一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺。其特征在于注液工艺分两步进行：(1)锂离子电池电芯注液时，首先注入一种能够形成优良SEI膜的电解液，密封静置后化成；(2)电芯化成后，注入余量的另一种低温型电解液或低熔点溶剂，封口即得。本工艺可以解决PC、线性羧酸酯等有利于电池低温性能改善，却不利于SEI膜成膜的溶剂的使用问题，从而提高电池低温性能，同时能够排除电池在充电初期由于电极形成SEI膜时产生的气体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺。
技术介绍
锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层固体电介质膜(SEI膜)。SEI膜是电子绝缘体，却是Li+的优良导体。一方面，SEI膜的形成，消耗了部分锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的首次充放电效率。而且在此过程中产生气体，对电芯性能造成不良影响。很多文献对此提出了消除气体不良影响的多种方法。例如，专利CN101399328A提出一种锂离子电池电芯的两步注液法首次注入预先确定电解液总量的70-90 %，预充电完成后，在真空条件下注入余量的电解液。专利CN1787275A采用底部带有注液孔的圆柱型壳体，封口后从底部注液孔注入定量电解液，小电流预充化成后抽真空，使充电初期形成SEI膜时产生的气体排出，然后根据电池重量进行二次注液。另一方面，SEI膜能在有机电解液中稳定存在，可以阻止溶剂分子直接与电极材料接触，从而避免了溶剂分子的共嵌入对电极材料造成的破坏，因而提高了电极的循环性能和使用寿命。现阶段普遍认为负极表面SEI膜对锂离子电池性能的影响远大于正极表面SEI 膜。电解液与负极石墨材料的相容性很大程度上由形成的SEI膜性能决定。有机电解液中， EC 一般为形成优良稳定SEI膜的必须组分，但EC熔点较高(37°C )，于电池低温性能不利。 因此业界一直想用介电常数相当，且熔点低的PC(-49°C )来取代一部分或者是全部EC，但是PC的还原电位更高，会先共嵌入石墨层，使石墨层间剥离。为了抑制PC对石墨的破坏， 加入PC溶剂的电解液需要同时加入还原电位更高的成膜添加剂，而成膜添加剂的加入一般会导致电池其他性能的降低。除此之外，其他某些低熔点溶剂虽然不会对石墨造成破坏， 但对形成优良稳定的SEI膜不利。怎样解决成膜性能虽然不好，但有利于提高电池低温性能的溶剂的使用问题，而又不至于引起电池其他性能损失，是业界研究的热点之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种解决成膜性能虽然不好，却有利于提高电池低温性能的低温型锂离子电池芯的注液工艺，提高电池的低温性能，并且与此同时排出SEI膜形成时所产生的气体。本专利技术提供一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺，包括以下步骤步骤一电芯注液时，首先注入成膜型电解液，注液量为预定电解液总质量的 50-80%，密封静置后化成；步骤二 电芯化成后，注入余量的低温型电解液，封口即得。所述成膜型电解液成分包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂由乙烯碳酸酯(EC)与二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中的至少一种组成的混合物， 其中EC的质量百分含量10-60% ；所述锂盐浓度0. 5-1. Omol · L—1 ；所述低温型电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂由碳酸丙烯酯(PC)与链状碳酸酯、链状羧酸酯、亚硫酸酯、Y-丁内酯(GBL)中的至少一种组成的混合物，其中PC的质量百分含量为10-60% ；所述锂盐浓度与低温型电解液的锂盐浓度之和为0. Smol · L—1。本专利技术一种低温型锂离子电池芯的注液工艺中，所述成膜型电解液中，EC质量含量30-60%，注入量为预定电解液总质量的70-80%，所述锂盐浓度为0. 6-0. Smol · L—1 ；所述低温型电解液中，PC质量含量30-60 %。本专利技术一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺中，所述成膜型电解液的溶剂组分体积比选自 EC/DMC =1:1、EC/DEC =1:1、EC/DMC/EMC =1:1:1、EC/DEC/EMC = 1:1: UEC/DMC/DEC = 1 1 1 中的一种。本专利技术一种低温型锂离子电池芯的注液工艺中，所述低温型电解液的溶剂组分体积比选自 PC/DEC =1 UPC/EMC = 3 7、PC/DEC/EMC = 2 1 2、PC/MPC=1 3、 PC/EB = 2 8、PC/EMC/EB =1:1: U PC/DMS = 1 U PC/DES = 1:1 中的一种。一种低温型锂离子电池芯的注液工艺，包括以下步骤步骤一电芯注液时，首先注入成膜型电解液，注入量占预定电解液总质量的 80-90%，密封静置后化成；步骤二 电芯化成后，注入余量的低熔点电解液，封口即得。本专利技术一种低温型锂离子电池芯的注液工艺，所述成膜型电解液成分包括溶剂、 锂盐和添加剂，所述溶剂由EC与DMC、DEC、EMC中的至少一种组成的的混合物，其中EC的质量百分含量为10-60% ；所述锂盐浓度为0. 9-1. Imol · L—1 ；所述低熔点溶剂的熔点低于-40°C，选自PC、链状碳酸酯、链状羧酸酯、亚硫酸酯、 Y-丁内酯中的至少一种。本专利技术一种低温型锂离子电池芯的注液工艺，所述成膜型电解液中，EC质量百分含量 30-60%，锂盐浓度 0. 9-1. Imol · Γ1。本专利技术一种低温型锂离子电池芯的注液工艺，所述成膜型电解液的溶剂组分体积比选自 EC/DMC =1:1、EC/DEC =1:1、EC/DMC/EMC =1:1:1、EC/DEC/EMC = 1:1: UEC/DMC/DEC = 1 1 1 中的一种。本专利技术一种低温型锂离子电池芯的注液工艺，所述锂盐选自LiBF4、LiPF6、LiAsF6、 LiClO4, LiCF3SO3^ LiN(CF3SO3) 2> LiBOB, LiODFB, LiBF3Cl 和 LiPF4 (C2O4)中的至少一种。本专利技术采用上述工艺方法，由于优先注入部分成膜性能优良的电解液进行化成， 使电极表面预先形成一层优良的SEI膜，然后再注入余量的低温型电解液或低熔点溶剂， 可以解决PC、线性羧酸酯等有利于电池低温性能改善，却不利于SEI膜成膜的溶剂的使用问题，从而提高电池低温性能。同时，由于采用两步注液，能够在第二步注液之前，排除电池正负极形成SEI膜时产生的气体，从而有效降低电池的内部气压，提高电池的电性能和安全性。附图说明附图1为本专利技术实施例1的阻抗曲线图。图中曲线1对应锂盐浓度x = 0. 4M ；曲线2对应锂盐浓度x = 0. 6M ；曲线3对应锂盐浓度X = 0. 8M ；曲线4对应锂盐浓度x = 1. OM ；曲线5对应锂盐浓度x = 1. 2M。从图中可以看出两次注液法中，成膜型电解液的锂盐浓度对锂离子电池在常温下的阻抗的影响；锂盐浓度为0. 6-0. 8M时的电池阻抗最小，有利于电池容量的发挥，与充放电容量数据一致。具体实施例下面通过实施例进一步描述本专利技术，本专利技术不仅限于所述实施例。实施例1 采用同一批18650 2. OAh锂离子电池电芯极组，每组5只，对电芯进行注液，首次注入预先确定的工艺要求所需的电解液总量(5. Og)的70%，电解液组成为xM LiPF6(χ =0. 4、0. 6、0. 8、1. 0、1. 2)-EC/DMC/EMC(l 1 1，质量比)，密封，电池静置 48h 后按传统工艺化成，0. IC充放电循环数次至充放电效率达100%。然后于真空条件下(-0. 5MPa)静置2min，卸压，称重，然后分别注入电解液组成为yM LiPF6(y由χ来确定，使得锂盐总浓度为 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺，包括以下步骤：步骤一：电芯注液时，首先注入成膜型电解液，注液量为预定电解液总质量的５０－８０％，密封静置后化成；步骤二：电芯化成后，注入余量的低温型电解液，封口即得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李劼，袁长福，赖延清，张治安，刘晋，洪树，宋海申，卢海，宋文锋，
申请(专利权)人：长沙业翔能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：43