用于老化的袋式锂离子电池的再生方法和装置制造方法及图纸

一实施方式包括一种方法，该方法包括使用连接到一个或多个用于再生失效或老化袋式锂离子电池的袋的歧管。

【技术实现步骤摘要】

本文所涉及的
包括老化的袋(pouch)式锂离子电池的再生和再利用。
技术介绍
锂离子电池是一种可重复充电的电池，其中锂离子在负极和正极之间移动。锂离 子电池通常用于消费电子产品。除了用于消费电子产品之外，锂离子电池由于它们的高能 量密度而越来越多地应用在国防、汽车、以及航空方面。W004]图1示出了可应用于汽车的 传统锂离子电池10的水平投影图，其包括电极组件12和可形成带有用于接收所述电极组 件12的内部区域16的袋14。电极组件12和袋14的部件是基本部件的示例说明，而不是 以合适的定向或比例来进行描述的。电极组件12可包括第一电极板20、第二电极板30和隔板40，该隔板40布置在第 一电极板20和第二电极板30之间以防止第一电极板20和第二电极板30之间短路，并且 只允许锂离子通过它。电极组件12可通过将第一电极板20、隔板40和第二电极板30缠绕 成软卷(jelly roll)型结构而形成。可选地，如图1所示，第一电极板20、隔板40和第二 电极板30可相继地堆叠形成叠层结构。第一电极板20可以是阴极，第二电极板30可以是 阳极，而相反的布置也是可以接受的。在袋14密封之前，将液体电解质45引入袋14的内 部区域16中。电气连接到电极组件10的相应的电极板20、30的正极凸耳50和负极凸耳52可 安装成使它们的预定长度暴露在盒袋14(case pouch)外部。所述凸耳50和52的与盒袋 14接触的一部分可用绝缘带(未示出)包住。正极20可通过用正极活性材料涂布在一带状金属板上例如正极集流体而形成。 在一个典型的实施方式中，所述金属板可由铝膜构成，正极活性材料由作为主要成分的锂 基氧化物、粘结剂和导电性材料形成。正极20可电气连接到正极凸耳50并用绝缘带(未 示出)包住。负极30可通过用负极活性材料涂布在一带状金属板上例如负极集流体而形成。 所述金属板可由铜膜构成，负极活性材料可由作为主要成分的碳材料、粘结剂和导电性材 料形成。负极30可电气连接到负极凸耳52并用绝缘带(未示出)包住。隔板40可由聚乙烯膜、聚丙烯膜、或其组合物构成。隔板40可比正极20和负极 30形成得更宽以防止正极20与负极30之间短路。液体电解质45可包括固体锂盐电解质例如LIPF6、LIBF4、或LICIO4，和有机溶齐[J， 例如碳酸盐。液体电解质45产生锂离子，其在电池10使电流通过外部电路时充当负极30 与正极20之间的载体。袋14可由各种柔性的且可热密封的材料形成，这样就没有空气和水蒸气可以进 入。袋14可为由铝和塑料组成的叠层材料。正极20和负极30均是锂能够从其中移入和移出的材料。当电池单元放电时，锂 从负极20提取并进入正极30。当电池单元充电时，出现相反的过程锂从正极30提取并 进入负极20。
技术实现思路
一个示例性的实施例包括用于再生袋式锂离子电池的方法，所述方法包括提供至 少一个通过第一管可密封地连接到第一歧管的袋，所述至少一个袋包含第一电解质和电极 组件，所述至少一个袋可密封地连接以与外部环境隔离；将溶剂引入所述第一歧管和所述 至少一个袋中，以处理包含在所述至少一个袋中的相应的电极组件；将所述溶剂的大部分 从所述至少一个袋排出；将第二电解质引入所述第一歧管和所述至少一个袋；以及，密封 所述袋以与所述外部环境隔离。另外的示例性实施例从下文所提供的详细描述中将变得很明显。应当理解的是， 当给出示例性实施例时，详细描述和具体实施例只是以举例说明为目的，并非要限制本发 明的范围。附图说明以下对实施方式的描述实际上只是示例性(说明性)的，决不是要限制本专利技术、及 其应用或使用。图1是依照
技术介绍
的锂离子电池的透视图。图2A是根据一个示例性实施方式的可用于再生一个或多个锂离子电池的电解质 歧管的顶视图。图2B是根据一个示例性实施方式的可用于再生一个或多个锂离子电池的电解质 歧管的正视图。图3示出了根据一个典型实施方式的用于再生锂离子电池的逻辑流程图。 具体实施例方式以下对实施方式的描述实际上只是示例性(说明性)的，决不是要限制本专利技术、及 其应用或使用。在这里典型实施方式给出了用于再生袋式锂离子电池的方法，包括之前图1所描 述传统锂离子电池10。这样，在这里所述方法将结合再生一个或多个传统袋式锂离子电池 进行描述，其可包括如图1所示的袋式锂离子电池10。另外，在这里所描述的方法也可用于 再生其他方形(prismatic)锂离子电池，而袋式锂离子电池是包含在方形锂离子电池中的 一个子集(subset)。在如图1所描述的锂离子电池10运行的过程中，液体电解质45的一部分可分解 成构成在阴极30和/或阳极20表面上的固体电解质界面(SEI)层例如55的锂盐和其他 聚合材料，包括固体电解质盐。所述SEI层55，包括在电极上的从液体电解质45中析出的 氟化锂(LiF)，被认为有害地影响锂离子的导电性能，其可导致电池功率和容量的损耗。在锰基阳极的情况下，另一种老化模式是在碳阴极上锰(代替SEI)的沉积。可使 用合适的溶剂为电池移除锰或其他污染物，以类似的方式移除SEI以再生所述电池，这将5从典型实施方式的如下描述中得到理解。与SEI层相关的功率和容量损耗，以及液体电解质的分解，被认为是至少部分可 逆的，并且已经发现低功率和低容量电池可通过逆转与SEI层相关的影响和/或通过液体 电解质的分解能够恢复至少一部分功率和容量以进一步使用。从而，在这里描述的典型方法和装置可用于再生一个或多个例如在图1中所描述 的袋式锂离子电池。在优选的示例性方法中，可选择将溶剂引入袋的内部区域中，溶剂在其中保持与 电池电极接触足够的时间，使得包括氟化锂(LiF)和其他有害物质的SEI层的一部分基本 移除。所述溶剂可首先加热至提高的温度以促进SEI层移除而不破坏电池的成分。在下述优选的示例性方法中，所选择的溶剂可包括碳酸盐溶剂，其可被加热并被 引入歧管和相应的袋中以接触电池电极。例如，溶剂可被加热到约50°C至约100°C的温度， 或约80°C至约100°C的温度，并且在袋中保持约1分钟至约60分钟、或约10分钟至约30 分钟。可使用的示例性碳酸盐溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸乙酯、碳酸甲酯、碳酸 丙烯酯、碳酸二甲酯、及其混合物。在一个示例性实施方式中，参考图2A，一个或多个袋，例如所示的14A、14B、14C， 其中每个袋包括电极组件，例如图1所示的电极组件12。所提供的一个或多个袋包括至少 两个管，例如模制成型(molded-in)的管16A和16B，于是在保持电解质与外部环境隔离的 同时，每个管适于向相关联的歧管例如30A和30B中引入电解质和/或从相关联的歧管中 提取电解质。所述袋，例如14A、14B、14C可以是用于传统袋式锂离子电池的传统袋，并可由 各种材料形成，所述材料优选是柔性的且可热密封的，并且不受包括水蒸气在内的外部环 境的影响。例如，袋可由包括金属箔的可成型(可模制)的叠层材料形成，例如，本领域公知 的铝和塑料，其中在制造过程中将所述管模制到袋结构并且成为所述袋结构的一部分。可 以理解的是，所述管，例如16A和16B也可在与模制成型的制造工序分离的工序中密封在所 述袋里，例如在制造袋之后通过热熔融、焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于再生袋式锂离子电池的方法，包括：提供至少一个通过第一管可密封地连接到第一歧管的袋，所述至少一个袋包含第一电解质和电极组件，所述至少一个袋可密封地连接以与外部环境隔离；将溶剂引入所述第一歧管和所述至少一个袋中，以处理包含在所述至少一个袋中的各自的电极组件；将所述溶剂的大部分从所述至少一个袋排出；将第二电解质引入所述第一歧管和所述至少一个袋；以及，密封所述袋以与所述外部环境隔离。

【技术特征摘要】
US 2008-11-19 61/116076;US 2009-10-30 12/609375一种用于再生袋式锂离子电池的方法，包括提供至少一个通过第一管可密封地连接到第一歧管的袋，所述至少一个袋包含第一电解质和电极组件，所述至少一个袋可密封地连接以与外部环境隔离；将溶剂引入所述第一歧管和所述至少一个袋中，以处理包含在所述至少一个袋中的各自的电极组件；将所述溶剂的大部分从所述至少一个袋排出；将第二电解质引入所述第一歧管和所述至少一个袋；以及，密封所述袋以与所述外部环境隔离。2.权利要求1的所述方法，进一步包括提供所述至少一个袋，其与外部环境隔离地通 过第二管可密封地连接到第二歧管。3.权利要求1的所述方法，其中所述第一管预成型在所述至少一个袋中。4.权利要求1的所述方法，其中所述第一管可密封地预成型在所述第一歧管中。5.权利要求2的所述方法，其中所述第二管可密封地预成型在所述至少一个袋中。6.权利要求2的所述方法，其中所述第一管可密封地预成型在所述第二歧管中。7.权利要求1的所述方法，其中所述第一歧管适于可密封地连接到至少另一歧管以构 成一更大尺寸的歧管。8.权利要求1的所述方法，其中所述第一歧管可密封地连接到包括所述溶剂的第一流 体源和包括所述第二电解质的第二流体源。9.权利要求2的所述方法，其中所述第二歧管可密封地连接到适于接收激发 (exciting)所述至少一个袋和所述流体排出歧管的流体的流体容器。10.权利要求1的所述方法，其中所述第一歧管可密封地连接到所述至少一个袋，以借 助于正压力和负压力的至少一个使流体从所述至少一个袋和所述第一歧管进入和/或排 出ο11.权利要求2的所述方法，其中所述第二歧管连接到所述至少一个袋，以借助于正压 力和负压力的至少一个使流体从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：SJ哈里斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]