[发明专利]一种低膨胀锂离子电池的制备工艺

说明书

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种低膨胀锂离子电池的制备工艺。本发明低膨胀锂离子电池的制备工艺，包括步骤：(1)将多壁碳纳米管、碳黑、石墨烯、无水乙醇、碳酸锂混合制备成浆料，通过凹版印刷将浆料涂覆在多孔硅碳负极极片表面，干燥后在多孔硅碳负极极片表面形成气体扩散层，气体扩散层上均匀分布有孔状结构；(2)将表面附着气体扩散层的多孔硅碳负极极片与正极极片装配成锂离子电池；(3)将锂离子电池经烘烤、真空注液、预充电后进行化成工序，化成过程中向锂离子电池内两次充入氮气，采用分段式化成，在锂电池充至不同电量时通过负压将电池内气体抽出。本发明能够有效地排出锂离子电池内的气体，降低成品锂离子电池的膨胀率。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种低膨胀锂离子电池的制备工艺。

背景技术

锂离子电池是目前普遍认为最具优势的二次电池，具有比能量高，无记忆效应，循环寿命长等特点，广泛应用于电动汽车、航空航天等领域；锂离子电池生产制造过程中，需要经过烘烤、注液、老化、化成等工序，完成锂离子电池的激活。锂离子电池化成之后的成品电池常易出现鼓胀，主要原因可能有两种：一种是由于电极极片厚度变化导致，另一种是由于电池产气引起鼓胀。黄丽^[1]进行了聚合物锂离子电池不同化成电压下产生气体的研究，研究发现化成初期形成SEI膜的过程中会产生较多气体，气体的成分主要为氢气、二氧化碳、乙烯及烷烃类。

目前一般采用负压抽取的方式将锂离子电池的化成过程中产生的气体排出，但由于气体的量较小且分布不均匀，负压抽取的方式不能将电池内的气体完全排出，导致成品电池出现鼓胀现象。

为了消除电池的鼓胀现象，授权公告号为CN208596741U的中国实用新型专利公开了一种具有气体吸附功能的锂电隔膜，通过在锂电隔膜上涂覆具有吸附气体功能的绝缘材料，将气体吸附在绝缘材料内。此方法隔膜的孔隙率增大，气体吸附效果差；专利申请公告号为 CN108615946A的中国发明专利申请文件公开了一种高镍三元体系锂离子电池的化成工艺，在注液时通入稀释过的氟气和二氧化硫，在化成过程中，SEI膜中氟化锂和亚硫酸锂等的含量增加，使SEI膜稳定致密，此方法注入的氟气和二氧化硫气味重，且反应效率低，成本较高，同时锂离子电池的空间利用率较大，负压对大部分的气体不易抽出，锂离子电池易出现膨胀。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种低膨胀锂离子电池的化成工艺，能够有效地排出锂离子电池内的气体，降低成品锂离子电池的膨胀率。

为实现上述目的，本发明所设计的低膨胀锂离子电池的制备工艺，包括步骤：

(1)将多壁碳纳米管、碳黑、石墨烯、无水乙醇、碳酸锂混合搅拌均匀制备成浆料，通过凹版印刷将浆料涂覆在多孔硅碳负极极片表面，干燥后在多孔硅碳负极极片表面形成气体扩散层，气体扩散层上均匀分布有孔状结构；

(2)将表面附着气体扩散层的多孔硅碳负极极片与正极极片经过叠片或卷绕、装配成锂离子电池；

(3)将锂离子电池经烘烤、真空注液、预充电后进行化成工序，化成过程中向锂离子电池内充入氮气，通过注入氮气使化成产生的气体在锂离子电池内流动并混合均匀，最后将锂离子电池内的混合气体通过负压抽出。

与现有的锂离子电池的制备工艺相比，本发明在多孔硅碳负极极片表面涂覆一层气体扩散层，气体扩散层有利于化成产生气体的传输，增大了化成产生气体的扩散传质，同时在化成过程中充入氮气，氮气的充入气流带动气体的流动，使化成产生气体和氮气充分混合，通过负压即可将电池内的气体完全排出。

作为优选方案，所述气体扩散层的组成成分和重量百分比为，多壁碳纳米管15～30％、碳黑10～20％、石墨烯3～15％、碳酸锂2～5％、无水乙醇50～60％。

作为优选方案，所述气体扩散层的厚度为1～4um，所述气体扩散层上的孔径为10～20um。