一种用于锂离子电池二封的设备及二封方法与流程

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种用于锂离子电池二封的设备及二封方法。
背景技术：
：锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型储能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。锂离子电池按形状主要分为圆柱电池、方形电池和软包电池，而圆柱电池和方形电池又称为硬壳电池。相比于硬壳电池，软包电池具有设计灵活、重量更轻、内阻小、不易爆炸、循环次数多和能量密度高等优点，也因此，短期内软包电池将以较高比例占据市场，并将在新能源电动汽车行业快速发展。软包电池主要包括以下工艺流程：1)搅拌、涂布、辊压、模切；2)制片卷绕或叠片、焊接；3)铝塑膜成型、顶侧封工序；4)烘烤；5)注液；6)化成工序；7)抽真空、二封工序；8)分容等后续工序。在传统的抽真空、二封工序中，先是利用刺刀刺穿电芯的气袋，然后进行抽真空，将残留在电芯内部的气体抽出，之后再进行二封封边。但此传统工艺存在一定的缺点：由于抽真空的压力难以控制，电解液又处于相对静止状态，在抽真空时往往会带出一部分电解液，而被抽出的电解液质量又参差不齐，难以控制电解液的带出量，不仅降低了电池的保液量，同时不同批次的电池性能不一，一致性较差。有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。技术实现要素：本发明的目的之一在于：通过提供一种用于锂离子电池二封的设备，利用该设备进行锂离子电池的二封工序，可以使得电解液进一步充分浸润电芯，同时保证了二封保液量的一致性，提高了电芯性能的稳定性。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于锂离子电池二封的设备，包括旋转装置和抽真空装置，所述旋转装置包括设置在旋转中心的转轴和与所述转轴连接的转件，所述转件用于放置电芯，所述转轴与所述抽真空装置临近设置。本发明提供一种二封工序用设备，通过加入旋转装置，利用离心力的不同将电解液与气体分离开来，将抽真空装置与转轴临近设置，即设置在中部区域。当旋转装置带动电芯高速旋转时，由于电解液的密度远远大于气体的密度，且质量也相差甚远，因此电解液的离心力将远远大于气体的离心力，往偏离旋转中心的方向运动，而此时将真空的抽吸力设置大于气体的离心力小于电解液的离心力，则气体与电解液沿相反方向运动，被抽离出电芯，从而避免了抽真空过程中带出一部分电解液的情况，保证了二封保液量的一致性，提高了电芯性能的稳定性；同时利用离心力使得电解液进一步充分浸润电芯，提高了电池的性能。优选的，所述抽真空装置设置在旋转中心。当抽真空装置设置在旋转中心时，可以使得电芯中的气体更加均匀地达到旋转中心，从而被抽出，同时也更加有利于电解液和气体的离心力控制，将电解液与气体做到很好的分离。另外，可在抽真空装置的中心位置预留转轴的位置，以供转轴的设置。优选的，所述转件设置有与所述电芯匹配的凹槽，所述凹槽用于放置所述电芯。优选的，所述旋转装置还连接有用于刺破所述电芯气袋的刺件。优选的，所述刺件为刺针和/或刺刀。利用刺件刺破气袋，使得电芯中的气体可以被抽离出电芯。刺件可活动设置在转件的下方，当电芯保持旋转状态稳定后，引出刺件将其刺破，刺破后再将刺件隐藏进行下一步。优选的，所述刺件活动设置在所述凹槽中。刺件活动设置在凹槽中，通过引出与隐藏的设置，既不会阻碍电芯的旋转运动，同时帮助电芯刺破气袋以排出其化成过程中产生的气体。此活动设置可通过设置一控制开关，灵活控制刺件的状态，此活动设置为常规的活动控制方法，由于此方法已发展成熟，这里不再赘述。优选的，所述转件为转盘或转杆。优选的，所述转杆上设置有与所述电芯匹配的凹槽。由于要保证电芯在旋转过程到旋转中心的距离一致，以保证电芯中的气体达到旋转中心的距离相同，从而被均匀的抽出，因此在转杆中一般只能设置一个凹槽，只能放置一个电芯，相对于转盘而然，其整体的生产效率较转盘低。优选的，所述转盘为圆形，围绕所述转轴设置。当转盘设置为圆形并整个围绕转轴设置时，可在其中均匀设置多个电芯的放置点，以满足多个电芯同时进行二封工序，提高生产的效率。优选的，所述转盘设置有若干个与所述电芯匹配的凹槽。设置多个凹槽时，可以同时放置多个电芯，多个电芯同时进行二封工序，由此提高了二封的效率。优选的，本装置还包括切件，所述切件与所述旋转装置连接，所述切件用于切除所述电芯的气袋边。当旋转完成，即已完成抽真空工序后，利用切件切除气袋边，并进行封边后，完成二封工序。本发明的目的之二在于：提供一种锂离子电池二封方法，包括以下步骤：s1，将电芯置于旋转装置中，所述电芯的本体远离旋转中心进行放置，所述电芯的气袋靠近旋转中心设置；s2，接着刺破所述电芯的气袋；s3，保持所述电芯处于旋转状态下，利用抽真空装置对所述电芯进行抽真空，并保持所述抽真空装置的抽吸力大于气体的离心力并小于电解液的离心力；s4，完成抽真空工序后，切除所述电芯的气袋并进行二封边，完成电芯的二封工序。本发明提供的二封工序的方法，通过加入旋转装置，使得电芯在二封工序中一直处于旋转状态，然后将电芯的气袋刺穿对其进行抽真空，并利用密度和质量带来离心力的区别将气体与电解液区分开来，即在抽真空时保持真空的抽吸力大于气体的离心力并小于电解液的离心力，使得电解液往电芯本体即远离旋转中心的方向移动，而气体则向旋转中心的方向靠近进而被抽离出电芯。一定时间后完成抽真空的工序，将电芯的气袋边进行切除并二次封边，完成电芯的二封工序。本发明的二封工序将电解液与气体区分开来，大大降低了电解液在抽真空阶段随气体被抽出的情形，提高了电芯的保液量，保证电池的一致性。优选的，所述电芯保持在旋转状态下进行二封工序。在二封工序中，持续的旋转状态可以更好的控制真空的抽吸力大于气体的离心力并小于电解液的离心力；另外，不间断的旋转也能很好地避免了电芯出现不稳定的情况，导致电解液与气体混合，降低分离速率。优选的，所述电芯保持在高速旋转状态下进行二封工序。优选的，所述电芯保持旋转状态包括所述电芯沿顺时针方向旋转或沿逆时针方向旋转。本发明的有益效果在于：1)本发明提供一种用于锂离子电池二封的设备，包括旋转装置和抽真空装置，所述旋转装置包括设置在旋转中心的转轴和与所述转轴连接的转件，所述转件用于放置电芯，所述转轴与所述抽真空装置临近设置。相比于现有技术，本发明采用的二封设备，将抽真空装置设置在中部区域，利用离心力的差异将电解液与气体分离开来。当旋转装置带动电芯高速旋转时，由于电解液的密度远远大于气体的密度，且质量也相差甚远，因此电解液的离心力将远远大于气体的离心力，往偏离旋转中心的方向运动，而此时将真空的抽吸力设置大于气体的离心力小于电解液的离心力，则气体往旋转中心方向运动，即与电解液沿相反方向运动，从而被抽离出电芯，避免了抽真空过程中带出一部分电解液的情况，保证了二封保液量的一致性，提高了电芯性能的稳定性；同时利用离心力使得电解液进一步充分浸润电芯，提高了电池的性能。2)本发明还提供一种锂离子电池二封方法，该二封工序将电解液与气体区分开来，大大降低了电解液在抽真空阶段随气体被抽出的情形，提高了电芯的保液量，保证电池的一致性；同时持续的旋转状态可以使得电解液进一步充分浸润电芯，减少电芯出现涨液的情况。附图说明图1为本发明二封工序用设备的结构示意图之一。图2为本发明二封工序用设备的结构示意图之二。图3为本发明二封工序的过程示意图。图中：1-电芯本体；2-气袋；3-旋转装置；31-转轴；32-转件；321-转杆；322-转盘；33-凹槽；4-抽真空装置；5-气体；6-电解液。具体实施方式如图1～2所示，一种用于锂离子电池二封的设备，包括旋转装置3和抽真空装置4，旋转装置3包括设置在旋转中心的转轴31和与转轴31连接的转件32，所述转件32用于放置电芯，转轴31与抽真空装置4临近设置。旋转装置3还连接有用于刺破所述电芯气袋2的刺件(图中没有标示)，刺件为刺针和/或刺刀。转件32上设置有与电芯匹配的凹槽33，刺件活动设置在凹槽33中。另外，本设备还包括切件，切件与旋转装置3连接，切件用于切除电芯的气袋2边。其中，转件32可为转盘322或转杆321。转杆321上设置有与电芯匹配的凹槽33，刺件活动设置在凹槽33中。而转盘322为圆形，围绕转轴31设置，并设置有若干个与电芯匹配的凹槽33，刺件活动设置在凹槽33中。如图3所示，一种锂离子电池二封方法，包括以下步骤：s1，将电芯置于旋转装置3中，电芯的本体1远离旋转中心进行放置，电芯的气袋2靠近旋转中心设置，保持电芯处于持续高速旋转状态，可沿顺时针方向旋转或沿逆时针方向旋转。s2，接着利用刺件刺破电芯的气袋2；可通过启动刺件的活动控制开关，将刺件引出以刺破电芯的气袋2，完成刺破后再利用活动开关将刺件隐藏；另外，也可将刺件设置在某个固定个位置，当电芯旋转经过时再将其刺破即可。s3，持续保持电芯处于高速旋转状态，利用抽真空装置4对所述电芯进行抽真空，并保持抽真空装置4的抽吸力大于气体的离心力并小于电解液的离心力；具体的真空抽吸力根据具体的电解液和空气的离心力来设置，而电解液与空气的离心力可根据离心力的计算公式得到，物质的密度和质量均会对其离心力造成影响，由于两者离心力的差距相差甚大，因此进行简单的计算即可得到真空抽吸力的设置范围，另外只要保持真空的抽吸力处于两者之间即可，优选的，真空的抽吸力取电解液的离心力与气体离心力之间的中值。s4，完成抽真空工序后，切除电芯的气袋2并进行二封边，完成电芯的二封工序。为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：s1，按照常规的锂离子电池的制造工艺，制得以钴酸锂为正极材料的正极片和以石墨为负极材料的负极片，将正极、负极与隔膜卷绕成电芯，再将电池放于冲压好的铝塑膜壳体内，封好顶峰和侧封，真空干燥后，将电解液注入电池内，再将电池进行静置、化成。s2，完成化成工序后，将电芯置于本发明的旋转装置3中，其中，电芯的本体1远离旋转中心进行放置，电芯的气袋2靠近旋转中心设置，保持电芯处于持续高速旋转状态，可沿顺时针方向旋转或沿逆时针方向旋转。s3，接着利用刺件刺破电芯的气袋2；可通过启动刺件的活动控制开挂，将刺件引出以刺破电芯的气袋，完成刺破后再利用活动开关将刺件隐藏。s4，持续保持电芯处于高速旋转状态，利用抽真空装置4对所述电芯进行抽真空，并保持所述真空的抽吸力大于气体的离心力并小于电解液的离心力；s5，完成抽真空工序后，切除所述电芯的气袋2并进行二封边，完成电芯的二封工序。s6，再接着将电芯放入分容设备中进行分容，完成锂离子电池的制备。实施例2与实施例1不同的是，本实施例以镍钴锰酸锂(镍钴锰三种元素的摩尔比为8:1:1)为正极材料的正极片和以石墨为负极材料的负极片，将正极、负极与隔膜卷绕成电芯，再将电池放于冲压好的铝塑膜壳体内，封好顶峰和侧封，真空干燥后，将电解液注入电池内，再将电池进行静置、化成。其余同实施例1，这里不再赘述。实施例3与实施例1不同的是，本实施例得以磷酸铁锂为正极材料的正极片和以石墨为负极材料的负极片，将正极、负极与隔膜卷绕成电芯，再将电池放于冲压好的铝塑膜壳体内，封好顶峰和侧封，真空干燥后，将电解液注入电池内，再将电池进行静置、化成。其余同实施例1，这里不再赘述。对比例1与实施例1不用的是二封工序阶段。本实施例完成化成工序后，直接利用刺件将气袋刺破然后对电芯进行抽真空，然后切除电芯的气袋并进行二封边，完成电芯的二封工序。其余同实施例1，这里不再赘述。对比例2与实施例2不用的是二封工序阶段。本实施例完成化成工序后，直接利用刺件将气袋刺破然后对电芯进行抽真空，然后切除电芯的气袋并进行二封边，完成电芯的二封工序。其余同实施例2，这里不再赘述。对比例3与实施例3不用的是二封工序阶段。本实施例完成化成工序后，直接利用刺件将气袋刺破然后对电芯进行抽真空，然后切除电芯的气袋并进行二封边，完成电芯的二封工序。其余同实施例3，这里不再赘述。分别对实施例1～3和对比例1～3所制得的同一批次锂电池在相同条件下进行首次效率、能量密度和循环性能测试。测试结果见表1。表1锂离子电池的性能测试结果编号初始容量保液量500周循环容量保持率(％)实施例128607.690实施例238568.385实施例3539012.183对比例129105.083对比例238206.179对比例353638.970由表1中可以看出，相比于现有技术，采用本发明改善后的二封工序所得到的锂离子电池，其保液量和500周循环容量保持率均有所增加。这主要是因为本发明的二封方法中添加进了旋转装置，利用离心力的差异将电解液与气体区分开来，使得电解液往电芯本体的方向移动，而气体则往气袋的方向移动，即往抽真空装置的所在方向移动，更好地将气体抽离出电芯，而并不会由此带出一部分电解液，提供了锂离子电池的保液量，保证了电池的一致性。另外，由实施例1～3中也可以看出，本设备适用于各个容量的锂离子电池，具有普遍的可适用性。根据上述说明书的揭示和教导，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。当前第1页1 2 3