[发明专利]一种用电解液浸润软包装锂电池电芯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用电解液浸润软包装锂电池电芯的方法，具体而言，本发明涉及通过反复加压和撑开电芯的方法以加速电解液浸润的方法。

背景技术

锂离子二次电池具有能量密度高、体积小、放电平台特性佳、循环寿命长、无记忆效应且绿色无污染等特点，在电子产品、电动工具、新能源汽车和储能电站方面有着广阔的应用前景。

锂离子电池的生产过程包括制浆、涂布、压延、分条、裁片、叠片、极耳焊接、热封、注液、电解液含浸、化成分容等。其中，电解液含浸在锂电池生产的诸多工序中耗费时间最长，充分的静置既可以保证电解液在电极表面进行彻底的微反应，形成牢固的SEI膜，避免大基团嵌入电极内部造成活性物质脱落、电池容量跳水，保证电池的循环寿命，又能全面润湿电极表面，减小电极无效面积，提高电池容量。目前，工厂通常通过将注液完成后的电池敞口放置于干燥房内静置24小时以上。由于锂电池单体电压高，采用无水电解液，因此生产环节，特别是从加液步骤开始要求特别严格的干燥环境，而加液、浸润工序使用的干燥房的运营维护成本极高，长时间的静置浪费大量资源，降低生产效率。

为了提高生产效率、改善产品质量，开发一种新型的电解液浸润静置工艺势在必行。

CN103872381A涉及一种动力电池的注液静置方法，其中对比了两种方法：1.电解液注液后在干燥空气的车间进行静置12-24小时，该种方法电极或隔膜对电解液的虹吸作用并不理想，造成电解液浸润速度慢、生产效率低且制作电池内阻高、循环寿命差；2.电池进行部分电解液注入后放入恒温静置箱中，对动力电池进行三次抽真空和三次加压强，各次抽真空或加压强后均静置一定时间，随后将动力电池泄压至常压进入后续工序。该方法针对的是具有坚硬外壳的方形电池，并强调注入部分电解液，通过上述方法，未被 吸收的电解液液面以上部分的电芯在抽真空或加压强的循环过程中很难浸润。

CN103811712A涉及一种动力软包锂电池注液预封口的自动化生产线，其中公布了动力电池电解液注液后直接抽真空、预封，然后进入静置阶段。在该工艺中，注液完成后一次抽真空、预封存在两个问题：1.一次抽真空造成未被吸收的电解液分布不均；2.电芯注液后电解液与电极接触的过程中会发生化学反应产生气体，从而解除了一次抽真空对电芯压紧的力或者破坏真空度，真空失效影响电极和隔膜的虹吸效果，降低电解液浸润效率。

因此，仍需要一种简单有效的方法提高电解液浸润的效率和效果。

发明内容

技术问题：

本发明针对电解液浸润过程中由于虹吸效果差和未被浸润吸收的电解液液面低而造成的浸润困难的问题，提出了一种解决途径，即通过对注液后的电芯施加外力或抽真空的手段以减小电芯各部件之间的距离，通过提高液面、改善电极片与隔膜之间的虹吸作用来加快电解液的浸润速度。

技术方案

电芯在注液时不能过量注入电解液，即，注液的量与电极吸附的电解液的量应当相等，电解液在电芯内部电极与隔膜层之间存在类毛细现象，假设隔膜与电极层间距为d，电解液与电极和隔膜之间的接触角为θ，电解液密度为ρ，表面张力系数为σ，重力加速度为g，则电解液在隔膜与电极之间可以上升的高度(k是公式系数)。由此可见，减小隔膜与电极层间距d可以提高h，从而改善电解液浸润效果。

通常，电芯具有许多层，在浸润时，电解液从外向内浸润，外部浸润后，内部未浸润的干燥部分即相当于液面下的气泡。对于液面下的气泡存在以下受力平衡：若对电芯施加外力p，则气泡的受力平衡变为

外力p变大时，气泡的直接R变小的同时p_g变大；

外力p变小时，气泡的直接R变大的同时p_g变小；

当外力p变化幅度较大或者反复变化的时候，气泡破裂的可能性大大增加，从而通过施加外力驱逐电芯内部的气泡，改善浸润效果。

基于上述两种原理，为了改善电解液在电芯内部的浸润效果，本发明采取了以下技术方案：

一种用电解液浸润软包装锂电池电芯的方法，该方法包括以下步骤：

A.向软包装的锂电池电芯注液；

B.通过施加反向朝外的力，拉开或撑起所述电芯的铝塑膜3-10mm，静置5-60分钟；

C.向电芯施加朝电芯内部的力，将电芯压紧并静置5-60分钟，该力对电芯的压强为0.5-400KPa；

D.重复B-C步骤n次，每次的步骤C中的挤压电芯的力产生的压强和静置时间可以各自独立地相同或不同；其中，n为2-10；

E.将电芯抽真空预封，再静置1-10h；