本發(fā)明涉及鋰電池技術領域，并且更具體地，涉及一種浸潤電芯的設備。

背景技術：

鋰離子二次電池具有能量密度高、體積小、放點平臺特性佳、循環(huán)壽命長、無記憶效應且綠色無污染等特點，在電子產(chǎn)品、電動工具、新能源汽車和儲能電站領域有著廣闊的應用前景。

鋰離子電池的生產(chǎn)過程包括制漿、涂布、壓延、分條、裁片、疊片、極耳焊接、熱封、注液、電解液含浸、化成分容等，其中電解液浸潤在鋰電池生產(chǎn)的諸多工序中耗費時間最長，因為充分的靜置可以保證電解液在電極表面進行徹底的微反應，形成牢固的SEI(solid electrolyte interface，固體電解質(zhì)界面)膜，避免大基團嵌入電極內(nèi)部造成活性物質(zhì)脫落和電池容量跳水，從而保證電池的循環(huán)壽命。充分的靜置還能全面浸潤電極表面，減小電極無效面積，提高電池容量。通常，工廠通過將注液完成后的電池敞口放置于干燥房內(nèi)24小時以上進行靜置，干燥房運營維護成本極高，長時間的靜置浪費大量資源，降低生產(chǎn)效率。

現(xiàn)有技術中有一種方法提高生產(chǎn)效率，將鋰電池進行電解液注液后一次抽真空并進行預封處理并進入靜置階段。在該工藝中，注液完成后一次抽真空、預封存在兩個問題：1、一次抽真空造成未被吸收的電解液分布不均；2、電芯注液后電解液與電極接觸的過程中會發(fā)生化學反應產(chǎn)生氣體，從而會解除一次抽真空對電芯壓緊的力或者破壞真空度，造成真空失效。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了另一種不同的浸潤電芯的設備，能夠提高電解液浸潤效率。

本發(fā)明的電芯為軟包鋰電池電芯，該設備包括：布置為與電芯的兩個外側(cè)面的鋁塑膜分別吸合的吸盤，配置為能夠驅(qū)動吸盤相對離開預定距離并能夠驅(qū)動吸盤對電芯的兩個外側(cè)面施加預定壓力的驅(qū)動部件。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該設備還包括控制器，控制器配置為以預定次數(shù)重復執(zhí)行以下控制過程：控制驅(qū)動部件驅(qū)動吸盤相對離開預定距離以拉開或撐起電芯的兩個外側(cè)面的鋁塑膜并保持第一預定時間；控制驅(qū)動部件驅(qū)動吸盤對電芯的兩個外側(cè)面施加壓力從而以預定壓強壓緊電芯并保持第二預定時間。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器配置為每次執(zhí)行控制過程時應用獨立的預定壓強、第一預定時間和第二預定時間。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器配置為應用的預定距離為3-10mm，第一預定時間為5-60分鐘，預定壓強為0.5-50KPa，第二預定時間為5-60分鐘，預定次數(shù)為2-10。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器配置為應用的預定距離為5-8mm，第一預定時間為10-40分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器配置為應用的預定壓強為2-30KPa，第二預定時間為10-40分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器配置為應用的預定壓強為5-20KPa，第二預定時間為20-30分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器配置為應用的預定次數(shù)為3-5。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，當預定次數(shù)大于等于2時，控制器配置為每次執(zhí)行控制過程時應用逐漸增加的壓力壓緊電芯，其中第二次以后每次應用的預定壓強比前一次應用的預定壓強增加50％至100％。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，驅(qū)動部件的動力源為壓縮空氣與真空泵或為電機，驅(qū)動部件為汽缸。

本發(fā)明的實施例由于采用了驅(qū)動裝置以及吸盤拉動和壓緊電芯的兩側(cè)，因此加速了電芯內(nèi)部的氣泡破裂，同時提高了電解液浸潤效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對本發(fā)明實 施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的浸潤電芯的設備的示意性結(jié)構圖。

附圖標記說明

1-氣囊

2-吸盤

3-驅(qū)動裝置

4-電芯

5-動力源

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例。

在鋰電池的生產(chǎn)過程中，電芯在注液時不能過量注入電解液，即，注液的量與電極吸附的電解液的量應當相等，電解液在電芯內(nèi)部電極與隔膜層之間存在類毛細現(xiàn)象，假設隔膜與電極層間距為d，電解液與電極和隔膜之間的接觸角為θ，電解液密度為ρ，表面張力系數(shù)為σ，重力加速度為g，則電解液在隔膜與電極之間可以上升的高度 (k是公式系數(shù))。由此可見，減小隔膜與電極層間距d可以提高h，從而改善電解液浸潤效果。

同時，由于電芯通常具有許多層，在浸潤時，電解液從外向內(nèi)浸潤，外部浸潤后，內(nèi)部未浸潤的干燥部分即相當于液面下的氣泡。對于液面下的氣泡存在以下受力平衡：若對電芯施加外力p，則氣泡的受力平衡變?yōu)?/p>

外力p變大時，氣泡的直接R變小的同時p_g變大；

外力p變小時，氣泡的直接R變大的同時p_g變?。?/p>

當外力p變化幅度較大或者反復變化的時候，氣泡破裂的可能性大大增加，從而本發(fā)明通過施加外力驅(qū)逐電芯內(nèi)部的氣泡，改善浸潤效果。

下面將結(jié)合附圖以及上述兩種原理來對本發(fā)明的實施例進行說明。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的浸潤電芯的設備的示意性結(jié)構圖。電芯為軟包鋰電池電芯，圖1的設備包括：布置為與電芯4的兩個外側(cè)面的鋁塑膜分別吸合的吸盤2，配置為能夠驅(qū)動吸盤2相對離開預定距離并能夠驅(qū)動吸盤2對電芯4的兩個外側(cè)面施加預定壓力的驅(qū)動部件3。

應理解，驅(qū)動部件3的動力源優(yōu)選地為壓縮空氣與真空泵或電機，驅(qū)動部件3可以是液壓缸或汽缸等，但并不限于此。優(yōu)選地，本實施例中將汽缸作為驅(qū)動部件3。圖中還示出了電芯的鋁塑膜形成的氣囊1以及為驅(qū)動部件3提供動力的動力源5。

本發(fā)明的實施例由于采用了驅(qū)動裝置以及吸盤拉動和壓緊電芯的兩側(cè)，根據(jù)上述的原理，能夠通過重復拉動和壓緊電芯來改變電芯內(nèi)隔膜與電極層間距d和對電芯重復施加外力p，因此加速了電芯內(nèi)部的氣泡破裂，改變了未被吸收的電解液的分布，從而提高了電解液浸潤效率。另外，本發(fā)明實施例的方案可以方便地便于較大規(guī)模實施，提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的上述浸潤電芯的設備可以通過手動操作驅(qū)動源5來控制驅(qū)動部件3對吸盤2的拉開和壓緊操作以及其間的靜置操作。同時，可選地，作為另一實施例，該設備還包括控制器(未圖示)以實現(xiàn)操作過程自動化。具體而言，控制器可以配置為以預定次數(shù)重復執(zhí)行以下控制過程：控制驅(qū)動部件3驅(qū)動吸盤2相對離開預定距離以拉開或撐起電芯4的兩個外側(cè)面的鋁塑膜并保持第一預定時間；控制驅(qū)動部件3驅(qū)動吸盤2對電芯4的兩個外側(cè)面施加壓力從而以預定壓強壓緊電芯并保持第二預定時間。

應理解，上述操作過程中由于在拉開吸盤和壓緊吸盤時均保持了預定的時間，使得浸潤過程更加充分。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器配置為每次執(zhí)行控制過程時應用獨 立的預定壓強、第一預定時間和第二預定時間，也即，每次重復拉開吸盤和壓緊吸盤可以應用不同的預定壓強、第一預定時間和第二預定時間，也可以每次重復上述操作時應用不同的預定壓強但采用相同的第一預定時間和第二預定時間，其相互之間并不存在制約關系。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器可以配置為應用的預定距離為3-10mm，第一預定時間為5-60分鐘，預定壓強為0.5-50KPa，第二預定時間為5-60分鐘，預定次數(shù)為2-10。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，控制器可以配置為應用的預定距離為5-8mm，第一預定時間為10-40分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，控制器可以配置為應用的預定壓強為2-30KPa，第二預定時間為10-40分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，控制器可以配置為應用的預定壓強為5-20KPa，第二預定時間為20-30分鐘。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器可以配置為應用的預定次數(shù)為3-5。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，當預定次數(shù)大于等于2時，控制器可以配置為每次執(zhí)行上述控制過程時應用逐漸增加的壓力壓緊電芯，其中第二次以后每次應用的預定壓強可以比前一次應用的預定壓強增加50％至100％。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，驅(qū)動部件的動力源為壓縮空氣與真空泵或為電機，驅(qū)動部件為汽缸。

下面將基于圖1的結(jié)構來具體描述根據(jù)本發(fā)明的浸潤電芯的方法優(yōu)選的實施例以及與比較例之間的對比數(shù)據(jù)。

<實施例1>

動力源5為壓縮空氣與真空泵或電機，驅(qū)動部件為氣缸3。

步驟一：將軟包的鋰電池電芯按照設計注液量進行注液；

步驟二：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜置30分鐘；

步驟三：吸盤2在氣缸3的作用下以5KPa的壓強擠壓電芯，靜置30分鐘；

步驟四：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜置30分鐘；

步驟五：吸盤2在氣缸3的作用下以8.3KPa的壓強擠壓電芯，靜置30分鐘；

步驟六：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜置30分鐘；

步驟七：吸盤2在氣缸3的作用下以16.7KPa的壓強擠壓電芯，靜置30分鐘；

步驟八：將電芯預封，再靜置7小時。

<實施例2>

動力源5為壓縮空氣與真空泵，驅(qū)動部件為氣缸3。

步驟一：將軟包的鋰電池電芯按照設計注液量進行注液；

步驟二：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜置分鐘30分鐘；

步驟三：吸盤2在氣缸3的作用下以0.83KPa的壓強擠壓電芯，靜置分鐘30分鐘；

步驟四：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜置分鐘30分鐘；

步驟五：吸盤2在氣缸3的作用下以1.67KPa的壓強擠壓電芯，靜置30分鐘；

步驟六：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜置30分鐘；

步驟七：吸盤2在氣缸3的作用下以5KPa的壓強擠壓電芯，靜置30分鐘；

步驟八：將電芯預封，再靜置7小時。

<實施例3>

動力源5為壓縮空氣與真空泵。

步驟一：將軟包的鋰電池電芯按照設計注液量進行注液；

步驟二：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜置分鐘30分鐘；

步驟三：吸盤2在氣缸3的作用下以16.7KPa的壓強擠壓電芯，靜置分鐘30分鐘；

步驟四：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜 置分鐘30分鐘；

步驟五：吸盤2在氣缸3的作用下以33.3KPa的壓強擠壓電芯，靜置30分鐘；

步驟六：吸盤2在氣缸3的作用下拉開電芯的鋁塑膜5毫米，靜置30分鐘；

步驟七：吸盤2在氣缸3的作用下以50KPa的壓強擠壓電芯，靜置30分鐘；

步驟八：將電芯預封，再靜置7小時。

應理解，上述本實施例中分別在步驟三、步驟五和步驟七中依次采用了逐漸增加的壓強對電芯進行擠壓，但本發(fā)明對此不作限定，每次也可以采用相同的壓強對電芯進行擠壓。

比較例1：

步驟一：將軟包電池的電芯按照設計注液量進行注液；

步驟二：抽真空預封并進行常溫常壓靜置10h。

比較例2：

步驟一：將軟包電池按照設計注液量進行注液；

步驟二：抽真空預封并進行常溫常壓靜置20h。

在電芯完成了其它工藝后，為了評價不同工藝對電解液浸潤效果的影響，各取10個電芯在手套箱內(nèi)進行拆解，檢查電芯內(nèi)部電極是否存在未被浸潤的區(qū)域。

表1列舉出了上述實施例1-3以及比較例1和2中分別隨機拆解抽取電芯內(nèi)部存在干燥區(qū)域的個數(shù)的比較結(jié)果。

表1實施例與比較例的結(jié)果比較

由表1可以看出，采用根據(jù)本申請的電解液浸潤軟包裝鋰電池電芯的方法，與比較例的常規(guī)方法相比，在相同的浸潤時間時，本申請的浸潤效果得到了顯著的提高。

以上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。