电芯抽气封边方法以及电芯抽气封边装置与流程

本发明涉及电池制备技术领域，具体地涉及一种电芯抽气封边方法以及电芯抽气封边装置。

背景技术：

电芯指单个含有正、负极的电化学电芯。以聚合物电芯为例，电芯化成后，需要进行抽气封口作业，将电芯里面以及气袋里面的气体全部抽出，然后再将气袋边进行热封口，之后，将热封边的多余铝塑膜裁切掉，最后再进行后续的测电阻等作业。在现有抽气封口作业中，使得电芯水平放置，然后刺破电芯的气囊袋进行抽气封边，这样，电芯的保液量一致性差、抽气效果差，并且封边拉力小。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的电芯抽气封边时的抽气效果差，且抽气封边后电芯的保液量较差以及封边压力较小的问题，提供电芯抽气封边方法，该电芯抽气封边方法制备得到的电芯具有较高的保液量，且保液量一致性较好，同时电芯的封边压力较大。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种电芯抽气封边方法，电芯包括电芯本体和连接于所述电芯本体的气囊袋，所述电芯抽气封边方法包括：

步骤s10、将所述电芯倾斜于水平面放置，并使得所述气囊袋位于所述电芯本体的上侧；

步骤s20、在所述气囊袋上开设抽气口，通过所述抽气口对所述电芯进行抽气；

步骤s30、抽气完成后，对所述电芯封边。

在上述技术方案中，通过将所述电芯倾斜于水平面放置后对所述电芯进行抽气，从而能够提高抽气效果，并且抽出较少的电解液，由此保证了所述电芯的保液量，同时封边拉力较大，使得所述电芯的结构更加稳固，所述电芯中的物质不易从封口流出。另外，经过上述电芯抽气封边方法得到的电芯组装成电池后，电循环性能得到了较大的提升。

优选地，在所述步骤s10中，所述电芯与水平面所成的夹角为45°-135°。

优选地，在所述步骤s20中，将所述电芯放置于密闭空间中，对所述密闭空间抽真空，然后对所述气囊袋开设所述抽气口以实现通过所述抽气口对所述电芯抽气。

优选地，抽真空使得所述密闭空间的压力为-100kpa～-90kpa。

优选地，对所述密闭空间抽真空的时间为30～180s。

本发明第二方面提供一种电芯抽气封边装置，电芯包括电芯本体和连接于所述电芯本体的气囊袋，所述电芯抽气封边装置包括能够对所述电芯限位的限位体，所述限位体具有能够容纳所述电芯本体的限位腔室，所述限位腔室具有供所述电芯本体进入的入口，所述限位腔室的中心轴线倾斜于水平面，所述电芯抽气封边装置还包括开口机构和封边机构，其中：所述开口机构设置为能够在所述气囊袋上开设抽气口，所述封边机构设置为能够对所述电芯封边。

在上述技术方案中，通过设置所述限位体以及使得所述限位体具有倾斜于水平面设置的限位腔室，从而能够使得所述电芯倾斜于水平面放置，由此在利用所述开口机构开设抽气口后，通过所述抽气口对所述电芯进行更快更好的抽气。

优选地，所述限位体包括彼此相互间隔对置的一对限位板，一对所述限位板限定所述限位腔室，并且一对所述限位板设置为能够朝向彼此移动。

优选地，所述电芯抽气封边装置包括抽真空腔体，所述抽真空腔体具有抽真空腔室，所述抽真空腔室具有供所述电芯进入的入口，所述限位体和所述开口机构均安装在所述抽真空腔体内，所述抽真空腔体上开设有过孔，所述电芯抽气封边装置包括插设于所述过孔且能够与抽气设备相连接的抽气管。

优选地，所述抽真空腔体包括底腔和盖设于所述底腔的盖体，所述底腔和所述盖体围合形成所述抽真空腔室。

优选地，所述封边机构安装在所述抽真空腔室内，所述开口机构和所述封边机构均设置于所述限位体的上方，且所述封边机构位于所述限位体和所述开口机构之间；和/或

所述抽真空腔体包括设置在所述底腔和所述盖体之间的用于密封所述底腔和所述盖体连接处的密封件。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的电芯抽气封边装置的剖面结构示意图；

图2是电芯1和电芯2的保液量的正态分布图；

图3是电池1和电池2的电循环性能测试图。

附图标记说明

1-电芯抽气封边装置；10-限位腔室；100-入口；12-限位板；13-限位板气缸；14-抽真空腔体；140-抽真空腔室；142-底腔；144-盖体；146-密封件；16-开口机构；160-刺刀；162-刺刀气缸；18-封边机构；180-封头；182-封头气缸。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了一种电芯抽气封边方法，电芯包括电芯本体和连接于所述电芯本体的气囊袋，可以明白的是，所述电芯本体和气囊袋相连通，所述电芯抽气封边方法包括：步骤s10、将所述电芯如老化后的电芯倾斜于水平面放置，并使得所述气囊袋位于所述电芯本体的上侧，可以理解的是，所述电芯整体呈长方形，将所述电芯倾斜于水平面放置时，整个电芯与水平面成预设夹角，其中，所述气囊袋位于所述电芯本体的上侧即所述气囊袋在上方而所述电芯本体在所述气囊袋的下方；所述电芯抽气封边方法还包括：步骤s20、在所述气囊袋上开设抽气口，通过所述抽气口对所述电芯进行抽气，可以理解的是，在将所述电芯倾斜于水平面放置后，可利用相关工具在所述气囊袋上开设抽气口，为了更好的抽气，可在所述气囊袋上开设多个所述抽气口，由此可通过所述抽气口对所述电芯进行抽气，另外，为了减少对所述电芯内的物质的影响，可将所述电芯置于真空氛围中开设所述抽气口；步骤s30、抽气完成后，对所述电芯封边，可利用热封头对所述电芯进行封边以防止所述电芯内的物质流出。通过将所述电芯倾斜于水平面放置后对所述电芯进行抽气，从而能够提高抽气效果，并且抽出较少的电解液，由此保证了所述电芯的保液量，同时封边拉力较大，使得所述电芯的结构更加稳固，所述电芯中的物质不易从封口流出。另外，经过上述电芯抽气封边方法得到的电芯组装成电池后，电循环性能得到了较大的提升。需要说明的是，所述电芯在化成和老化的过程中均会产生气体，因此，需要抽取出这些气体。

为了对所述电芯进行更好的抽气，在所述步骤s10中，可使得所述电芯与水平面所成的夹角为45°-135°，这样，能够提高所述电芯的保液量，优选地，可使得所述电芯与水平面所成的夹角为60-120°，进一步优选地，可使得所述电芯与水平面所成的夹角为80-105°，更有选地，可使得所述电芯与水平面相垂直放置。

另外，在所述步骤s20中，将所述电芯放置于密闭空间中，对所述密闭空间抽真空，然后对所述气囊袋开设所述抽气口以实现通过所述抽气口对所述电芯抽气，需要说明的是，在通过所述抽气口对所述电芯抽气之前，可将所述电芯放置于密闭空间中，然后对所述密闭空间进行抽真空作业使得所述电芯处于真空氛围中，之后，在所述气囊袋上开设抽气口，由于持续对所述密闭空间抽真空，由此可通过所述抽气口抽取出所述电芯中的气体。

为了更好更快的抽取所述电芯中的气体，通过抽真空可使得所述密闭空间内的压力维持在-90kpa～-100kpa，这样，所述电芯中的气体可较快的流动到所述密闭空间中，而同时又可使得所述电芯内的电解液尽量维持在所述电芯内，由此提高了所述电芯的保液量。

另外，对所述密闭空间抽真空的时间为30～180s，优选地，对所述密闭空间抽真空的时间为50～150s，进一步优选地，对所述密闭空间抽真空的时间为70～120s，更优选地，对所述密闭空间抽真空的时间为90～100s。需要指出的是，抽真空的时间是指对所述密闭空间抽真空的总时间。

本发明还提供了一种电芯抽气封边装置，电芯包括电芯本体和连接于所述电芯本体的气囊袋，可以明白的是，所述电芯本体和气囊袋相连通，电芯抽气封边装置1包括能够对所述电芯限位的限位体，所述限位体具有能够容纳所述电芯本体的限位腔室10，限位腔室10具有供所述电芯本体进入的入口100，所述气囊袋优选裸露在限位腔室10外，限位腔室10的中心轴线倾斜于水平面，限位腔室10倾斜于水平面设置，由此可使得放置于限位腔室10内的电芯与水平面成夹角，电芯抽气封边装置1还包括开口机构16和封边机构18，其中：开口机构16设置为能够在所述气囊袋上开设抽气口，封边机构18设置为能够对所述电芯封边。通过设置所述限位体以及使得所述限位体具有倾斜于水平面设置的限位腔室10，从而能够使得所述电芯倾斜于水平面放置，由此在利用开口机构16开设抽气口后，通过所述抽气口对所述电芯进行更快更好的抽气。需要说明的是，可使得所述气囊袋裸露在所述限位腔室10外，裸露部分的尺寸并不受到特别的限制，只要能够使得开口机构16在所述气囊袋上开设抽气口，并且使得封边机构18对所述电芯进行封边即可。也就是说，所述气囊袋裸露的部分能够供开口机构16进行开口作业以及供封边机构18进行封边作业即可。此外，还需要说明的是，开口机构16和封边机构18可设置在限位腔室10的上方，封边机构18可设置在开口机构16和限位腔室10之间。

如图1中所示，所述限位体可包括彼此相互间隔对置的一对限位板12，一对限位板12可限定限位腔室10，可以明白的是，一对限位板12之间形成有间隙，该间隙形成为限位腔室10，一对限位板12可设置为能够朝向彼此移动，例如可设置与限位板12相连接的限位板气缸13，在限位板气缸13的驱动作用下可驱动限位板12移动以能够对限位板12进行支撑和限位。

为了在对所述电芯进行抽气时使得电解液尽量维持在所述电芯内，电芯抽气封边装置1可包括抽真空腔体14，抽真空腔体14具有抽真空腔室140，可认为抽真空腔室140为密闭空间，如图1中所示，抽真空腔室140具有供所述电芯进入的入口，所述限位体和开口机构16均可安装在抽真空腔体14内，另外，可在抽真空腔体14上开设过孔，电芯抽气封边装置1可包括插设于所述过孔且能够与抽气设备相连接的抽气管，这样，在所述抽气设备即真空泵的作用下，通过所述抽气管对抽真空腔室140进行抽真空，由此可通过所述抽气口抽取所述电芯内的气体，同时，还使得所述电解液不易被抽取，提高了所述电芯的保液量。其中，可根据实际需求设定抽真空腔室140的长度以便并排放置多个所述电芯。

如图1中所示，抽真空腔体14可包括底腔142和盖设于底腔142的盖体144，底腔142和盖体144可围合形成抽真空腔室140。这样，在将所述电芯放入到限位腔室10中后，将盖体144盖到底腔142上，然后可通过所述抽气管对抽真空腔室140进行抽真空。其中，底腔142的顶部开口形成为供所述电芯进入的入口。需要说明的是，所述限位体可设置在底腔142的底壁上，所述过孔可设置于底腔142上，也可设置于盖体144上。

封边机构18可安装在抽真空腔室140内，开口机构16和封边机构18均可设置于所述限位体的上方，且封边机构18可位于所述限位体和开口机构16之间。可以理解的是，当将所述电芯放置于限位腔室10中后，在对抽真空腔室140抽真空后，可利用开口机构16在所述气囊袋上开设所述抽气口，在持续抽真空作用下，可通过所述抽气口抽取所述电芯中的气体。抽气完成后，可利用封边机构18对所述电芯进行封边。其中，开口机构16可包括一对彼此相互间隔设置的刺刀160，每个刺刀160上连接有刺刀气缸162，当需要在所述气囊袋上开设所述抽气口时，刺刀160在相应的刺刀气缸162的驱动作用下朝向所述气囊袋移动以刺破所述气囊袋，由此实现了在所述气囊袋上开设所述抽气口。另外，封边机构18可包括一对彼此相互间隔设置的封头180，一对封头180可对置，每个封头180上连接有封头气缸182，当需要对所述电芯封边时，封头180在相应的封头气缸182的驱动作用下朝向所述气囊袋移动以进行封边作业。

另外，如图1中所示，抽真空腔体14可包括设置在底腔142和盖体144之间的密封件146，其中，密封件146用于密封底腔142和盖体144的连接处，从而使得抽真空腔室140的密封性更好。

还需要说明的是，封边完成后，对抽真空腔室140泄压，取出所述电芯，然后进行切边。

下面将结合实施例和对比例对本发明的效果进行进一步说明。

实施例

制备电芯，所述电芯包括电芯本体和连接于所述电芯本体的气囊袋，在对电芯即老化后的电芯进行抽气封边作业时利用电芯抽气封边装置对所述电芯本体进行限位抽气封边；

其中，电芯抽气封边装置1如图1中所示：包括底腔142和盖设于底腔142的盖体144，底腔142和盖体144能够围合形成抽真空腔室140，所述限位体、开口机构16和封边机构18均安装在抽真空腔体14内，所述限位体包括彼此相互间隔对置的一对限位板12，限位板12垂直安装于底腔142的底壁，一对限位板12限定限位腔室10，并且一对限位板12设置为能够朝向彼此移动，封边机构18安装在抽真空腔室140内，开口机构16和封边机构18均设置于所述限位体的上方，且封边机构18位于所述限位体和开口机构16之间，底腔142上开设有过孔，过孔中插设有能够与真空泵相连的抽气管；开口机构16可包括一对彼此相互间隔设置的刺刀160，每个刺刀160上连接有能够驱动刺刀160朝向所述气囊袋移动的刺刀气缸162；封边机构18可包括一对彼此相互间隔设置的封头180，每个封头180上连接有能够驱动封头180朝向所述气囊袋移动的封头气缸182；

进行抽气封边作业时：

步骤s10、将所述电芯放置于限位腔室10之中，其中使得所述电芯本体置于限位腔室10中并使得所述气囊袋位于所述电芯本体的上侧，同时调节一对限位板12之间的距离以限位所述电芯，之后，将盖体144盖于底腔142，然后通过所述抽气管对抽真空腔室140抽真空，使得抽真空腔室140内的压力为-100kpa～-90kpa；

步骤s20、在刺刀气缸162的驱动作用下驱动刺刀160朝向所述气囊袋移动以刺破所述气囊袋，从而在所述气囊袋上形成抽气口，在持续抽真空的作用下，通过所述抽气口对所述电芯进行抽气，抽气时间为100s；

步骤s30、抽气完成后，在封头气缸182的驱动作用下，封头180朝向所述气囊袋移动以对所述电芯封边，由此制备得到电芯1。

对比例

对比例1

采用与实施例1相同的方法制备电芯，其中，并不采用本发明所提供的电芯抽气封边装置1，而是将所述电芯水平放置，然后在所述气囊袋上扎口，然后该口通过管与真空泵直接相连进行抽气，其余工序不变，制备得到电芯2。

试验例

试验例1测试电芯的保液量

利用电子称(精度0.1g)对电芯在抽气封边前称重，并对电芯完成抽气封边后称重(称重前会将电芯气囊袋切掉)；所述气囊袋的重量通过收集100个所述电芯的气囊袋的重量的平均值作为每个电芯的气囊袋的重量；

通过下述计算公式计算电芯的保液量：保液量＝注液量-(抽气封边前电芯的重量-抽气封边后电芯的重量-气囊袋的重量)其中，注液量是指注入所述电芯中的电解液的量；

采用上述测试方法分别对多个电芯1和多个电芯2进行保液量测试，根据多组保液量测试结果分别绘制出电芯1和电芯2的保液量的正态分布图，电芯1和电芯2的保液量的正态分布图如图2中所示，电芯1的保液量的标准差为0.6577，电芯2的保液量的标准差为2.713，由此可知，电芯1的保液量一致性好。

试验例2测试电芯的封边拉力

用卡尺量取15mm宽、60mm长的电芯的封边并截取该段电芯的封边作为拉力测试样品；之后，利用拉力计对拉力测试样品施加拉力直至样品完全拉开或拉断(拉力＞160n后方可停止)，记录拉开或拉断时拉力计的读数作为封边拉力。

采用上述方法分别对多个电芯1和多个电芯2进行封边拉力测试，测试结果如下表1中所示。

表1

由上述表1中的测试结果可知，电芯1的封边拉力大于电芯2的封边拉力。

试验例3电循环性能测试

将电芯1组装成电池1，将电芯2组装成电池2，分别对电池1和电池2进行电循环性能测试：

1)在室温(25℃±2℃)、相对湿度为15％rh～90％rh以及大气压力为86kpa～106kpa的环境下利用电池测试系统对电池进行测试；

2)使得电池先以1c的倍率放电至2.75v；

3)之后，将电池搁置40min；

4)然后，以25a电流恒流充电至4.15v时转恒压充电，当充电电流降至0.05c时停止充电；

5)之后，电池搁置30min；

6)使得电池以100a放电至2.75v，同时记录放电容量；

按照上述步骤3)-6)连续循环1000次,若放电容量小于初始容量的80％则终止实验；另外，循环次数可表征循环寿命。

电池1和电池2的电循环性能测试结果如图3中所示，由图3可知，电池1的循环次数为1121次，电池2的循环次数为841次，电池1的循环次数高出电池2的循环次数33.3％，由此，电池1的电循环性能更好。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。