一种锂电池水含量在线检测的方法以及烘烤装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锂电池水含量在线检测的方法，包括如下步骤：通过烤箱内部的传感器，检测烤箱内部的温度、湿度和压力，并与水分检测仪连接；将电芯的质量、初含水率以及目标含水率输入到烤箱设备中；设定出初步的烘烤温度和时间，并将电芯放入到烤箱内部，加热至目标温度，烘烤一段时间；对烤箱进行抽真空，保持烤箱恒定真空度、温度，烘烤1至3小时；向烤箱通入干燥氮气，使烤箱卸真空至常压，保持通氮气时间2min～3min；当氮气与烤箱内部水蒸气充分混合后，将混合气体排出，直至电芯中剩余含水率小于目标含水率，将电芯取出；本发明专利技术实时测量烤箱内部的湿度、温度和压力，并建立与锂电池水含量的因果模型，从而提高一致性和合格率。从而提高一致性和合格率。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池水含量在线检测的方法以及烘烤装置


[0001]本专利技术属于锂电池制备
，特别涉及一种锂电池水含量在线检测的方法以及烘烤装置。

技术介绍

[0002]锂电池制程三大关键因素，水分、粉尘、时效；其中锂电池制程中的水分控制尤为重要，水分容易导致电池内阻增大、容量低、循环变差、电性能变差，直接影响电池性能发挥。电芯注液前的烘烤工序是控制电池水分的关键过程，研究如何提高烘烤效率，降低电芯水分，成为锂电生产厂家密切关注的问题。
[0003]锂电池的制造过程中，为了保证锂电池质量的一致性和稳定性，在注液前需要通过烘烤工艺，把锂电池放置在密封箱里进行烘烤，使锂电池的水含量保持在合理范围，因为过多的水含量会使锂电池性能下降，而过少的水含量会使锂电池不能形成有效的SEI膜；另一方面，由于烘烤过程是在密封和真空的环境下进行，现有的技术不能直接监控锂电池的含水量，使整个烘烤过程处于黑盒状态，只能靠反复试验的经验才能把握烘烤的温度和结束时间，也难以进行工艺的改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种锂电池水含量在线检测的方法以及烘烤装置；该方法基于动态测量烤箱内部气体的湿度、温度和压力，建立湿度等数据与锂电池水含量的因果模型，能够实现锂电池水含量实时、精确的动态估算；从而提高烘烤后锂电池的一致性和合格率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种锂电池水含量在线检测的方法，包括如下步骤：
[0006]步骤S1：通过固定在烤箱内部的传感器，用于检测烤箱内部的温度、湿度和压力，所述传感器与水分检测仪连接，将电芯的质量，初含水率以及目标含水率输入到烤箱设备中；
[0007]步骤S2：设定出初步的烘烤温度和时间，并将电芯放入到烤箱内部，关闭烤箱门，开机加热至目标温度，烘烤一段时间；
[0008]步骤S3：打开真空泵，对烤箱进行抽真空，真空压力至0.5Kpa以下；保持烤箱恒定真空度、温度，烘烤1至3小时；
[0009]步骤S4：向烤箱通入干燥氮气，使烤箱卸真空至常压，保持通氮气时间2min～3min；当氮气与烤箱内部水蒸气充分混合后，将混合气体排出，并计算出算出空气中水蒸气含量和电芯中剩余含水率；
[0010]步骤S5：重复步骤S3和步骤S4，直至电芯中剩余含水率小于目标含水率，停机，将电芯从烤箱中取出。
[0011]作为优选的，所述步骤S1中，所述烤箱内部的传感器，在烤箱启动前检测出环境温
度、环境湿度和环境压力。
[0012]作为优选的，所述步骤S1中，所述电芯含水率采用公式一进行计算；
[0013]电芯含水率h＝m
w
/m
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式一)
[0014]h为电芯含水率，单位为kg/kg，即h＝106*PPM，PPM单位为mg/kg；m
w
为电芯的含水量，单位kg；m
s
为电芯总重量(包括水分)，单位为kg。
[0015]作为优选的，所述步骤S2中，所述烤箱打开，将电芯放入到烤箱内部的过程中，外部空气进入烤箱内部需要分别计算出空气含水量H和饱和空气含水量H0；
[0016]空气含水量H＝0.622*p
w
/p
‑
p
w
ꢀꢀꢀꢀ
(公式二)
[0017]H为空气含水量，单位为kg/kg；p
w
为空气中水蒸气分压，单位为MPa；p为空气压力，单位为MPa；
[0018]饱和空气含水量H0＝0.622*p
s
/p
‑
p
s
ꢀꢀꢀꢀ
(公式三)
[0019]H0为饱和空气含水量，单位为kg/kg；ps为空气中饱和水蒸气分压，单位为MPa；p为空气压力，单位为MPa。
[0020]作为优选的，所述饱和蒸汽压与温度的关系lnp
s
＝9.3876
‑
3826.36/T
‑
45.47(公式四)；
[0021]标况下湿空气体积V
h,0
＝m
g
*v
h,0
ꢀꢀꢀꢀ
(公式五)
[0022]V
h,0
为标况下湿空气体积，单位为m3；m
g
为干空气质量，单位为kg；v
h,0
为标况下湿空气的比容，单位为m3/kg；
[0023]理想气体标准状态换算pV/T＝p0V0/T0ꢀꢀꢀꢀ
(公式六)
[0024]下标0为标准状态，即p0为0.101325MPa，T0为273.15K；
[0025]湿空气的比容v
h,0
＝0.773+1.244*H
ꢀꢀꢀꢀ
(公式七)
[0026]标准状态下干空气的比容为0.773m3/kg，水蒸气的比容为1.244m3/kg。
[0027]作为优选的，通过公式五、公式六和公式七可以推出：
[0028]实际体积V
h
＝m
g
*v
h
ꢀꢀꢀ
(公式八)
[0029]V
h
为内腔体积，单位为m3；
[0030]空气含水量H＝m
w
/m
g
ꢀꢀꢀ
(公式九)
[0031]m
w
为空气的含水量，单位kg。
[0032]作为优选的，通过公式一、公式二和公式三，以及测量得到的温度和压强，推导出空气含水量H，V可以通过测量获得，由此便可以计算出烤箱每个工作过程中的水蒸气质量，并由此计算出电芯中剩余的含水量。
[0033]本专利技术还提供了一种烘烤装置，包括用于烘烤电芯的烤箱，所述烤箱内部固定装设有用于检测烤箱内部的温度、湿度和压力的传感器，所述传感器与水分检测仪连接，所述水分检测仪与检测电脑连接，并将检测得到的数据输入到检测电脑中，所述检测电脑对检测到的数据进行分析，所述检测电脑存储和运行有上述所述的一种锂电池水含量在线检测的方法。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0035]1、本专利技术将传统的烤箱与水分检测仪连接在一起，并利用传感器实时检测烤箱内部的温度、湿度和压力，并基于检测得到的数据，例如：温度、湿度、压力等建立与锂电池含水量相关的数学模型，即可以通过测量的数据直接计算出锂电池的含水量。
[0036]2、本专利技术实时监测烤箱内部的温度，湿度和压力，随时掌握锂电池的含水量，从而可以随时调整烤箱内的温度以及烘烤时间；借此可以大大提升烘烤效率，减少烘烤时间和能源消耗，有助于提高电芯含水量的一致性，降低由于烘烤时间过长导致电芯损坏的概率。
具体实施方式
[0037]下面对本专利技术本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本实施方式是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池水含量在线检测的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：通过固定在烤箱内部的传感器，用于检测烤箱内部的温度、湿度和压力，所述传感器与水分检测仪连接，将电芯的质量，初含水率以及目标含水率输入到烤箱设备中；步骤S2：设定出初步的烘烤温度和时间，并将电芯放入到烤箱内部，关闭烤箱门，开机加热至目标温度，烘烤一段时间；步骤S3：打开真空泵，对烤箱进行抽真空，真空压力至0.5Kpa以下；保持烤箱恒定真空度、温度，烘烤1至3小时；步骤S4：向烤箱通入干燥氮气，使烤箱卸真空至常压，保持通氮气时间2min～3min；当氮气与烤箱内部水蒸气充分混合后，将混合气体排出，并计算出算出空气中水蒸气含量和电芯中剩余含水率；步骤S5：重复步骤S3和步骤S4，直至电芯中剩余含水率小于目标含水率，停机，将电芯从烤箱中取出。2.根据权利要求1所述的一种锂电池水含量在线检测的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述烤箱内部的传感器，在烤箱启动前检测出环境温度、环境湿度和环境压力。3.根据权利要求1所述的一种锂电池水含量在线检测的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述电芯含水率采用公式一进行计算；电芯含水率h＝m
w
/m
s
ꢀꢀꢀꢀ
(公式一)h为电芯含水率，单位为kg/kg，即h＝106*PPM，PPM单位为mg/kg；m
w
为电芯的含水量，单位kg；m
s
为电芯总重量(包括水分)，单位为kg。4.根据权利要求3所述的一种锂电池水含量在线检测的方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述烤箱打开，将电芯放入到烤箱内部的过程中，外部空气进入烤箱内部需要分别计算出空气含水量H和饱和空气含水量H0；空气含水量H＝0.622*p
w
/p
‑
p
w
ꢀꢀꢀꢀ
(公式二)H为空气含水量，单位为kg/kg；p
w
为空气中水蒸气分压，单位为MPa；p为空气压力，单位为MPa；饱和空气含水量H0＝0.622*p
s
/p
‑
p
s
ꢀꢀꢀꢀ
(公式三)H0为饱和空气含水量，单位为kg/kg；p
s
为空气中饱和水蒸气分压，单位为MPa；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张扬友，韩东志，张坤鹏，冯英伟，谷赛辉，陈佳彬，祖向军，荣青，王刚，王银华，
申请(专利权)人：天永锂电科技东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：