一种锂离子电池电芯的烘烤方法技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池电芯的烘烤方法，属于锂离子电池制备技术领域。本发明专利技术的烘烤方法，包括以下步骤：1)将电芯预热后在真空状态下采用接触式加热方式对电芯烘烤3～6h，停止加热；接触式加热同时对电芯的表面及电极接线柱加热；2)向烘烤装置内充入0～5℃氮气至常压，保持60～240s，再在真空状态下保压30～240s；3)重复步骤2)至电芯冷却至50℃以下，充入氮气，取出电芯。本发明专利技术的烘烤方法，采用接触式加热的方法进行烘烤，同时对电池表面及电极接线柱进行加热，热量可以通过极片的集流体快速传递，有利于具有大面积侧面积的电芯以及两头出极耳的电芯的快速升温，缩短预热时间，电芯内部温度均匀，提高烘烤效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电芯的烘烤方法
本专利技术涉及一种锂离子电池电芯的烘烤方法，属于锂离子电池制备

技术介绍
锂离子电池生产过程中对电解液中水分含量有严格的控制，水的存在对锂离子电池危害极大，主要体现为：与电解液中的锂盐反应生成HF，①HF破坏SEI膜，引起二次成膜，消耗电解液中有限的锂离子；②HF也会加速正极材料在电解液中的溶解，特别对LiMn2O4材料。上述均会导致电池循环容量衰减加快，缩短电池使用寿命，水分严重超标时，将导致电池鼓胀、外壳腐蚀、电解液泄露，进而发生起火、爆炸等事故。因此，电池注液前必须进行电芯烘烤，尽可能去除水分，烘烤后的水分一般控制在200ppm以内，且越低越好。传统真空烤箱烘烤电芯用时长、效率低、能耗高，经设备及工艺改进后通常也需要36～48h。为了提高锂离子电池的烘干效率，现有技术中，申请公布号为CN105115250A的中国专利技术专利申请公开了一种锂离子电池电芯快速干燥方法，该方法包括以下步骤：1)首先将裸电芯放入真空烤箱中，设定真空烤箱温度，真空烤箱达到设定温度后，裸电芯在85±5℃烘烤20～30min；2)然后抽真空至真空烤箱的真空度为-0.095Mpa以下，裸电芯在85±5℃烘烤20～30min；3)最后，在真空烤箱中充入85±5℃的高温干燥氮气，至真空烤箱真空度为-0.01MPa以上，85±5℃烘烤5～10min；4)再依次进行步骤2和步骤3的操作10～20次；5)关闭真空烤箱加热部分，抽真空至真空烤箱真空度-0.08Mpa以下，充入常温干燥氮气，至真空烤箱真空度-0.01MPa以上，自然降温到45℃以下，抽真空至真空度-0.09MPa以下，真空烤箱中电芯干燥完成后，将电芯真空储存备用。该方法虽然能将电芯的烘干时间缩减至8～20h，但烘干过程采用真空烤箱烘烤裸电芯，需进行多次抽真空、充高温干燥氮气，但操作复杂且干燥时间仍较长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺简单的锂离子电池电芯的烘烤方法。为了实现以上目的，本专利技术的锂离子电池电芯的烘烤方法所采用的技术方案是：一种锂离子电池电芯的烘烤方法，包括以下步骤：1)将硬壳电芯或软包电芯预热至烘烤采用的温度，然后于烘烤装置中在真空状态下采用接触式加热方式对电芯烘烤3～6h，停止加热；所述接触式加热同时对电芯的表面及电极接线柱进行接触式加热；烘烤采用的温度为85～110℃；2)向烘烤装置内充入0～5℃氮气至常压，保持60～240s，再在真空状态下保压30～240s；3)重复步骤2)3～6次，至电芯冷却至50℃以下，充入0～5℃的氮气，取出电芯。本专利技术的锂离子电池电芯的烘烤方法，工艺简单，采用接触式加热的方法进行烘烤，同时对电池侧壁及电极接线柱进行加热，热量可以通过极片的集流体快速传递，有利于具有大面积侧面积的电芯以及两头出极耳的电芯的快速升温，提高传热效率，缩短预热时间，电芯内部温度均匀，提高烘烤效率高；采用接触式加热进行烘烤过程在真空状态下进行，利用水的沸点低的特性，加快水分蒸发，并将烘烤出的水蒸气可及时排出腔体，防止在冷却过程凝结；烘烤后采用冷却的干燥氮气降温，降温速率快，整体缩短电芯烘烤用时，尤其对电芯体积变化的适用性较强，并能防止冷却过程中空气进入电芯造成电芯中箔材氧化或电芯吸水。与传统烤箱烘烤36～48h的方法相比，本专利技术的烘烤方法在电芯预热、烘烤及降温过程所用的时间均显著减少，烘烤总用时为6h左右，显著提升了电芯烘烤效率。本专利技术中的硬壳电芯是将电芯置入金属壳并焊接盖板，软包电芯是指将电芯采用铝塑膜封装的电芯，烘烤过程中对电芯表面的接触式加热均是指直接与金属壳或软包装接触的加热。为了便于烘烤过程中，对电芯内的温度进行控制，可以将测温线及探头引入电芯中，监控电芯温度。为了进一步提高烘烤的效率，步骤1)中，所述接触式加热对所述电芯的正极接线柱和负极接线柱同时进行接触加热。为了进一步提高烘烤的效率，步骤1)中，对所述电芯进行预热采用接触式加热方式。所述预热在所述烘烤装置中进行。步骤1)中，所述预热在真空状态下进行；预热过程所采用的真空状态的真空度为1.325～6.325KPa。所述接触式加热方式通过加热模块与所述电芯的表面贴合进行加热。为了增大加热模块与电芯侧面的接触面积，所述加热模块的形状可随电芯的形状进行适配。如电芯为长方体(具有两个面积最大的相对的侧面)时，可将加热模块设置为两块加热板，每块加热板分别与长方体电芯面积最大的两个相对的侧面贴合进行接触加热。对于柱状电芯，可将加热模块设置为桶状，烘烤时将加热模块套装在电芯上使加热模块与电芯侧壁贴合。为了在提高烘烤效率的同时并降低烘烤温度对隔膜的影响，步骤1)中，所述烘烤采用的温度为95～110℃。进一步优选的，步骤1)中，所述预热采用的加热模块的初始温度为85℃。优选的，步骤1)中，所述预热的时间为35～70min。进一步优选的，步骤1)中，所述预热的时间为43～70min。为了加快水分从电芯内溢出，步骤1)中，烘烤过程采用的真空状态的真空度为1.325～6.325KPa。为了加快电芯中水分的溢出并降低能耗，步骤2)中，所述真空状态的真空度为1.325～6.325KPa。为了进一步降低电芯中水分的含量，步骤2)中，充入氮气至常压后，保压的时间为180～240s。为了降低能耗，步骤2)中，在真空状态下保压的时间为30～120s。优选的，步骤3)中，所述烘烤的时间为4h。优选的，步骤3)中，重复步骤2)的次数为4次。优选的，步骤2)和步骤3)中所采用的氮气的纯度≥99.99％，氧含量＜100ppm。附图说明图1为本专利技术的实施例1～7中用于烘烤的铝壳电芯的主视图；图2为图1中铝壳电芯的俯视图；图3为本专利技术的实施例1～7中采用加热板对铝壳电芯接触式加热的示意图；图4为本专利技术的其他实施例中用于烘烤的铝塑膜封装后的软包电芯的主视图；图5为图4中软包电芯的仰视图；图6为本专利技术的其他实施例中采用加热板对采用铝塑膜封装后的电芯接触式加热的示意图；图中，1-铝壳电芯本体，2-正极接线柱，3-负极接线柱，4-加热板；5-铝壳电芯，6-软包电芯本体，7-气袋，8-正极接线柱，9-负极接线柱，10-加热板，11-软包电芯。具体实施方式以下结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的说明。具体实施方式中在对锂离子电池电芯进行烘烤时的所有操作均在环境相对湿度1％以下的条件下进行。实施例1～7中烘烤的电芯为铝壳电芯，如图1～2所示，铝壳电芯呈长方体形，包括铝壳电芯本体1以及设置在铝壳电芯本体上的正极接线柱2和负极接线柱3；铝壳电芯本体1具有两个较大面积的侧面和四个较小面积的侧面，正极接线柱2和负极接线柱3分设于两个相对的且面积较小的侧面上。该铝壳电芯采用包括如下步骤的方法制得：将极片切片后以Z型叠片方式进行叠片制成电芯，然后将电芯置于铝壳，再加盖板并进行激光焊接，制成铝壳电芯。各实施例中采用的烘烤设备为接触式烤箱。接触式烤箱通过加热板与铝壳电芯接触进行接触式加热；如图3所示，加热过程中，分别有加热板4对应贴合于铝壳电芯5的正极接线柱2、负极接线柱3、两个较大面积的侧面上进行接触式加热。各实施例中采用的干燥氮气的纯度≥99.99％，氧含量＜100ppm。实施例1本实施例的锂离子电池电芯的烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电芯的烘烤方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将硬壳电芯或软包电芯预热至烘烤采用的温度，然后于烘烤装置中在真空状态下采用接触式加热方式对电芯烘烤3～6h，停止加热；所述接触式加热同时对电芯的表面及电极接线柱进行接触式加热；烘烤采用的温度为85～110℃；2)向烘烤装置内充入0～5℃氮气至常压，保持60～240s，再在真空状态下保压30～240s；3)重复步骤2)3～6次，至电芯冷却至50℃以下，充入0～5℃的氮气，取出电芯。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电芯的烘烤方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将硬壳电芯或软包电芯预热至烘烤采用的温度，然后于烘烤装置中在真空状态下采用接触式加热方式对电芯烘烤3～6h，停止加热；所述接触式加热同时对电芯的表面及电极接线柱进行接触式加热；烘烤采用的温度为85～110℃；2)向烘烤装置内充入0～5℃氮气至常压，保持60～240s，再在真空状态下保压30～240s；3)重复步骤2)3～6次，至电芯冷却至50℃以下，充入0～5℃的氮气，取出电芯。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电芯的烘烤方法，其特征在于：步骤1)中，所述接触式加热对所述电芯的正极接线柱和负极接线柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：许飞，赵红娟，赵永锋，李云峰，刘兴丹，马红涛，韩广欣，朱林剑，张振朋，杲绍芒，
申请(专利权)人：多氟多焦作新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41