一种控制软包钛酸锂锂离子电池保液量一致性的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锂离子电池制备领域，尤其是涉及一种控制软包钛酸锂锂离子电池保液量一致性的方法。
【背景技术】
[0002]随着不可再生能源的匮乏和全社会对环境污染的控制，各国政府都在积极的鼓励发展新能源。而锂离子电池的发展和应用，已成为新能源行业的一个亮点。越来越多的大容量锂离子电池被应用到电动汽车和储能领域。为了满足电动汽车和储能的各种需求，对锂离子电池的性能和外观尺寸提出了越来越高的要求，尤其伴随着电池大容量的提升，电池的外观尺寸也会相应的增大，锂离子电池整个生产过程中一致性的控制是对锂离子电池性能一个极大的考验。
[0003]锂离子电池中电解液保液量的一致性是决定电池性能的一个关键因素。因为电解液保液量太少会影响电池的性能指标，电解液太多，电池会比较软影响其外观，并且造成电解液成本的增加。目前软包锂离子电池由于其在尺寸设计和制造中的优势，大容量的软包锂离子电池种类越来越多。然而，大容量的锂离子电池其外观尺寸一般都比较大，尤其在制作过程中，由于锂离子电池的容量提升，电池中的电极极片会增多、电解液的注液量也会增加;考虑到电池制作过程中产气的问题，便于锂离子电池在注液后静置以及充放电过程中的排气，电池的气袋尺寸都会设计的比较大，由于钛酸电池在制作过程中更容易产气，这种情况在钛酸锂软包电池中的体现更加明显。为了解决不同的技术问题，对于气袋尺寸加大的锂离子电池的制作工艺也不同，比如:注液量比较多、电池注液后不同温度条件下静置浸润、夹板预充化成、不同条件下的冷热压、不同温度条件的老化、不同的真空度和压力下进行degas等，这些操作过程都会导致部分电解液流入到电池的气袋内。锂离子电池制造过程的工序繁多，很难保证在制作过程中每一块电池的电解液流入电池气袋内的质量是固定的，导致电池在degas除气封装工序中电解液的保液量很难控制在一定的规格范围内，造成生产线上该工序的良品率大大降低，同时为了保证电池的保液量的规格要求需要不断的调节过程参数，降低了锂离子电池的生产效率。
[0004]近年来，随着锂电行业的发展，越来越多的企业将精力投注到锂离子电池制造的一致性改善上。中国发明专利CN101697371A公布了一种锂离子电池电解液加注方法，用于控制锂离子电池制造过程中注液量的一致性，同时降低了电池制造的成本。中国实用新型专利CN203166023U公布了一种锂离子电池裸电芯用浸润装置，保证了裸电芯电解液浸润充分，并提高了生产效率。中国实用新型专利CN202977628U公布了一种软包锂离子电池生产除气时的吸液装置，用于解决锂离子电池注液时注液量较多，在电池二封时电解液失液量较多而导致的软包锂离子电池外观腐蚀的问题。通过这些专利可以看出电解液的注液量、电解液的浸润、电解液的损失量都是影响锂离子电池中电池最终保液量的关键因素。而这些专利还没有解决大容量的软包锂离子电池在degas除气封装工序所存在的保液量一致性的问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明旨在提出一种控制软包钛酸锂锂离子电池保液量一致性的方法，以解决现有技术中钛酸锂锂离子电池保液量一致性低以及生产时需注入多余电解液导致锂离子电池的良品率和生产效率降低的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]一种控制软包钛酸锂锂离子电池保液量一致性的方法，包括如下步骤:
[0008]a、将经过化成且一侧设置有气袋的电池静置0.5h?24h，所述电池向上倾斜并与水平面形成第一倾斜角度，且气袋位于电池上侧，所述第一倾斜角度的范围为大于0°且小于等于90° ;
[0009]b、将静置后的电池放置在真空封装机内进行除气封装。
[0010]进一步的，所述步骤b中的电池向上倾斜并与真空封装机的定位平台构成第二倾斜角度，且气袋位于电池上侧，所述第二倾斜角度的范围为大于0°且小于等于90°。
[0011]优选地，所述步骤a中第一倾斜角度的范围为20°?90°。
[0012]优选地，所述步骤a中静置的时间为3h?6h。
[0013]优选地，所述步骤b中第二倾斜角度的范围为30°?90°。
[OOM]进一步的，所述步骤b中除气封装的真空度为负压85?lOOkPa，抽真空时间为15?60so
[0015]优选地，所述真空度为90?10kPa，抽真空时间为30?40s。
[0016]相对于现有技术，本发明所述的控制软包钛酸锂锂离子电池保液量一致性的方法具有以下优势:
[0017]本发明所述方法中将气袋朝上倾斜一定角度放置静置，可以使锂离子电池气袋内的电解液回流到裸电芯内重新浸润，将气袋朝上倾斜一定角度的方式在除气封装机内除气封装，可以控制电解液被抽出不同的量，最后达到控制锂离子电池的电解液保液量一致性的效果;该方法还可以根据实际的需求调整锂离子电池的保液量，即可以灵活地调整静置的第一倾斜角度、静置时间、除气封装时气袋的第二倾斜角度以及除气封装的真空度和抽真空时间等关键参数达到最优化的生产工艺，降低锂离子电池电解液材料的成本，提高了良品率和生产效率。
【附图说明】
[0018]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1为一种结构的锂离子电池以及其气袋的倾斜一定角度的结构示意图；
[0020]图2为另一种结构的锂离子电池以及其气袋的倾斜一定角度的结构示意图；
[0021]图3为本发明实施例1-7中所述的锂离子电池以不同角度静置6h后保液量的箱线图；
[0022]图4为本发明实施例2、8-13所述的锂离子电池除气封装时倾斜不同角度后保液量的箱线图；
[0023]图5为本发明实施例13所述的锂离子电池保液量与对比例4所述的锂离子中的电池保液量的箱线图；
[0024]图6为本发明对比例1-7中所述的锂离子电池水平静置不同时间后保液量的箱线图。
[0025]附图标记说明:
[0026]1-裸电芯，2-气袋，3-铝塑膜。
【具体实施方式】
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0029]另外，在本发明的实施例中所提到的degas机，是指除气封装机，degas是指除气封装工艺，提到的电芯亦可称为单体电池或电池。
[0030]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0031]实施例1
[0032](I)制备正极、负极浆料:将90份的镍钴锰酸锂材料、6份的导电炭黑、4份的PVDF(聚偏氟乙烯，下同)分别加入到匪P(N-甲基吡咯烷酮，下同)中，经高速搅拌后均匀混合成正极浆料;将88份的钛酸锂材料、5份的导电炭黑、7份的PVDF加入到NMP中，经高速搅拌后均匀混合成负极浆料。
[0033](2)制备正极和负极极片:将制备得到的正极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，经干燥，碾压后，得到正极极片;将制备得到的负极浆料通过涂布机均匀涂覆在铝箔的两面，经干燥，辊压后，得到负极极片。
[0034](3)制备裸电芯1:将制备好的正、负极极片按正、负极交替的方式堆叠或卷绕成芯包，其中正负极以隔膜隔开，并保证附料区负极尺寸大于或等于正极尺寸；正、负极极耳通过焊接固定，形成裸电芯I。
[0035](4)铝塑膜冲坑成型:将铝塑膜3按照裸电芯I和气袋2尺寸的设计要求进行冲坑成型。
[0036](5)封装:将裸电芯I放入到成型后的铝塑膜3中进行封装形成电芯，并在气袋2侧留有注液口。
[0037](6)烘烤:封装完成后，将电芯在80° ±5°C的温度下烘烤24h除去水分。
[0038](7)注液:从电解液注入口向电芯内注入295 土 2.0g电解液后封好注液口，并静置24h浸润ο
[0039](8)化成:先将浸润后的电芯以0.5C-1.0C的电流恒流恒压充电到2.8V，然后以
0.5-1.0C的电流恒流放电至1.5V，完成2个充放电循环，再次将电芯恒流充电到2.8V后上夹板，将带夹板的电芯进行高温老化产气7天，电芯老化后将严重鼓胀的气袋2内的部分气体通过针孔抽气预先排除(防止太鼓胀的气袋2影响后续工序的操作)，并密封排气通道;电芯的气袋2密封完成后卸夹板进行擀压以排除电芯内部残余气体。
[0040](9)静置、degas及切边称重:先将电池静置支架的倾斜角度(即第一倾斜角度)调整为10°并固定好，然后将擀压后的电芯放置在静置支架上静置6h后，将静置完成后的电芯平放在degas机中进行degas，调整degas机的真空度为90kPa，抽真空时间为40s，最后切边(即切去气袋2和多余的边缘)称重，计算电芯的保液量。
[0041 ] 实施例2
[0042]本实施例与实施例1的不同之处在于:
[0043](9)静置、degas及切边称重:先将电池静置支架的倾斜角度(即第一倾斜角度)调整为20°并固定好，然后将擀压后的电芯放置在静置支架上静置6h后，将静置完成后的电芯平放在degas机中进行degas，调整degas机的真空度为90kPa，抽真空时间为40s，最后切边称重，计算电芯的保液量。
[0044]实施例3
[0045]本实施例与实施例1的不同之处在于:
[0046](9)静置、degas及切边称重:先将电池静置支架的倾斜角度(即第一倾斜角度)调整为45°并固定好，然后将擀压后的电芯放置在静置支架上静置6h后，将静置完成后的电芯平放在degas机中进行degas，调整degas机的真空度为90kPa，抽真空时间为40s，最后切边称重，计算电芯的保液量。
[0047]实施例4
[0048]本实施例与实施例1的不同之处在于:
[0049](9)静置、degas及切边称重:先将电池静置支架的倾斜角度(即第一倾斜角度)调整为70°并固定好，然后将擀压后的电芯放置在静置支架上静置6h后，将静置完成后的电芯平放在degas机中进行degas，调整degas机的真空度为90kPa，抽真空时间为40s，最后切边称重，计算电芯的保液量。
[0050]实施例5
[0051]本实施例与实施例1的不同之处在于:
[0052](9)静置、degas及切边称重:先将电池静置支架的倾斜角度(即第一倾斜角度)调整为8