[发明专利]一种高效率锂离子电池制备工艺

说明书

本发明公开了一种高效率锂离子电池制备工艺，电芯在卷绕完成后与盖板及正负极柱连接后，制得半成品A，将半成品流转至烘烤工序；在一定压力下烘烤，电芯水分含量降低至200PPM以内，将极片电芯直接泡在过量电解液内静置，制得半成品B；由于电解液充足，极片浸润电解液时间大幅减少，经过6H～12H静置后，进入化成工序，所述化成工序无需抽负压，直接上夹板夹紧电芯，制得半成品C；夹持一定时间后，分容制得半成品D；除去夹板，对电芯包膜入壳，而后激光焊接密封，制得成品。本发明提供的电芯制备方法可以缩短电芯烘烤的时间，且无需注液，在不影响电池容量的情况下，极大提高了电芯生产效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体为一种高效率锂离子电池制备工艺。

背景技术

随电芯能量密度的提升，单体电芯越做越大，不可避免导致电芯厚度增加，目前市面上方形铝壳电芯最大厚度可达到100mm，而单体电芯厚度增加意味着内部电芯厚度增加，而带来一系列问题：1、单体电芯做大后，水分从电芯内部烘烤去除的效率大幅降低，需延长烘烤时间，导致生产效率降低；2、电解液在电芯内部浸润速率降低，同样降低生产速率；3、对于卷绕型电芯，电芯越大，极片越长，在充放电过程中极片的膨胀导致内部极片受隔膜挤压存在严重褶皱，严重影响电芯容量发挥和循环寿命，同时褶皱区域无法正常嵌锂还存在析锂等安全问题。

常规方形铝壳电芯分两种制造工艺，卷绕工艺和叠片工艺，卷绕工艺相对能量密度要优于叠片工艺，故目前市面上针对方形铝壳电芯卷绕工艺应用更加广泛，针对卷绕工艺，通常工艺流程为：1、正负极片和隔膜卷绕成电芯；2、电芯与盖板极柱进行连接并包膜绝缘处理；3、包膜电芯放入铝壳，利用激光焊接将盖板与铝壳密封连接；4、转入烘烤工序，通过注液口去除内部水分后，再通过注液口注液；5、注液后电芯经过一段时间静置，待电解液浸润充分后进入化成工序；6、化成结束后将注液口密封并进行分容，上述流程中，电芯烘烤去除的水分仅可通过毫米级注液口去除，电芯越大，水分越难通过注液口排除，通常烘烤时间为6～24H，同样带来的问题是电池越大，注液量同时增加，电解液通过注液口进入电芯内部难度成倍增加，另外，针对方形铝壳电芯，由于铝壳不能随意形变，导致无法对内部电芯进行上夹具整形，仅依靠铝壳本身，在内部存在较大空隙的情况下，无法有效对电芯整形，bensh在后续化成及分容工序下，电芯充电导致极片膨胀达到20％～30％，从而使极片受到隔膜很大的收缩力，在电芯内部极片变形严重，导致内部极片褶皱，且电芯越大，褶皱越严重，褶皱的出现，会导致褶皱区域的析锂，使得容量降低，电性能和安全性能均受到影响。

本发明的目的在于：为了解决现有的卷绕工艺中(1)方形铝壳电芯极片烘烤去除水分时间长，电芯越大，烘烤时间越长，通常时间为6H～24H不等，生产效率低，能耗高；(2)方形铝壳电芯注液时间长，电芯越大，注液时间越长，单个电芯完成注液所需时间15min～60min不等，且同时还需要配合高真空以帮助电解液浸润；(3)电芯经过注液后，还需要长时间静置，通常时间24H～96H，以保证内部极片充分吸收电解液；(4)化成和分容工序下，电芯充电过程中，内部电芯无法上夹具整形，无法抑制极片膨胀导致褶皱情况发生，影响电芯容量、电性能及安全性能的问题，提供一种高效率锂离子电池制备工艺。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效率锂离子电池制备工艺，包括以下步骤：

S1：卷绕后电芯在完成与盖板及正负极柱连接后，制得半成品A，将所述半成品A直接流转至烘烤工序；

S2：在200Pa压力下，烘烤3h，所述半成品A水分含量降低至200PPM以内，后将所述半成品A浸入过量电解液内6～12h，制得半成品B；

S3：浸泡完成后，将所述半成品B静置6～12h，用夹板夹紧所述半成品B，进入化成工序，确保正负极平整接触，化成完成后制得半成品C；

S4：将所述半成品C保持夹板夹持24H～48H，进行分容，制得半成品D；

S5：所述半成品D分容后继续夹持12～24h，夹持压力为0.03～0.3MPa。