[实用新型]一种锂离子电池外化成槽

说明书

技术领域

本实用新型属于锂离子电池制造领域，具体提供一种锂离子电池的外化成槽。 

背景技术

在锂离子电池的制造过程中，化成是锂离子电池的第一次充电的过程，其作用是激活锂离子电池材料，使之具有化学电源的性质，在锂离子电池的化成过程中，电解液和负极材料在固液相间层面上发生反应，形成一层固体电解质界面膜（SEI 膜），SEI膜具有固体电解质性质，是电子绝缘体，锂离子却可以通过；并且SEI膜对负极材料会产生保护作用，使材料结构不容易崩塌，增加电极材料的循环寿命，但是在SEI膜的形成过程中会消耗一部分锂离子，且在放电时，为了负极碳基材料的稳定性，通常控制放电电压，以保证一部分锂留在碳层中，这部分锂也是不可逆锂。因此造成电池首次循环效率偏低（有的甚至低于80%），限制了锂离子电池能量密度的提升。 

为了提高锂离子电池可逆容量和首次充放电效率，采用的方法主要有：掺杂或对炭材料表面的氧化还原处理，即通过在氧化或还原气氛中对炭负极进行微氧化和微还原，改善炭材料的表面官能团和结构，从而达到改善首次充放电效率的目的；此外，对炭材料进行表面包覆处理也是常用的方法，即采用在石墨化的炭材料表面包覆一层无定形炭材料，制备出具有核- 壳复合结构的炭材料，利用无定形碳材料与溶剂相容性好的特征来改善炭负极材料的首次充放电性能。 

但现有技术却依然存在明显的缺点，例如在锂离子电池化成过程中，伴随着SEI膜的形成，会产生较多的气体，在表面张力的作用下，气泡往往粘附在极片上，不易排出，极片间的气泡相当于绝缘体，在电芯内部形成许多绝缘区域，致使极群各区域化成不均匀，负极无法形成均匀稳定的SEI膜，在大电流充放电时，可能会造成析锂，鼓壳等，影响电池的安全；并且化成过程中会产生有毒性气体，如对这些气体不收集，处理，而直接排放到车间或外界环境中，这些气体会污染环境，严重影响职工身体健康。 

    锂电池的化成一般是独立的，各个电池的化成条件和环境存在一定的差异，因而形成的SEI膜也存在一定的差异，SEI膜对锂离子电池的首次库伦效率和循环寿命影响非常大，因此独立的化成方案可能会扩大电池性能的离散性，为了形成稳定、致密的SEI膜，且利于化成气体的排除，不少专家提出了真空化成或负压化成，但是化成阶段的电池是独立的，造成化成装置繁琐，不易控制。 

发明内容

为解决上述缺陷，.本实用新型提供一种锂离子电池外化成装置，提高锂电池的首次库伦效率及能量密度，形成稳定、致密、一致性高的SEI膜，提高电池的一致性、循环性能及安全性等，并减少生产过程中的环境污染。 

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：所述的化成槽盖上设置有正极接线柱、负极接线柱、注液孔、气压控制管，所述的气压控制管的另一端通过净化系统上的制氨系统接口及真空管与氨气源及真空泵相连接，真空管上设置有调压阀；所述的正极接线柱通过引线与正极极片相连接，所述的负极接线柱通过引线与待化成电芯的负极相连接，所述的注液孔通过注液管与电解液相连通。 

进一步，所述的化成槽壳体内的待化成电芯以并联的方式叠放，待化成电芯的正极之间设有正极极片。 

进一步，所述的化成槽壳体上设有温控系统。 

与现有技术相比，本实用新型在化成过程中，采用牺牲正极的方式，为待化成裸电芯提供形成SEI膜的锂源，保留在碳层中的锂保证了负极材料的稳定性，通过本方案，电芯中的正极锂源几乎没有损失，因而提高了首次库伦效率，提高电池能量密度。 

为形成稳定、致密、一致性高的SEI膜，本发明采用相同的化成条件，保证每只化成电芯的温度、气压、充放电电流、电压一致，确保电芯的一致性，采用可控负压化成的方式，调整化成温度，控制化成电流、电压及老化条件等提高SEI膜的稳定性和致密性。 

通过实验表明在相同材料、相同工艺的基础上，通过本发明的化成方法，可使电芯的首次库伦效率达98%以上，能量密度可提高3%以上。 

附图说明

图1，化成槽结构示意图。 

图2，化成槽壳体示意图。 

图3，化成槽盖示意图。 

图中101待化成电芯.102待化成电芯正极.103待化成电芯负极.104待化成电芯负极引线.105正极极片.106引线.107温控系统.108化成槽壳体.109化成槽.201注液孔.202气压控制管.203化成槽盖.204正极接线柱.205负极接线柱.206注液管.301净化系统.302制氨系统接口.303调压阀.304真空泵.305真空管。