專利名稱：一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領域，尤其是涉及一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法。
背景技術(shù)：
隨著電池越做越大，電芯也越做越厚。卷繞是電芯制造過程中非常重要的工序，目前基本是采用卷繞機完成，在卷繞機的卷繞過程中，必須對極片和隔膜施加較大的拉力，以確保正極片、隔膜、負極片之間的整齊程度，然而卷繞過程中的拉力會使正極片、負極片、隔膜在走帶方向均被拉長，卷繞后，正極片、負極片在走帶方向的收縮量很小，而隔膜在走帶方向的收縮量很大，會使得隔膜嚴重擠壓極片，從而導致繞卷后的電芯發(fā)生變形，變形后的電芯不僅外觀(平整度)差，而且還存在容量低、循環(huán)性能差及自放電快等質(zhì)量問題，尤其是機卷厚電芯，卷繞后的變形問題尤為突出，同時正極片、負極片在使用過程中，會受熱膨脹，進一步加劇電芯的變形。在現(xiàn)階段，卷繞后的變形一直是困擾機卷厚電芯的一個重要問題。中國專利申請公布號CN102683736A，申請公布日2012.09.19，公開了一種電芯卷繞方法及設備，該方法通過對卷繞前正負極片的加熱，可以使極片應力充分釋放，卷繞時極片在拉力的作用下會有一定程度的延長，卷繞結(jié)束后，冷卻過程中極片可以隨隔離膜一同收縮，從而改善電芯的變形。其不足之處在于，該方法只對正極片和負極片進行加熱，并未對隔膜進行加熱，使得隔膜拉升后的收縮量非常大，會使隔膜嚴重擠壓極片，從而導致繞卷后的電芯發(fā)生變形，而且該方法是邊卷繞邊加熱，由于正極片、負極片在烘烤以后會膨脹，厚度會明顯變厚，采用邊卷繞邊加熱的方法，不能使正極片、負極片充分膨脹，使得卷繞后的正極片、負極片還有膨脹的余量，在電池使用過程中，正極片、負極片還會膨脹，從而導致電芯變形，此外，該方法正極片、負極片的加熱溫度過高，易引起電極片表面涂覆的料層開裂，對極片及電池的性能造成影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯易變形的問題，提供了一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，該方法步驟簡單，操作方便，成本低，能有效避免機卷厚電芯的變形。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，包括以下步驟:
(O分別對正極片、負極片、隔膜進行烘烤定形。(2)將步驟(1)中烘烤定形后的正極片、負極片及隔膜重疊后卷繞成電芯。(3)對電芯依次進行組裝、注液、封口、熱壓整形、冷壓整形、化成，得軟包裝鋰離子電池。(4)將得到的軟包裝鋰離子電池充電至3.9-4.1V后，用夾具夾緊進行烘烤定形。因電芯在吸液和充電后，極片會變厚，先對電芯進行預充電，使電芯變形，再用夾具對其強制熱壓定形，可使隔膜在受熱狀態(tài)下強制拉伸并定形，這樣就可進一步消除因隔膜熱收縮及電芯充電膨脹后電芯產(chǎn)生的應力和變形，以減少電芯在以后充放電過程中的變形量，當電芯充至3.9^4.1V的電壓區(qū)間時，電芯變形量較大，對減少電芯在以后充放電過程中的變形量效果最佳，超出該電壓區(qū)間，電芯變形量變化不大，沒有必要；而低于該電壓區(qū)間，電芯變形量小，強制拉伸定形的效果差，電芯在使用過程中還是容易變形。作為優(yōu)選，步驟(I)中正極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度6(T90°C，烘烤時間Oh0在此條件下對極片進行烘烤，可使極片上的料層得以充分膨脹但又不會裂開對極片的性能造成影響。作為優(yōu)選，步驟(I)中負極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度6(T90°C，烘烤時間4 8h。作為優(yōu)選，步驟(I)中隔膜烘烤定形的條件為:烘烤溫度6(T90°C，烘烤時間12 24h。在此溫度條件下對隔膜進行烘烤，可使其沿長度方向充分收縮，但又不會對隔膜的孔隙率及強度產(chǎn)生影響，從而可以有效減小隔膜在卷繞成電芯后由于收縮而引起的電芯變形量。作為優(yōu)選，步驟(4)中軟包裝鋰離子電池烘烤定形的條件為:烘烤溫度75 85°C，烘烤時間4lh。對電芯進行夾具烘烤，可使隔膜在高溫條件下被強制拉伸，同時也可使因充電后變形的電芯表面得以強制恢復并定形，從而防止其在以后充放電過程中出現(xiàn)變形，在該條件下，定形效果佳。作為優(yōu)選，步驟(4)中，夾具夾緊后的夾緊力為2 5Kgf/cm2。在此壓力條件下進行夾具烘烤定形，可有效強制消除電芯的變形，但不會對電芯隔膜造成損傷，也不會因壓力太大導致極片壓得太死而出現(xiàn)其它性能不良現(xiàn)象。因此，本發(fā) 明的有益效果為:
(1)在卷繞前對極片以及隔膜進行烘烤定形，可有效減小極片與隔膜在卷繞后的變形
量;
(2)優(yōu)化了極片及隔膜的烘烤工藝，在減小變形量的同時，不影響極片與隔膜的性能；
(3)對制得的軟包鋰離子電池進行預充電及夾具烘烤，使隔膜強制拉伸，同時使因充電后變形的電芯表面得以強制恢復并定形，從而防止其在以后充放電過程中出現(xiàn)變形；
(4)步驟簡單，操作方便，成本低。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的描述。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域常規(guī)方法。實施例1
(I)分別對正極片、負極片、隔膜進行烘烤定形，其中正極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度60°C，烘烤時間8h ;負極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度60°C，烘烤時間8h ;隔膜烘烤定形的條件為:烘烤時間60°C，烘烤溫度24h。(2)將步驟(I)中烘烤定形后的正極片、負極片及隔膜重疊后卷繞成電芯。(3)對電芯依次進行組裝、注液、封口、熱壓整形、冷壓整形、化成，得軟包裝鋰離子電池。
(4)將得到的軟包裝鋰離子電池充電至3.9V后，用夾具夾緊進行烘烤定形，烘烤溫度75°C，烘烤時間8h，夾具夾緊后的夾緊力為2Kgf/cm2。對比例I
對比例I的其余步驟均與實施例1完全相同，不同之處在于，對比例I未對正極片、負極片、隔膜進行烘烤，也未對得到的軟包裝鋰離子電池進行預充電和夾具烘烤。
實施例2
(I)分別對正極片、負極片、隔膜進行烘烤定形，其中正極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度70°C，烘烤時間6h ;負極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度70°C，烘烤時間6h ;隔膜烘烤定形的條件為:烘烤時間70°C，烘烤溫度18h。(2)將步驟(I)中烘烤定形后的正極片、負極片及隔膜重疊后卷繞成電芯。(3)對電芯依次進行組裝、注液、封口、熱壓整形、冷壓整形、化成，得軟包裝鋰離子電池。(4)將得到的軟包裝鋰離子電池充電至4.0V后，用夾具夾緊進行烘烤定形，烘烤溫度80°C，烘烤時間6h，夾具夾緊后的夾緊力為3Kgf/cm2。對比例2
對比例2的其余步驟均與實施例2完全相同，不同之處在于，對比例2未對正極片、負極片、隔膜進行烘烤，也未對得到的軟包裝鋰離子電池進行預充電和夾具烘烤。
實施例3 (I)分別對正極片、負極片、隔膜進行烘烤定形，其中正極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度90°C，烘烤時間4h ;負極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度90°C，烘烤時間4h ;隔膜烘烤定形的條件為:烘烤時間90°C，烘烤溫度12h。(2)將步驟(I)中烘烤定形后的正極片、負極片及隔膜重疊后卷繞成電芯。(3)對電芯依次進行組裝、注液、封口、熱壓整形、冷壓整形、化成，得軟包裝鋰離子電池。(4)將得到的軟包裝鋰離子電池充電至4.1V后，用夾具夾緊進行烘烤定形，烘烤溫度85°C，烘烤時間4h，夾具夾緊后的夾緊力為5Kgf/cm2。
對比例3
對比例3的其余步驟均與實施例3完全相同，不同之處在于，對比例3未對正極片、負極片、隔膜進行烘烤，也未對得到的軟包裝鋰離子電池進行預充電和夾具烘烤。分別取88個由實施例1、對比例1、實施例2、對比例2、實施例3、對比例3制得的
鋰離子電池，充放電循環(huán)100次后，取電芯進行比較，得到的結(jié)果如下:
項目電芯數(shù)量變形電芯數(shù)量電芯變形比例
實施例Γ 88_ 33.4%
對比例Γ 88—3540%
實施例Z 88— 22.3%
對比例孓88—3438.6%
實施例188~33.4%
對比例3丨88|32136.4%
從得到的結(jié)果來看，經(jīng)本發(fā)明的方法進行處理過的電芯的變形比例相比于未處理的電
芯的變形比例明顯低，說明本發(fā)明能有效防止電芯在以后充放電過程中出現(xiàn)變形，解決了
軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯易變形的問題。
以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求
1.一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)分別對正極片、負極片、隔膜進行烘烤定形； (2)將步驟(I)中烘烤定形后的正極片、負極片及隔膜重疊后卷繞成電芯； (3)對電芯依次進行組裝、注液、封口、熱壓整形、冷壓整形、化成，得軟包裝鋰離子電池； (4 )將得到的軟包裝鋰離子電池充電至3.9^4.1V后，用夾具夾緊進行烘烤定形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，其特征在于，步驟(I)中正極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度6(T90°C，烘烤時間4 8h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，其特征在于，步驟(I)中負極片烘烤定形的條件為:烘烤溫度6(T90°C，烘烤時間4 8h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，其特征在于，步驟(I)中隔膜烘烤定形的條件為:烘烤溫度6(T90°C，烘烤時間12 24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，其特征在于，步驟(4)中軟包裝鋰離子電池烘烤定形的條件為:烘烤溫度75 85°C，烘烤時間4 8h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，其特征在于，步驟(4)中， 夾具夾緊后的夾緊力為2 5Kgf/cm2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種解決軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯變形的方法，解決了現(xiàn)有的軟包裝鋰離子電池機卷厚電芯易變形的問題，它包括以下步驟(1)分別對正極片、負極片、隔膜進行烘烤定形；(2)將步驟(1)烘烤定形后中的正極片、負極片及隔膜重疊后卷繞成電芯；(3)對電芯依次進行組裝、注液、封口、熱壓整形、冷壓整形、化成，得軟包裝鋰離子電池；(4)將得到的軟包裝鋰離子電池充電至3.9~4.1V后，用夾具夾緊進行烘烤定形。本發(fā)明具有可有效減小極片與隔膜在卷繞后的變形量；在減小變形量的同時，不影響極片與隔膜的性能；防止其在以后充放電過程中出現(xiàn)變形；步驟簡單，操作方便，成本低等有益效果。
文檔編號H01M10/0587GK103165942SQ20121041745
公開日2013年6月19日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者李維義, 席敏杰, 馬興立 申請人:寧波維科電池股份有限公司