品质。具体来说，迅速的冷压能够让电芯里面的正负极材料与隔膜或固态电解质之间接触更紧密，从而防止气体在热扩散的作用下进入到正负极材料与隔膜、或固态电解质之间，从而导致正负极材料与隔膜、固态电解质之间接触不好导致电芯的电性能下降；二是经过冷压这道工艺能够让电芯变的更加平整，从而提高锂电池性能；三是能够将电芯迅速的进行下一步工序，从而节约生产成本，提升整个生产的效率。现有锂电池的化成,一般包括热压和冷压，但是只对热压过程区细化，对于冷压过程没有提及。例如申请号为201710950337.2，授权公告号为CN107579302A，名称为“一种软包动力锂离子电芯快速化成方法”的发明专利的化成方法包括热压，但是只是对于热压进行了创新，对于冷压没有涉及。而热压的具体步骤为：第一步，用加热板提供热源对电芯进行加热；第二步，用伺服电机驱动压板对电芯加压；第三步，对电芯进行阶梯式充电；第四步，对各电芯充电至高荷电状态。而传统的冷压工艺中，全程仅采用一次最大压力进行施压，而这样由于电池包装内的气体往往在挤压的瞬间无法及时排出，因而就会作用电池包装，从而容易造成电池包装发生形变甚至变薄或破碎。技术实现要素：本发明的目的是提供一种混合固液电解质锂蓄电池的冷压工艺，其能够有效地排净锂电池化成过程中产生的气体，同时也不容易造成电池包装发生形变。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混合固液电解质锂蓄电池的化成工艺，主要包括以下步骤：步骤一：利用冷压夹具夹住电芯；步骤二：向冷压夹具的内部循环皂化液或去离子水；步骤三：对电池分阶段进行施压。此处，在冷压的过程中边利用皂化液或进行冷却，边分阶段施压，这样能够保证锂电池化成过程中产生的气体都能够排出，从而能够在提高锂电池品质的同时，同时使锂电池迅速成型。而选用去离子水作为冷却液，主要是去离子水能够防止水中的污垢阻塞循环水管，从而也有助于提高冷压效率。优选为，第一阶段施加压力0.03-0.06Mpa，时间为0-15min，第二阶段施加压力0.07-0.2Mpa，时间为0-45min第三阶段施加压力为0.25-0.4Mpa，时间为0-45min。通过采用上述技术方案，第一阶段选用0.03-0.06MPa压力进行施压，这样是为了将化成结束后隔膜与正负极材料之间的气体慢慢排出。而第二步施压的压力稍微增大，这样在保证气体正常出来的同时，也能够防止压力过大将一部分电解液排出。第三步的施压压力较大是在一、二阶段的基础上尽可能将电芯主体的气体排出，从而保证了电池内的气体能够完全被排尽。优选为，按质量份数计，石油磺酸钠7～11份，亚硝酸盐1～5份，三乙醇胺6～7份，油酸8～12份，1,2-十二烯基丁二酸1～3份。优选为，所述亚硝酸盐为亚硝酸钠、亚硝酸钾或亚硝酸铵中的一种或几种。通过采用上述技术方案，此处，通过石油磺酸钠和亚硝酸盐的协同作用，能够有效地提高皂化液的冷却效果。优选为，所述冷压夹具包括层板，且每一层板的内部均带有空腔，同时每一层板上均带有与空腔连通的进液管和出液管。这样可以循环将皂化液流经层板的空腔，这样也有利于提高夹具对电池的冷却效果。两层板之间还设有承托膜。通过采用上述技术方案，这样在夹具施压前，工作人员可以先将电芯放在承托膜上，并在电芯自身重力的作用滑至两层板的中间位置，这样有利于保证层板稳定加持住电芯，从而提高了电芯的冷压质量。优选为，两所述层板靠近电芯包装的封口处带有可拆卸的凸条。通过采用上述技术方案，由于夹具是分阶段施压的，这样前期两凸条之间不存在较大的压力，因而电芯内的气体能够从电芯的封口中排出。之后，随着凸条之间的压力变大，而电芯内的气体也排尽时，此时，则可以降低外界的空气进入到电芯中，而对电芯内造成影响。优选为，所述层板上开有滑槽，所述凸条上带有与滑槽相匹配的滑块。通过采用上述技术方案，这样可以根据不同规格的电芯来选取凸条，在提高设备实用效率的同时，也有利于提高对不同电芯的冷压效率。综上所述，本发明具有以下有益效果：1、通过分阶段施压，这样能够有利于电池内的气体充分地被排尽，同时又能够避免了电池的外形变形；2、皂化液中添加亚硝酸盐，这样石油磺酸钠和亚硝酸盐能够协同作用，有效地提高了其皂化液的冷却效果，采用去离子水能够保证冷压效果不变的前提下设备的寿命更长；3、夹具于电芯的包装的封口处设置有凸条，这样在保证电芯内部气体排尽的同时，也能够有效地避免外界空气进入到电芯内部；4、而且，凸条与层板之间通过滑槽和滑块进行匹配，这样便于凸条的拆装更换，便于适合对不同规格的电芯进行冷压操作。附图说明图1为实施例一的冷压夹具的结构示意图。图中，1、层板；11、进液管；12、出液管；2、承托膜；3、凸条；31、滑块；4、滑槽。具体实施方式实施例一：一种冷压夹具，如附图1所示，包括层板1，且层板1上带有驱动机构，可带动两层板1之间进行施压，具体驱动机构可以根据实际情况来进行选择，例如可以在两层板1的相背一面各设置一油缸。另外，两层板1之间带有一承托膜2，承托膜2的上边缘分别与靠近层板1上边缘的位置相固定，这样承托膜2可用于承载电芯。同时，两层板1的内部均带有空腔，且两层板1相背一面均带有与空腔连通的进液管11和出液管12。且进液管（11）在上方而出液管（12）在下方。再者，两层板1的相向一面均安装有一凸条3，凸条3位于承托膜2的上边缘上方。此处层板上带有滑槽4，而凸条3带有与滑槽4相匹配的滑块31，这样通过滑槽4和滑块31的配合，能够有效地实现凸条3和层板2之间的拆装，便于对不同规格电芯进行冷压操作。实施例二、一种混合固液电解质锂蓄电池的化成工艺，包括如下步骤：步骤一：采用温度45℃，压力0.3Mpa，电流0.2C恒流和截止电压3.75V的方式对电芯进行充电；步骤二：将经步骤一处理后的电芯放置于实施例一的冷压夹具的承托膜上，之后冷压夹具轻轻地夹住电芯；步骤三：向冷压夹具的空腔内通入循环的皂化液；步骤四：之后冷压夹具分阶段向电芯进行施压，第一阶段施加压力0.06Mpa，时间为7min，第二阶段施加压力0.07Mpa，时间为15min第三阶段施加压力为0.325Mpa，时间为45min。步骤五：待施压完成后，取出电芯；其中，皂化液由石油磺酸钠7kg，亚硝酸钠1kg，三乙醇胺6kg，油酸8kg和1,2-十二烯基丁二酸1kg混合而成。对比例一：与实施例一的区别在于，步骤四中冷压夹具对电芯施压为一次性压力达到0.4Mpa，持续时间为67min。实施例三、一种混合固液电解质锂蓄电池的化成工艺，包括如下步骤：步骤一：采用温度45℃，压力0.3Mpa，电流0.2C恒流和截止电压3.75V的方式对电芯进行充电；步骤二：将步骤一处理后的电芯放置于实施例一的冷压夹具的承托膜上，之后冷压夹具轻轻地夹住电芯；步骤三：向冷压夹具的空腔内通入循环的去离子水；步骤四：之后冷压夹具分阶段向电芯进行施压，第一阶段施加压力0.03Mpa，时间为5min，第二阶段施加压力0.07Mpa，时间为15min，第三阶段施加压力为0.25Mpa，时间为15min；步骤五：待施压完成后，取出电芯。对比例二、与实施例三的区别在于，选用普通水来进行冷却。实施例四、一种混合固液电解质锂蓄电池的化成工艺，包括如下步骤：步骤一：采用温度45℃，压力0.3Mpa，电流0.2C恒流和截止电压3.75V的方式对电芯进行充电；步骤二：将经步骤一处理后的电芯放置于实施例一的冷压夹具的承托膜上，之后冷压夹具轻轻地夹住电芯；步骤三：向冷压夹具的空腔内通入循环的皂化液；步骤四：之后冷压夹具分阶段向电芯进行施压，第一阶段施加压力0.06Mpa，时间为15min，第二阶段施加压力0.2Mpa，时间为45min第三阶段施加压力为0.4Mpa，时间为45min；步骤五：待施压完成后，取出电芯。其中，皂化液由石油磺酸钠11Kg，亚硝酸钾5Kg，三乙醇胺7Kg，油酸12Kg和1,2-十二烯基丁二酸3Kg混合而成。实施例五、一种混合固液电解质锂蓄电池的化成工艺，包括如下步骤：步骤一：采用温度45℃，压力0.3Mpa，电流0.2C恒流和截止电压3.75V的方式对电芯进行充电；步骤二：将经步骤一处理后的电芯放置于实施例一的冷压夹具的承他膜上，之后冷压夹具轻轻地夹住电芯；步骤三：向冷压夹具的空腔内通入循环的皂化液；步骤四：之后冷压夹具分阶段向电芯进行施压，第一阶段施加压力0.045Mpa，时间为10min，第二阶段施加压力0.135Mpa，时间为30min第三阶段施加压力为0.325Mpa，时间为30min；步骤五：待施压完成后，取出电芯。其中，皂化液由石油磺酸钠9Kg，亚硝酸盐3Kg，三乙醇胺6.5Kg，油酸10Kg和1,2-十二烯基丁二酸2Kg混合而成，且亚硝酸盐由亚硝酸钠、亚硝酸钾和亚硝酸铵以质量比1:1:1混合而成。实施例六、一种混合固液电解质锂蓄电池的化成工艺，包括如下步骤：步骤一：采用温度45℃，压力0.3Mpa，电流0.2C恒流和截止电压3.75V的方式对电芯进行充电；步骤二：将经步骤一处理后的电芯放置于实施例一的冷压夹具的承他膜上，之后冷压夹具轻轻地夹住电芯；步骤三：向冷压夹具的空腔内通入循环的去离子水；步骤四：之后冷压夹具分阶段向电芯进行施压，第一阶段施加压力0.045Mpa，时间为10min，第二阶段施加压力0.135Mpa，时间为30min第三阶段施加压力为0.325Mpa，时间为30min；步骤五：待施压完成后，取出电芯。分别对电芯按如下测试方法进行测试：1、电容量测试方法：2、内阻测试方法：3、循环次数测试方法：4、观察电芯外包装是否有异样形变或破损。表一为实施例一至实施例六以及对比例一至三的实验结果：表一电池各项性能的实验结果测试项目实施例二实施例三实施例四实施例五实施例六对比例一对比例二电容量/Ah29.928.529.930.129.026.327.1内阻/mΩ0.410.450.420.400.470.560.55循环次数493482508510489386397外观无异样无异样无异样无异样无异样包装有明显撑破迹象包装微小有鼓泡通过表一的实施例二至实施例六以及实施例二和实施例三分别与对比例一和对比例二的比较可以看出，本申请的冷压工艺在提升电池的电容量性能和循环次数的同时，又降低了电池的内阻且也不容易造成电芯外包装的异变。从而，使得通过本申请化成后的电池不仅适合更多领域，并且也具有较长的使用寿命。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页1 2 3