一种加快锂离子电池电解液浸润的方法与流程

本发明涉及锂电池领域，尤其是涉及一种加快锂离子电池电解液浸润的方法。

背景技术：

1、随着锂电池新能源技术的发展，各大锂电池厂在电化学、材料等技术差异上越来越小，而让各大电池厂家竞争的是工程技术能力，通过降低工艺时间、节省工艺步骤，以达到降低制造成本的目的。

2、电池在完成注液后，需要长时间的高温静置使电解液充分浸润正负极极片与隔膜，行业内多通过45±5℃的高温静置24～60h实现电解液的浸润。且随着提出更高能量密度、更高压实的需求，电解液浸润时间越来越长，生产成本也越来越高。如果无法满足浸润需求，还会在此基础上改变电解液成分降低电解液的粘度、提高电池的浸润性能。例如，专利cn113488696b公开了一种圆柱锂离子电池高浸润性电解液，在电解液中添加了非电化学活性的浸润性添加剂全卤代酰胺聚氧乙烯酯，该添加剂能够显著降低电解液的表面能，提高电极极片与隔膜对电解液的吸液速率，使电解液能够快速的在圆柱电芯的内、外部形成一个均匀的分布的状态。但是添加剂的使用一方面需要严格控制用量，以免影响电芯动力学性能，另一方面，提升了成本。据此需要一种理想的解决方法。

技术实现思路

1、本发明为了克服电池电解液浸润时间长的问题，提供一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，通过对注液后的电池施加压力对电池进行拘束、且以一定的频率振动电池，相对于通过仅毛细现象实现电解液浸润，可以显著缩短电解液的浸润时间。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，包括以下步骤：

4、(1)将注液后的电池拘束在拘束盘内，再将拘束盘固定在振动平台上；

5、(2)将振动平台置于42-48℃的静置环境中静置，设置振动平台的参数，以正弦波进行振动，采用对数扫频方式，振动方向与电池的正负极方向垂直；

6、(3)电池静置总时长6-10h后，关闭振动平台，泄掉电池的拘束力。

7、普通电池在注液后需要浸润时间长达24-60h，电解液浸润不良会导致电池出现首次效率降低、克容量发挥较差等问题。本发明对电池依次进行拘束、振动可以将电解液的浸润时间缩短至6-10h。对电池进行拘束，可以防止其在振动时出现上下错位、脱离拘束盘等情况。注液后电池静置时，振动平台以一定的频率振动，使电解液在整个电池壳体内部游离起来，加快对极片孔隙或者隔膜孔隙的浸润。

8、作为优选，步骤(1)所述注液的注液量量为：镍锰钴三元体系的电池注液系数为2.0～3.0g/ah，磷酸铁锂体系的电池注液系数为3.5～4.5g/ah。

9、作为进一步优选，步骤(1)对水份合格的电芯进行注液，水份标准为：正负极混合样在200℃温度环境下持续烘烤10min，要求样品水份≤300ppm。

10、作为优选，步骤(1)将若干个注液后的电池依次插入拘束盘，相邻电池之间通过5-11mm宽的亚克力板隔开，且亚克力板和电池之间还设有1～2mm宽的硅胶层。硅胶起到缓冲的作用。

11、作为优选，拘束盘固定在振动平台上的方式为：在振动平台的四个角用螺栓将拘束盘固定住，防止其在振动时发生偏移。

12、作为优选，步骤(1)所述拘束的压力为0.05～0.15mpa。

13、作为优选，步骤(2)所述静置环境由隧道炉或恒温箱提供。静置环境的温度进一步优选为45℃。

14、作为优选，步骤(2)所述对数扫频的方式为25-35min内从20hz扫频到100hz并返回到20hz。作为进一步优选，步骤(2)所述对数扫频的方式为，20hz到100hz时以加速度5～9m/s2扫描，并将振幅控制在0.2～0.4mm，每个振动周期结束后，搁置25-35min。电解液从电芯端面通过隔膜渗吸进入电芯内部，电解液在电芯内部浸润步骤可以分为三步：①电解液在毛细力的作用下，在电极与隔膜间隙传输；②电解液优先在隔膜孔隙中渗流(因为隔膜表面张力与孔隙率远大于电极的多孔涂层，故电解液的浸润速度在隔膜中远大于在电极多孔涂层)；③电解液通过隔膜向两侧正负电极表面扩散并渗流进入多孔电极孔隙内部。所以本发明对电池进行正弦振动采用对数扫频方式优于线性扫频方式。线性扫频频率变化是线性的，对数扫频频率按对数变化，有低频慢、高频快的特点。电解液浸润过程中，第①步相对而言是最容易的，仅是通过电池自身毛细力就能很快完成浸润。第③步速度最慢，是制约电解液渗透效率的“短板”步骤，通过增大振动频率，使游离在底部的电解液上浮至顶部，缩短电解液爬升距离，为避免电芯在处于长期高频状态内部结构得到损伤，如极片内毛刺掉落发生内短路或是电芯表面磕碰，未采用线性扫频模式，而是采用高低频率切换的对数扫频。本发明通过调控对数扫频的起始振动频率、振动频率变化加速度、振幅等重要参数，得到一个匹配电解液渗透步骤的对数扫频模式，能显著提高电解液的渗透效率。

15、作为优选，步骤(2)泄掉电池的拘束力后，并将电池转入化成工序，进行化成、分容，直至电芯下线。

16、因此，本发明的有益效果为：(1)电池拘束静置：将电池放在拘束托盘内，以0.05～0.15mpa的拘束力，将电池固定在托盘上，防止电池在振动时出现上下错位的情况；(2)静置时振动：注液后电池静置时，振动平台以一定的频率振动，使电解液在整个电池壳体内部游离起来，加快对极片孔隙或者隔膜孔隙的浸润。

技术特征：

1.一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，步骤(1)所述注液的注液量为：镍锰钴三元体系的电池注液系数为2.0～3.0g/ah，磷酸铁锂体系的电池注液系数为3.5～4.5g/ah。

3.根据权利要求1或2所述的一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，步骤(1)对水份合格的电芯进行注液，水份标准为：正负极混合样在200℃温度环境下持续烘烤10min，要求样品水份≤300ppm。

4.根据权利要求1所述的一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，步骤(1)将若干个注液后的电池依次插入拘束盘，相邻电池之间通过5-11mm宽的亚克力板隔开，且亚克力板和电池之间还设有1～2mm宽的硅胶层。

5.根据权利要求1或4所述的一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，步骤(1)所述拘束的压力为0.05～0.15mpa。

6.根据权利要求1所述的一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，步骤(2)所述静置环境由隧道炉或恒温箱提供。

7.根据权利要求1所述的一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，步骤(2)所述对数扫频方式为25-35min内从20hz扫频到100hz并返回到20hz。

8.根据权利要求7所述的一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，20hz到100hz时以加速度5～9m/s2扫描，并将振幅控制在0.2～0.4mm，每个振动周期结束后，搁置25-35min。

9.根据权利要求1所述的一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，其特征在于，步骤(2)泄掉电池的拘束力后，并将电池转入化成工序，进行化成、分容，直至电芯下线。

技术总结
本发明涉及锂电池领域，针对电池电解液浸润时间长的问题，提供一种加快锂离子电池电解液浸润的方法，包括以下步骤：(1)将注液后的电池拘束在拘束盘内，再将拘束盘固定在振动平台上；(2)将振动平台置于42‑48℃的静置环境中静置，设置振动平台的参数，以正弦波进行振动，采用对数扫频方式，振动方向与电池的正负极方向垂直；(3)电池静置总时长6‑10h后，关闭振动平台，泄掉电池的拘束力。本发明通过对注液后的电池施加压力对电池进行拘束、且以一定的频率振动电池，相对于通过仅毛细现象实现电解液浸润，可以显著缩短电解液的浸润时间。

技术研发人员：蔡海龙,刘祥哲,李鹏,殷习群
受保护的技术使用者：江苏耀宁新能源创新科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12