一種鋰電池制造過程中注液前烘烤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池制造技術(shù)，尤其是鋰離子電池在注液前烘烤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球石油資源緊張、大氣環(huán)境污染加劇。節(jié)能環(huán)保的純電動(dòng)汽車已被公認(rèn)為 21世紀(jì)汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向。國(guó)內(nèi)外各汽車廠商慢慢將目光投向純電動(dòng)汽車和混合 動(dòng)力汽車。這些趨勢(shì)必將大大推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，也為鋰離子電池的生產(chǎn)和 研發(fā)提供良好的平臺(tái)。純電動(dòng)汽車最關(guān)鍵部分是電池模塊，模塊是由單體電池串并聯(lián)組 成。單體鋰離子電池就成為最關(guān)鍵的部分。單體鋰離子電池的性能好壞將直接影響整個(gè)電 池模塊的性能。也將影響電動(dòng)車的正常運(yùn)行。
[0003]動(dòng)力鋰離子電池一般使用以六氟磷酸鋰為主體的功能性復(fù)合電解液，此類電解液 與水反應(yīng)，生產(chǎn)水與其他產(chǎn)物，反應(yīng)生產(chǎn)的水還行繼續(xù)與電解液繼續(xù)反應(yīng)，從而形成惡性循 環(huán)。因此，鋰離子電池制造過程中需要嚴(yán)格控制的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)為注液前電池的水份含 量。理論上水份含量越低越好，實(shí)際工業(yè)制造過程中，鋰離子電池在注液前，電池極片的水 份含量一般在200-400ppm，現(xiàn)階段的電池制造水平可以容忍此種程度的水份含量。 因?yàn)殡姵刂圃爝^程中的特殊要求，電池注液前，電池的頂蓋與殼體已經(jīng)被激光焊接，且 焊縫的密封性能良好，電池頂蓋上只預(yù)留一個(gè)直徑約I. 2_的注液孔，這樣就大大增加了 烘烤的難度；另外電池內(nèi)部必須有隔膜這一重要的原材料，隔膜一般都是耐高溫性能很差， 鋰電池行業(yè)經(jīng)驗(yàn)告知我們，電池注液前烘烤的溫度一般不能高于一個(gè)限定的數(shù)值，此上限 溫度一般由隔膜的材質(zhì)所決定，這樣又從另一個(gè)方面大大制約了注液前的烘烤效果。因此 電池制造行業(yè)迫切需要一種比較合適、高效的注液前電池烘烤的方法來有效降低注液前電 池水份的含量。
[0004] 電池在制造過程中，要求處在干燥的環(huán)境中，且根據(jù)要求在某些特定的流程位置 烘烤半成品，最終保證在注射電解液前電池極片的水分含量低于規(guī)定的數(shù)值。因?yàn)楝F(xiàn)階段 鋰離子電池內(nèi)使用的復(fù)合電解液，極易與水發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成的產(chǎn)物之一為水，產(chǎn) 物水與電解液繼續(xù)反應(yīng)。故注液前的電池極片含水份量一般要低于規(guī)定的數(shù)值，一旦注液 前電池水份含量超過這一規(guī)定的數(shù)值，其成品電池的性能將急劇下降，直至發(fā)生電池嚴(yán)重 氣脹，電池報(bào)廢。電池在注射電解液前，只預(yù)留一個(gè)直徑非常小的注射孔，這就大大增加了 電池烘烤過程中的水份去除的難度，因此需要有更合理和更優(yōu)化的烘烤方法加以實(shí)現(xiàn)。
[0005] 從現(xiàn)階段的電池制造技術(shù)水平來看，注液前的電池一般都需要烘烤，不同的電池 制造廠商可能采用不同的烘烤方法，但傳統(tǒng)的烘烤方法往往較難達(dá)到產(chǎn)品的技術(shù)要求，這 就迫切需要一種合適的電池注液前的烘烤方法來解決此問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明通過加熱使烘箱的溫度恒定在規(guī)定的范圍值以內(nèi)，并通 過真空泵對(duì)烘烤區(qū)持續(xù)抽真空(烘烤中途充一次氮?dú)獠⒈３謹(jǐn)?shù)分鐘)，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)過烘烤的 電池內(nèi)水份含量有效降低。
[0007] 本發(fā)明的鋰電池制造過程中注液前烘烤的方法，其是將待烘烤鋰電池置于一端通 過出氣管道連接無油爪式真空泵、另一端通過進(jìn)氣管道連接氮?dú)鈨?chǔ)氣罐的密封烘箱中，在 烘烤溫度80±3°C下，持續(xù)抽真空15-20小時(shí)后，再通過氮?dú)鈨?chǔ)氣罐充干燥氮?dú)?-5分鐘，保 壓15-25分鐘，再持續(xù)抽真空15-16小時(shí)，然后停止抽真空，停止加熱，烘烤結(jié)束，烘箱保持 真空，自然降溫。
[0008] 所述出氣管道上設(shè)有真空聯(lián)通閥，所述進(jìn)氣管道上設(shè)有氮?dú)饴?lián)通閥；抽真空時(shí)，真 空聯(lián)通閥打開，氮?dú)饴?lián)通閥關(guān)閉；充氮?dú)鈺r(shí)，真空聯(lián)通閥關(guān)閉，氮?dú)饴?lián)通閥打開。
[0009] 本發(fā)明在烘烤時(shí)的真空度為-0. 090MPa以上。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的自動(dòng)化控制，本發(fā)明中所述密封烘箱上設(shè)有可協(xié)調(diào)控制真空 聯(lián)通閥、氮?dú)饴?lián)通閥開閉的閥控制器以及溫度控制器和壓力控制器，使烘箱自動(dòng)操作時(shí)，烘 烤區(qū)域的溫度自動(dòng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，并根據(jù)烘烤程序設(shè)定自動(dòng)控制真空泵的開與關(guān)， 并傳遞信號(hào)控制氮?dú)夤艿离姶砰y與真空管道電磁閥的開與關(guān)。
[0011] 本發(fā)明易操作，實(shí)用性強(qiáng)，并能夠有效降低注液前電池內(nèi)極片的水份含量，大大提 升了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)可通過自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下述實(shí)施例是對(duì)于本
【發(fā)明內(nèi)容】
的進(jìn)一步說明以作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但 本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實(shí)施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當(dāng)知曉任 何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的簡(jiǎn)單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。
[0013] 實(shí)施例1 首先將無油爪式真空泵與密封烘箱的一個(gè)出氣管道密封連接，密封烘箱的另一個(gè)進(jìn)氣 管道與氮?dú)鈨?chǔ)氣罐連接，在烘烤溫度80±3°C下，持續(xù)抽真空16小時(shí)后，再通過氮?dú)鈨?chǔ)氣罐 充干燥氮?dú)?-5分鐘，保壓20分鐘，再持續(xù)抽真空15. 5小時(shí)，然后停止抽真空，停止加熱， 烘烤結(jié)束，烘箱保持真空，自然降溫，真空烘烤時(shí)的真空度為-〇.090MPa以上。
[0014] 整個(gè)上述過程可通過自動(dòng)化控制處理，如可將合適的烘烤參數(shù)通過烘箱顯示屏輸 入到烘箱的自帶的處理器中，一鍵啟動(dòng)烘烤程序。烘烤結(jié)束后，烘箱保持真空并自然降溫至 合適溫度，通過烘箱顯示屏手動(dòng)操作充氮?dú)庵噶?，?duì)烘箱充氮?dú)?，取烘烤樣品，測(cè)試電池內(nèi) 極片的水份含量，可判斷電池的烘烤效果，若測(cè)試結(jié)果合格，直接將此烘箱的剩余電池轉(zhuǎn)入 下道工序；若測(cè)試結(jié)果不合格，則按照樣要求重新設(shè)定烘烤參數(shù)，繼續(xù)烘烤，直至烘烤后電 池極片的水份檢測(cè)合格。
[0015] 按照本發(fā)明專利，電池烘烤結(jié)束后，烘箱真空保持且溫度降低到60°C以下，從不 同烘箱中隨機(jī)各取兩只電池，測(cè)量電池的極組水分含量（即電池內(nèi)部極片上敷料的水分含 量)，結(jié)果見附表1。
[0016] 對(duì)比例 作為對(duì)比，在與實(shí)施例1相同的烘箱采用不同的烘烤方法進(jìn)行注液前電池烘烤。烘烤 分為32個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)工步分別為：抽真空+加熱、加熱(保持真空度)，真空保持、干燥， 每個(gè)循環(huán)時(shí)間為80分鐘，第32個(gè)烘烤循環(huán)結(jié)束后，程序進(jìn)入第33個(gè)循環(huán)一一停止加熱并 持續(xù)抽真空10分鐘，停止抽真空，真空保持并使烘箱自然降溫。從不同的烘箱中同樣隨機(jī) 各取兩只電池，測(cè)量電池的極組水分含量（即電池內(nèi)部極片上敷料的水分含量)，結(jié)果見附 表1。
[0017] 表1實(shí)施例1與對(duì)比例注液前烘烤后電池水份含量實(shí)驗(yàn)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種裡電池制造過程中注液前烘烤的方法，其是將待烘烤裡電池置于一端通過出 氣管道連接無油爪式真空累、另一端通過進(jìn)氣管道連接氮?dú)鈨?chǔ)氣罐的密封烘箱中，在烘烤 溫度80±3°C下，持續(xù)抽真空15-20小時(shí)后，再通過氮?dú)鈨?chǔ)氣罐充干燥氮?dú)?-5分鐘，保壓 15-25分鐘，再持續(xù)抽真空15-16小時(shí)，然后停止抽真空，停止加熱，烘烤結(jié)束，烘箱保持真 空，自然降溫。
2. 如權(quán)利要求1所述裡電池制造過程中注液前烘烤的方法，其特征在于，所述出氣管 道上設(shè)有真空聯(lián)通閥，所述進(jìn)氣管道上設(shè)有氮?dú)饴?lián)通閥；抽真空時(shí)，真空聯(lián)通閥打開，氮?dú)?聯(lián)通閥關(guān)閉；充氮?dú)鈺r(shí)，真空聯(lián)通閥關(guān)閉，氮?dú)饴?lián)通閥打開。
3. 如權(quán)利要求1所述裡電池制造過程中注液前烘烤的方法，其特征在于，烘烤時(shí)的真 空度為-0. 090MPa W上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池制造過程中注液工序前電池烘烤的方法。這種方法包括：經(jīng)過激光焊后，鋁殼和頂蓋密封焊接且經(jīng)過泄露檢測(cè)合格的電池，放置在特定的烘箱，烘箱密封性能良好。烘箱外接爪式真空泵，真空泵可以提供達(dá)到-0.095MPa以上的真空度；烘箱外接氮?dú)夤艿?，?duì)烘箱內(nèi)部進(jìn)行加熱、持續(xù)抽真空、充氮?dú)獾炔僮?。通過本發(fā)明闡述的烘烤方法，將待烘烤電池內(nèi)部的水份最大限度地去除。對(duì)比傳統(tǒng)的注液前烘烤方法，本發(fā)明闡述的方法可以使烘烤后的電池水份下降約100ppm，本發(fā)明易操作，實(shí)用性強(qiáng)，并能夠有效降低注液前電池內(nèi)極片的水份含量，大大提升了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)可通過自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。
【IPC分類】H01M10-052, H01M10-04
【公開號(hào)】CN104600347
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410826663
【發(fā)明人】朱虹, 張毅
【申請(qǐng)人】合肥奧福表面處理科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日