一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺，包括以下步骤：电池上料、短路检测、一次注液、高温静置、开口预化成、高温老化、二次注液和封口，所述一次注液采用真空、加压交替的方式循环进行一次注液；所述二次注液采用变量注液，通过该注液工艺可有效解决端面焊圆柱锂离子电池电解液难以渗入卷芯内部的难题，同时提高注液的合格率及注液的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺。
技术介绍
随着技术的发展，高能量密度的锂离子电池的应用越来越广泛。锂离子电池根据工作环境的不同可设计成不同的形状，如方形、圆柱形等，在所有形状的电池结构中，圆柱形结构的电池体积是最小的，相应的体积能量密度是最大的，并且圆柱锂离子电池还具有散热快，各个方向受到压力均匀等优点，因此圆柱锂离子电池得到的应用也是最广泛的。注液是制造圆柱锂离子电池的关键工序，电解液量对于电池容量、循环性能、内阻等均有重要影响。一般来说，电解液量太多，电池易渗漏，可能使安全阀打开，造成电解液报废；而电解液量太少，会降低电池容量，且易引起电池爆炸。随着圆柱电池向大容量、大功率方向发展，电池壳体内的空间逐渐变小，卷芯中的活性物质压实密度越来越大，使得注液时不容易彻底渗透电极片，从而降低生产效率和注液合格率，最终导致电池循环寿命受到极大的影响。现有的注液方法主要是采用负压倒吸式注液，即在电池内部形成负压，用管路将电池盒与电解液连接，使得电池内部与电解液所在空间之间形成压差，利用压差使电解液自动吸入到电池盒内部，完成自动注液，但注液后电池内部的电解液吸收效果并不理想，且效率较低，还容易出现电池鼓胀的问题。此外，目前的锂离子电池生产商为节省工艺操作时间，普遍使用一次注液，并不考虑电解液过量及少量对电芯的寿命影响；即使采用二次注液通常只是在一次注液的基础上，分步完成注液，并没有考虑因电芯化成或其他工序造成的部分电解液挥发或随产气排出的电解液损失。端面焊圆柱锂离子电池即卷绕后的全极耳电芯，经过揉平工艺使电芯两端外露的正、负极空白集流体表面形成密实、小缝隙的平面结构，在该平面结构上焊接集流盘后经极耳整形、合盖、周边焊等工序制成。此类电池若采用常规的注液工艺进行注液，因密实且小缝隙的端面结构使得电解液更难以渗入卷芯内部，降低了注液效率及注液的均匀性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术有必要提供一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺，采用真空、加压交替循环进行一次等压注液，配合二次变量注液，可提高注液的效率和注液的一致性，以解决上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺，包括以下步骤：电池上料、短路检测、一次注液、高温静置、开口预化成、高温老化、二次注液和封口，所述一次注液的具体步骤为：对短路检测合格后的电池扫码、称重，重量记为m1；依次进行对孔、注液杯与电池注液孔连接的密封性测试，将测试合格的电池放置于封闭装置内，并采用真空、加压交替的方式循环进行一次注液，一次注液后对电池称重，重量记为m2，同时将两次称重结果与电池码绑定并保存；所述二次注液的具体步骤为：对电压测试合格的电池进行电芯扫码后、称重，重量记为m3，对孔后，调取所述一次注液中保存的称重数据m1和m2，得到二次注液量m4＝m-(m3-m1)，完成二次变量注液，其中,m为电池总保液量，注液后对电芯称重，重量记为m5。进一步的，所述短路检测采用脉冲式，检测参数为电压200～400V，时间0.1～0.5s，Vd1：5％～15％，Vd2：15％～30％。进一步的，所述一次注液步骤中加入的电解液量为电池总保液量m的50％-95％。进一步的，所述真空、加压交替的方式循环进行一次注液的具体步骤为：S1、第一次抽真空保持5-20s后，第二次抽真空保持30-100s；S2、关闭真空加高压并保持200-500s；S3、步骤S1-S2重复3-8次；S4、步骤S3后保持真空10-50s后，真空泄压10-50s。优选的，所述第一次抽真空的真空度为-50～-80kPa，所述第二次抽真空的真空度为-80～-100kPa。优选的，步骤S2中，所述高压的压力源为0.5-1.0MPa的氮气。进一步的，所述一次注液后称重还包括将重量不合格电池转移至离线变量补液或挤液区域进行补液或挤液的步骤。进一步的，所述将重量不合格电池转移至离线变量补液或挤液区域进行补液或挤液的具体步骤为：将重量不合格电池转移至离线变量补液或挤液区域后，通过扫码确定不合格电池种类后，对注液量多的电池挤出多余电解液，对注液量少的电池进行补液、静置后，正常流转。进一步的，所述开口预化成为预充10％-20％的SOC；所述开口预化成后还包括电压异常筛选的步骤，所述电压异常筛选中电压测试要求≥3.20V。进一步的，所述二次注液步骤中，注液后对电芯称重为电芯全称重，需满足一次注液与二次注液总的保液量为m±1g。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：通过采用真空、加压交替进行静置的一次注液，使得电池内部、外部压力保持平衡，不会对电池造成膨胀、变形、破坏防爆膜等缺陷，同时与高温静置及开口预充电工艺相结合，进一步加速电解液的浸润吸收；另外，圆柱锂离子电池经高温静置、预充电过程后，存在因化成喷液、高温静置带来的电解液损失，不同电池消耗的电解液量也不同，通过二次变量注液能够使不同的圆柱锂离子电池内部的电解液重量一致，从而提高端面焊圆柱锂离子电池的一致性。通过本专利技术提供的注液工艺，能有效解决端面焊圆柱锂离子电池电解液难以渗入卷芯内部的难题，同时提高注液的合格率及注液的一致性。附图说明图1为本专利技术中端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺详细流程框图；图2为本专利技术中端面焊圆柱型锂离子电池的端面结构示意图；图3为本专利技术一较佳实施方式中高温静置30h后拆解卷芯浸润效果图，其中，图3(a)为实施例浸润效果图，图3(b)为对比例浸润效果图。图中：端面10、正极耳41、负极耳42、极片43、未浸润区域44。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将结合具体的实施例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术公开了一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺，包括以下步骤：电池上料、短路检测、一次注液、高温静置、开口预化成、高温老化、二次注液和封口。其中，所述的电池上料、短路检测、高温静置、开口预化成、高温老化和封口工艺均为本领域中的常规工艺，可以不做具体的限定，其参数等可根据本领域的经验值进行调整。具体的，本专利技术的一些实施方式中，所述电池上料指的是将烘烤后的电池运输至注液上料区；所述短路检测可以选择脉冲式，采用脉冲式短路测试仪进行检测，优选的，检测参数为电压200～400V，时间0.1～0.5s，Vd1：5％～15％，Vd2：15％～30％，更优选的，在本专利技术的一些实施方式中，电压300V，时间0.2s，Vd本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺，包括以下步骤：电池上料、短路检测、一次注液、高温静置、开口预化成、高温老化、二次注液和封口，其特征在于，所述一次注液的具体步骤为：对短路检测合格后的电池扫码、称重，重量记为m1；依次进行对孔、注液杯与电池注液孔连接的密封性测试，将测试合格的电池放置于封闭装置内，并采用真空、加压交替的方式循环进行一次注液，一次注液后对电池称重，重量记为m2，同时将两次称重结果与电池码绑定并保存；/n所述二次注液的具体步骤为：对电压测试合格的电池进行电芯扫码后、称重，重量记为m3，对孔后，调取所述一次注液中保存的称重数据m1和m2，得到二次注液量m4＝m-(m3-m1)，完成二次变量注液，其中,m为电池总保液量，注液后对电芯称重，重量记为m5。/n

【技术特征摘要】
1.一种端面焊圆柱型锂离子电池的注液工艺，包括以下步骤：电池上料、短路检测、一次注液、高温静置、开口预化成、高温老化、二次注液和封口，其特征在于，所述一次注液的具体步骤为：对短路检测合格后的电池扫码、称重，重量记为m1；依次进行对孔、注液杯与电池注液孔连接的密封性测试，将测试合格的电池放置于封闭装置内，并采用真空、加压交替的方式循环进行一次注液，一次注液后对电池称重，重量记为m2，同时将两次称重结果与电池码绑定并保存；
所述二次注液的具体步骤为：对电压测试合格的电池进行电芯扫码后、称重，重量记为m3，对孔后，调取所述一次注液中保存的称重数据m1和m2，得到二次注液量m4＝m-(m3-m1)，完成二次变量注液，其中,m为电池总保液量，注液后对电芯称重，重量记为m5。


2.如权利要求1所述的注液工艺，其特征在于，所述短路检测采用脉冲式，检测参数为电压200～400V，时间0.1～0.5s，Vd1：5％～15％，Vd2：15％～30％。


3.如权利要求1所述的注液工艺，其特征在于，所述一次注液步骤中加入的电解液量为电池总保液量m的50％-95％。


4.如权利要求1所述的注液工艺，其特征在于，所述真空、加压交替的方式循环进行一次注液的具体步骤为：
S1、第一次抽真空保持5-20s后，第二次抽真空保持30-100s；
S2、关闭真空加高压并保持2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王倩，张磊，杨庆锁，袁超，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34