一种改善软包卷绕电池的极片浸润及侧边变形的包装注液方法与流程

本发明属于电池制造领域，涉及一种改善软包卷绕电池的极片浸润及侧边变形的包装注液方法。

背景技术：

锂离子电池因其单体电压高，比能量大，循环寿命长、安全性能好、自放电小等优点，目前已被广泛应用于手机、笔记本电脑、充电宝、电动工具、电动车等领域。对于软包卷绕的较宽卷芯(宽度比长度≥1)来讲，卷芯在注液后，吸液时，因卷芯长度和宽度较大，导致电解液从侧边注入后，很难均匀地被极片的中间位置吸收，影响极片的浸润效果。电解液浸润不好，会导致离子传输路径变远，进而阻碍锂离子在正负极之间的穿梭。电解液浸润不好的极片电化学反应受到影响，电池界面阻抗增大，影响电池的倍率、放电容量和循环寿命。宽且薄的卷芯侧放，因电芯在还没有除气前，电芯隔膜与极片还未完全粘接定型而受重力影响，导致电芯靠近气囊袋变形问题。

cn202434586u公开了一种软包电池封装结构，由电池壳体和铝塑膜组成，铝塑膜分为上下两层，一侧留有开口，电池壳体固定于上下层铝塑膜之间，并与铝塑膜各边缘均保留距离；此方案所述软包电池的注液口设置在卷芯的侧面，其注液过程存在着卷芯极片润湿不均匀及极片变形的问题，从而影响软包电池的性能。

因此，开发一种改善卷芯极片的浸润效果，同时避免卷芯侧边变形的软包卷绕电池的包装注液方法仍具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改善软包卷绕电池的极片浸润及侧边变形的包装注液方法，所述方法在软包卷绕电池的底部设置注液口，并在注液过程中将软包卷绕电池的头部竖直向下，其一方面使得注液过程中电解液由卷芯的底部沿着卷芯的极片间隙或极片与隔膜的间隙流动到卷芯的头部，从而有利于卷芯极片的均匀浸润，另一方面，注液过程中，卷芯的头部向下，有利于增大卷芯的环压强度，避免卷芯变形，进而有利于提高软包卷绕电池的循环寿命。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种改善软包卷绕电池的极片浸润及侧边变形的包装注液方法，所述方法包括在所述软包卷绕电池的卷芯的底部设置注液口，所述注液过程中软包卷绕电池的卷芯的头部竖直向下。

传统的软包卷绕电池的包装注液的过程中一般采用先将卷芯进行底封和顶封，在卷芯的侧边预留气囊袋作为注液口，其注液过程中，电解液由侧边进入电池内部之后，因卷芯的侧边是一层一层包住的，电解液会从头尾两部到达卷芯另一侧边底部，再用真空吸附，让长卷芯的中部或宽卷芯的靠近气囊袋部位的极片吸收电解液，而长卷芯的中部或宽卷芯的靠近气囊袋部位距离电解液位置因为路径较远，很难像卷芯的头部和底部一样吸收等量电解液。同时，由于在注液过程中，宽且薄的卷芯侧放，因卷芯在还没有除气前，卷芯隔膜与极片还未完全粘接定型而受重力影响，导致卷芯靠近气囊袋变形问题。

本发明所述软包卷绕电池的包装注液方法的注液过程中利用卷芯的极片间的间隙及极片与隔膜间的间隙作为通道，使得注液过程的电解液沿极片间隙由卷芯的底部到达卷芯的头部，有利于达到更好的浸润效果，从而解决了传统的软包卷绕电池的包装注液过程中采用侧边注液造成的卷芯极片浸润不好及卷芯极片靠近气囊带侧变形的问题，从而改善包装得到的软包卷绕电池的循环寿命。

软包卷绕电池的卷芯的中心线的两端分别对应卷芯的底部和头部，本发明所述软包卷绕电池的卷芯的头部指的是极耳所在部位，对应顶封位，远离极耳的一端为底部，对应底封；另外两边为侧边，做侧封。

优选地，所述注液开始前，将所述软包卷绕电池的卷芯进行顶封和侧封。

优选地，所述软包卷绕电池的底部设有气囊袋。

优选地，所述注液结束后，对软包卷绕电池的底部进行底封。

本发明所述软包卷绕电池的侧边和底部均设置有封印，加强了卷芯底部的铝塑膜保护卷芯的强度，使得卷芯跌落等安全性能有所提升。

优选地，所述侧封和/或底封各自独立的采用软封或硬封。

优选地，所述侧封和/或底封各自独立的采用单折边或双折边。

优选地，所述软包卷绕电池的卷芯的宽度和长度之比≥1，例如2、3、4、5、8或10等。

本发明所述卷芯的形状为柱形，例如圆柱形，此处卷芯的宽度指的是卷芯卷绕的最外圈的直径，卷芯的长度指的是卷芯的头部距离底部的距离(除掉极耳所占长度)，即所用隔膜的宽度。

优选地，所述软包卷绕电池采用铝塑膜进行包装。

作为本发明优选的技术方案，所述软包卷绕电池的包装注液方法包括以下步骤：

(1)将卷芯进行顶封和侧封，在卷芯的底部预留气囊袋作为注液口；

(2)将卷芯的头部竖直向下，由底部注液口进行注液；

(3)待步骤(2)中注液结束后，将卷芯底部进行底封，得到所述软包卷绕电池。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述软包卷绕电池的包装注液过程中，其注液口设置在卷芯的底部，且注液过程中卷芯的头部竖直向下放置，注液开始时，电解液由卷芯的底部沿卷芯的极片的间隙及极片与隔膜的间隙流动，使得电解液到达距离注液口较远的卷芯的头部，并且在电解液的下液过程中，卷芯极片从底部到头部均被电解液浸润，从而解决了传统的包装注液方法存在的卷芯极片浸润不好的问题；

(2)本发明所述软包卷绕电池的包装注液的过程中，将宽且薄的卷芯头部朝下放置，从而降低了卷芯的侧边受力情况，减少卷芯在还没有除气前，因卷芯的隔膜与极片还未完全粘接定型而受重力影响导致宽且薄的卷芯靠近气囊袋变形问题，从而改善包装得到的软包卷绕电池的循环寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1中软包卷绕电池的结构示意图；

图2是本发明实施例1中软包卷绕电池注液过程中电解液的吸附方向及下液方向的示意图；

图3是本发明对比例1中软包卷绕电池的结构示意图；

图4是本发明对比例2中软包卷绕电池注液过程中电解液的吸附方向和下液方向的示意图。

1-卷芯，2-气囊袋，3-注液口，a-卷芯极片出现变形区域。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例所述软包卷绕电池的结构示意图如图1所示，由图可以看出，所述软包卷绕电池包括卷芯，所述卷芯经过了顶封和侧封，所述卷芯的底部预留有气囊袋作为注液口。

软包卷绕电池的包装注液方法：

(1)利用两片铝塑膜对卷芯进行顶封和侧封，在卷芯底部留气囊袋作为注液口，气囊袋的长度为47mm，所述卷芯的型号为3810980(厚度3.8mm，宽度109mm，长度80mm)。

(2)将卷芯的头部竖直向下放置，由卷芯底部的注液口进行注液，之后进行底封，得到软包卷绕电池。

本实施例步骤(2)的注液过程中电解液在卷芯中的电解液吸附方向和下液方向如图2所示，由图2可以看出，本实施例所述软包卷绕电池的注液过程中下液方向和电解液的吸附方向均沿卷芯的底部到头部的方向，电解液的下液过程中，以卷芯的极片的间隙及极片与隔膜的间隙作为通道，其有利于电解液到达更远的卷芯的头部，且此过程中卷芯的极片完成了浸润的过程，从而使得卷芯的浸润效果更加良好；同时，卷芯的头部朝下放置，减少了卷芯侧壁受重力的影响，从而避免发生卷芯侧边变形的问题。

本发明所述下液方向指的是电解液在重力作用下的流动方向；所述电解液的吸附方向指的是电解液沿卷芯极片或隔膜的浸润方向。

经测试发现，本实施例所得软包卷绕电池的卷芯的吸液界面均匀，且无暗痕斑点，卷芯侧边变形的问题得到改善，改善了电池的化成界面，提升了电池的容量及循环寿命。

对比例1

本对比例所述软包卷绕电池的结构示意图如图3所示，由图可以看出，卷芯进行了顶封和其中一侧边侧封，其侧边预留有气囊袋作为注液口，卷芯为侧放，其靠近注液口的一侧出现明显的波浪形变形。

软包卷绕电池的包装注液方法：

(1)将卷芯进行顶封和其中一侧边侧封，卷芯底部的铝塑膜是连接在一起的(即底部是密封的)，在其侧面预留气囊袋作为注液口，所述气囊袋的宽度为64mm，并将卷芯侧放；所述卷芯的型号为3810980(厚度3.8mm，宽度109mm，长度80mm)；气囊袋的面积及储气量与实施例1中的气囊袋基本相同；

(2)将电解液由卷芯的侧面注液口注入，得到所述软包卷绕电池。

本对比例所述软包卷绕电池进行包装注液时，铝塑膜的气囊袋留在软包卷绕电池的侧边，注液后，卷芯距离气囊袋最近的位置较难均匀吸收电解液，导致卷芯的极片浸润效果不好，同时，因较宽的卷芯侧放，易导致靠近气囊袋的一侧因重力原因而变形，从而影响软包卷绕电池的性能及循环寿命。

本对比例所述方法得到的软包卷绕电池中卷芯靠近气囊袋的一侧边缘出现明显的波浪形变形，且卷芯的吸液界面不均匀，存在暗痕斑点。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于，注液过程中将卷芯侧放，由卷芯的底部注液，在头部进行真空泵吸附，其注液过程中电解液的下液方向和电解液的吸附方向如图4所示，由图可以看出，电解液的下液方向与被真空吸附的方向不同；电解液受重力作用，会沿着卷芯的更低水平面的一侧被真空泵吸到卷芯极耳部位；

采用本对比例2所述的方法进行包装注液，对于较宽的卷芯(宽度与长度之比≥1)来讲，卷芯离水平面更高的一侧依然很难吸收到与离水平面低的一侧同等量的电解液，随着宽度与长度的比越大，即卷芯越宽，卷芯离水平面更高的一侧吸收到电解液比卷芯离水平面低的一侧吸收到电解液更少，电解液更容易分配不均，导致sei的成膜不均匀，影响电池的性能。

本对比例所述软包卷绕电池注液过程中卷芯材料侧放，卷芯的侧面易因重力作用而变形，其变形如图4所示，变形后会导致极片与隔膜的接触不良，严重影响电池循环寿命。

对比本发明实施例1和对比例2的软包卷绕电池的包装注液方法可以看出：首先，实施例1中所述方法在对卷芯进行包装注液的过程中，在卷芯的底部预留气囊袋作为注液口，此时软包卷绕电池的头部朝下放置，对卷芯来说，卷芯的中心线垂直于水平面，其卷芯的环压强度较对比例2中所述卷芯的中心线平行于水平面的侧放方式更大，从而改善卷芯因侧放，卷芯远离水平面的一侧受重力影响而变形，从而避免得到的软包卷绕电池因极片与隔膜接触不良而影响软包卷绕电池的循环寿命。其次，实施例1的注液过程中，电解液由上至下浸润，与电解液的下液方向一致，电解液可随着极片间隙和极片与隔膜的间隙浸润极片，从而使得卷芯中极片的浸润更加良好；而对比例2中的卷芯侧放，卷芯的中心线平行于水平面，电解液受重力作用，会沿着卷芯的更低水平面的一侧被真空泵吸附到卷芯极耳部分，而随着卷芯的宽度与长度的比越大，电解液在卷芯内更加分布不均，导致sei的成膜不均匀，影响电池的性能。因此，本发明所述软包卷绕电池的包装注液方法不仅改善了卷芯极片的浸润性，同时改善了卷芯极片变形的问题，从而有利于提高软包卷绕电池的循环寿命。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。