一种可换液锂浆料电池的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可换液锂浆料电池的制备方法，该方法包括除水预处理步骤和注液步骤。其中，在除水预处理步骤中，经由第一注排端口向可换液锂浆料电池中注入预处理溶剂体系，保持一段时间后，经由第二注排端口将预处理溶剂体系排出，用以实现可换液锂浆料电池的除水预处理；在除水预处理之后的注液步骤中，经由第一注排端口向可换液锂浆料电池中注入电解液，用以完成可换液锂浆料电池的注液。本发明专利技术避免了传统锂离子电池在干燥设备中完全烘干的方法，而是利用了可换液锂浆料电池的注排端口，注入可以达到除水目的的预处理溶剂体系并且将反应后的预处理溶剂体系排出电池壳体，从而实现高效、彻底、无材料劣化风险的电池内部除水。

【技术实现步骤摘要】
一种可换液锂浆料电池的制备方法
本专利技术涉及锂浆料电池领域，具体地涉及一种可换液锂浆料电池的制备方法。
技术介绍
锂浆料电池是一种新型的锂离子电池。锂浆料电池的电极片是由储锂活性物质、导电材料和电解液组成的浆料构成。其中，非粘结固定的储锂活性物质和导电材料在浆料电极中处于悬浮或沉淀状态，当电池受到外部冲击或震动时，储锂活性物质和导电材料可以在电解液中局部移动，形成动态导电网络，从而避免了传统锂离子电池由于电极材料从集流体脱落或松动导致的电池容量下降和循环寿命衰减的问题。锂浆料电池的材料体系与传统的锂离子电池的材料体系相近。目前，锂浆料电池采用的电解质锂盐主要是LiPF6，其对水分非常敏感，很容易与电解液中微量水分发生反应：LiPF6+H2O→LiF+HF+POF3，生成的HF不仅腐蚀电极材料，而且破坏SEI膜，导致电池内部阻抗的增大和循环寿命的减少。所以，有效地去除电池内部水分对电池良好性能的发挥至关重要。传统锂离子电池注液前一般通过70℃烘干36-72小时，每2小时置换一次氮气的方法对电芯进行干燥除水。对于极片更厚、尺寸更大的锂离子电池一般会延长烘烤时间或增加烘烤温度，这样不但消耗了大量的能源和高纯氮气，而且烘烤温度过高会导致隔膜收缩、孔隙率降低，烘烤时间过长还会导致粘结剂老化。另外，电芯此时处于半封闭状态，从而导致电芯内部水分很难完全去除。因此，传统锂离子电池电芯的干燥除水方法更加无法满足极片厚度更大的锂浆料电池的内部除水要求。
技术实现思路
针对以上存在的问题，本专利技术提供一种可换液锂浆料电池的制备方法，该制备方法包括除水预处理步骤和注液步骤。在除水预处理步骤中，利用了可换液锂浆料电池的注排端口，将可以与水发生化学反应且不破坏电芯的预处理溶剂体系注入到电池壳体中。通过利用预处理溶剂体系中的非水有机溶剂对电池内部的水分进行解吸和分散，然后通过预处理溶剂体系内的除水添加剂与水进行反应对水分进行消耗。最后把预处理溶剂体系排出，可以达到深度有效的除水效果。该方法不但可以对设有超厚浆料电极的锂浆料电池进行快速、有效地除水，而且还节约了大量能源和氮气的消耗，避免了长时间高温导致的隔膜损坏。另外，排出的预处理溶剂体系经过二次处理后，可继续循环使用，达到无资源浪费的效果。该除水预处理方法不会对锂浆料电池电芯产生破坏，预处理后电池可直接注液进行化成及后续使用。本专利技术提供的技术方案如下：根据本专利技术提供一种可换液锂浆料电池的制备方法，可换液锂浆料电池包括电池壳体和容置于电池壳体内的电芯，在电池壳体上设有用于注排流体的第一注排端口和第二注排端口。制备方法包括除水预处理步骤和注液步骤，其中，在除水预处理步骤中，经由第一注排端口向可换液锂浆料电池中注入预处理溶剂体系，保持一段时间后，经由第二注排端口将预处理溶剂体系排出，用以实现可换液锂浆料电池的除水预处理；在除水预处理之后的注液步骤中，经由第一注排端口向可换液锂浆料电池中注入电解液，用以完成可换液锂浆料电池的注液。也就是说，本专利技术避免了传统锂离子电池在干燥设备中完全烘干的方法，而是利用了可换液锂浆料电池的注排端口，注入可以达到除水目的的预处理溶剂体系并且将反应后的预处理溶剂体系排出电池壳体，从而实现高效、彻底、无材料劣化风险的电池内部除水。在电池内部除水预处理之后，可经由注排端口向锂浆料电池的电池壳体内注入电解液，完成电池的制备。预处理溶剂体系可以由非水有机溶剂和除水添加剂混合形成。其中，非水有机溶剂可以为成本较低且为后期应用于锂浆料电池的功能电解液中的有机溶剂，例如可以为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲丙酯、γ-丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯等中的一种或两种及以上的混合物。除水添加剂可与电池内部的水分发生化学反应，除水添加剂可以为六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、N,N'-二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、环己基碳二亚胺等中的一种或两种及以上的混合物。除水添加剂占预处理溶剂体系总质量的0.01％～10.0％。除水添加剂与水将发生化学反应并在电池内产生新的物质，例如，六甲基二硅氮烷与水反应生成六甲基二硅氧烷和氨气，氨气会导致电池气涨；六甲基二硅氧烷也会在电池内发生副反应，影响电池性能的发挥，等等。根据本专利技术，可换液锂浆料电池可以通过排出预处理溶剂体系的方式对产物进行排出。优选地，可以利用电池注液时的电解液对电池内部进行进一步清洗；或者，在除水预处理步骤之后还包括清洗步骤。在清洗步骤中，经由第一注排端口向可换液锂浆料电池中注入清洗剂，利用清洗剂将除水预处理步骤中产生的产物经由第二注排端口排出可换液锂浆料电池，从而可以避免产物对电池的不良影响。清洗剂例如可以选取不含添加剂的预处理溶剂体系。在可换液锂浆料电池的制备方法中，优选地先将电芯放入真空干燥箱中，通过较短时间的升温干燥去除电芯内的大部分水分。然后再将电芯置入电池壳体内，通过注入预处理溶剂体系除去电芯内残余的、短时间难以烘干去除的水分，从而实现快速、彻底地除水。在优选的实施方式中，除水预处理步骤可包括如下步骤：第一步，将电芯放入真空干燥箱；第二步，将真空干燥箱抽真空之后充入氮气，将真空干燥箱升温至80-95℃并保持恒温6-20小时，中间每隔2-5小时更换氮气；第三步，将非水有机溶剂和除水添加剂混合形成预处理溶剂体系；第四步，将电芯装入电池壳体中；第五步，经由第一注排端口将预处理溶剂体系注入电池壳体中，使得预处理溶剂体系在电池壳体中保持预定时间，经由第二注排端口将预处理溶剂体系排出。在除水预处理步骤的第二步中，真空干燥箱可抽真空至箱内压力约为-0.09～-0.1MPa，充入氮气至箱内压力约为-0.02～0MPa。在除水预处理步骤的第三步中，非水有机溶剂在与除水添加剂混合之前，可对非水有机溶剂进行纯化除水处理。纯化除水处理例如可为分子筛吸附法和精馏法中的一种或两种结合。优选地，经纯化除水处理之后的非水有机溶剂的含水量＜10PPM，由此可以避免非水有机溶剂将多余的水分带入电池壳体中。在分子筛吸附法中，使用的分子筛例如可为3A、4A、5A分子筛中的一种或两种及以上混合使用，其中，3A、4A、5A分子筛可以按1:1～5:0～3比例混合，优选地按1:3:1比例混合。其中，分子筛吸附法中使用的分子筛优选为锂化分子筛，锂化分子筛可以去除原分子筛中的钾、钠等金属元素，避免向浆料电池内部引入新的金属杂质。在除水预处理步骤的第三步中，非水有机溶剂与除水添加剂混合形成的预处理溶剂体系中，除水添加剂占预处理溶剂体系总质量的0.01％～10.0％、优选为0.1％～10.0％、更优选为0.1％～5.0％。在除水预处理步骤的第五步中，预处理溶剂体系在电池壳体中保持的预定时间可为5-48小时、优选为8-24小时。为了确保彻底除水，可重复第五步2至6次、优选为2至3次。除水预处理步骤还可包括第六步，将从电池壳体中排出的预处理溶剂体系进行检测，直至排出的预处理溶剂体系的含水量＜50PPM。对电芯内部水含量的检测可通过检测排出的预处理溶剂体系的水含量来表示，通过将取样的预处理溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可换液锂浆料电池的制备方法，所述可换液锂浆料电池包括电池壳体和电芯，在所述电池壳体上设有第一注排端口和第二注排端口，其特征在于，所述制备方法包括除水预处理步骤和注液步骤，其中，在所述除水预处理步骤中，经由所述第一注排端口向所述可换液锂浆料电池中注入预处理溶剂体系，经由所述第二注排端口将所述预处理溶剂体系排出，用以实现所述可换液锂浆料电池的除水预处理，所述预处理溶剂体系由非水有机溶剂和除水添加剂混合形成，除水添加剂占预处理溶剂体系总质量的0.01％～10.0％；在所述除水预处理之后的注液步骤中，经由所述第一注排端口向所述可换液锂浆料电池中注入电解液，用以完成所述可换液锂浆料电池的注液。/n

【技术特征摘要】
1.一种可换液锂浆料电池的制备方法，所述可换液锂浆料电池包括电池壳体和电芯，在所述电池壳体上设有第一注排端口和第二注排端口，其特征在于，所述制备方法包括除水预处理步骤和注液步骤，其中，在所述除水预处理步骤中，经由所述第一注排端口向所述可换液锂浆料电池中注入预处理溶剂体系，经由所述第二注排端口将所述预处理溶剂体系排出，用以实现所述可换液锂浆料电池的除水预处理，所述预处理溶剂体系由非水有机溶剂和除水添加剂混合形成，除水添加剂占预处理溶剂体系总质量的0.01％～10.0％；在所述除水预处理之后的注液步骤中，经由所述第一注排端口向所述可换液锂浆料电池中注入电解液，用以完成所述可换液锂浆料电池的注液。


2.根据权利要求1所述的可换液锂浆料电池的制备方法，其中，所述非水有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲丙酯、γ-丁内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯中的一种或两种及以上的混合物，所述除水添加剂能够与预处理溶剂体系中的水分发生反应，所述除水添加剂为六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、N,N'-二异丙基碳二亚胺、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、环己基碳二亚胺中的一种或两种及以上的混合物。


3.根据权利要求1所述的可换液锂浆料电池的制备方法，其中，在所述除水预处理步骤之后还包括清洗步骤，在所述清洗步骤中，经由所述第一注排端口向所述可换液锂浆料电池中注入清洗剂，利用清洗剂将除水预处理步骤中残留的产物经由所述第二注排端口排出可换液锂浆料电池。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的可换液锂浆料电池的制备方法，其中，在所述除水预处理步骤中还包括如下步骤：第一步，将所述电芯放入真空干燥箱；第二步，将所述真空干燥箱抽真空之后充入氮气，将所述真空干燥箱升温至80-95℃并保持恒温6-20小时，中间每隔2-5小时更换氮气；第三步，将所述非水有机溶剂和所述除水添加剂混合形成预处理溶剂体系；第四步，将所述电芯装入所述电池壳体中；第五步，经由所述第一注排端口将所述预处理溶剂体系注入所述电池壳体中，使得所述预处理溶剂体系在所述电池壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：田光耀，刘昊，张彬，王强，何颖源，陈永翀，
申请(专利权)人：北京好风光储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11