一種軟包電池注液系統與注液方法技術方案

本發明專利技術屬于鋰離子電池技術領域，公開了一種軟包電池注液系統與注液方法，將軟包電池的電芯固定放置于固定裝置中，固定裝置的兩端分別與儲液裝置和抽氣機連接并分別設置有閥門，電芯的極耳連接加熱裝置；抽真空作業并加熱干燥；以電芯目標注液量的2/3對電芯注液工藝，靜置1小時；將儲液裝置與抽氣機互換位置，對電芯真空抽氣以將電芯目標注液量的2/3的電解液吸入電芯中，之后靜置2小時即可。本發明專利技術采用注液部分量以后更換注液方向的注液流程，并給出最佳靜置時間；不僅解決了目前生產工藝中注液工序車間生產時間長，效率低的問題；也有效解決了由于注液工藝導致SEI膜形成不穩定而產生的電池一致性難以達到的問題。

A soft package battery liquid injection system and liquid injection method

The invention belongs to the technical field of lithium ion batteries and discloses a pouch cell liquid injection system and injection method, the electrical core soft package battery placed in the fixing device, and the device are respectively fixed at both ends of the liquid storage device and an air exhauster connected and are respectively provided with a valve, the lug is connected with a heating device of electrical core pulling; vacuum operation and heating and drying; electric core injection target quantity of 2/3 on the electric core filling process, standing for 1 hours; the liquid storage device and an electric core to swap position, vacuum pumping to the electrolyte batteries target injection amount of 2/3 inhalation batteries, after standing for 2 hours you can. The injection process of the invention adopts liquid injection amount after the replacement of the injection direction, and gives the best holding time; not only solves the problem in the production process of the injection process in workshop production a long time, the problem of low efficiency; also effectively solved due to filling process of SEI film leads to the formation of unstable cell line the problem of difficult to achieve.

【技術實現步驟摘要】
一種軟包電池注液系統與注液方法
本專利技術涉及鋰離子電池
，具體的說，是涉及一種軟包動力電池的注液系統與注液方法。
技術介紹
鋰離子電池是目前電動汽車儲能器的最佳選擇之一，具有電池能量密度高、安全性好，制造工藝簡單等優點，其常采用鋁塑復合膜進行包裝，在發生安全隱患時軟包電池最多只會鼓氣裂開，而不像鋼殼鋁殼電芯那樣發生爆炸。軟包鋰離子電池模塊一般采用層疊的方式構成模塊，對層疊的電池施加一定的壓力進行約束。在生產過程中，將正負極片及隔膜采用卷繞機卷起來后，放到沖好的鋁塑殼中進行壓芯、測短、頂側封工序，在完成了軟包電池的裝配工作后，就需要對軟包電池進行注液。電解液在電池充放電過程中是鋰離子輸運的載體，注液過程對電解液在電池多孔介質中的流動要求極高，要求電解液充分浸潤電池正負極材料和電池隔膜。在完成軟包電池注液后，進行化成工藝，即在首次充電過程中，在鋰離子電池的正負極材料和隔膜之間形成一層致密均勻穩定的SEI膜(SolidElectrolyteInterface固體)。在首次充電過程中，鋰離子與有機電解液(碳酸亞乙酯和碳酸二甲酯)在電池負極材料和電解池的固液界面上發生反應，在負極材料表面形成致密的薄膜，這層薄膜保障只有鋰離子進入電解質輸運到正極，SEI膜形成的好壞直接關系到鋰離子電池的性能，因此SEI膜形成的質量、穩定性、界面的優化是決定電池壽命的重要因素，而注液過程中電解液在電池多孔介質中的滲透分布又決定了SEI膜形成的好壞。電解液的分布受到浸潤效果、壓力、粘度、多孔介質孔隙率等多種因素影響。目前軟包電池采用的注液手段有兩種，一種是將壓制好的正負極和隔膜電池半成品放置在電解液中靜置吸收，在50～60攝氏度溫度下靜置若干小時，待多孔電極充分吸收電解液后取出，擠壓出多余的電解液后再與鋁塑殼進行裝配。另一種是將壓制好的半成品直接裝入鋁塑殼中，采用注液手段，將電解液注入電池后，再封裝鋁塑殼。以上兩種方法均存在缺點，前一種采用靜置吸收的方法，雖然高溫有利于電解液在多孔介質中的擴散，但依然避免不了多孔電極內部由于空氣的存在而電解液無法滲透進去的問題，不能保證電池浸潤的一致性，會導致嚴重的電解液分布不均勻，影響SEI膜的形成，在電池隨后的使用過程中，充放電使得歐姆極化、電化學極化、濃度極化增大，在充放電中還會發生副反應，產生氣體，不能形成穩定的SEI膜。后一種方法采用LBM(格子Bloztamnn)流體力學模擬后，發現仍然會產生電解液分布不均勻的現象，在流動末端由于流速和壓差都較小，導致電解液在多孔電極中的擴散較慢，而由于正負極與隔膜的孔隙率和多孔介質形貌存在差異，會使得電解液在三者之間的擴散速度不一致，擴散較快的通道會包圍擴散較慢的通道，形成空氣阱，影響到該出局部的SEI膜形成。因此，提升軟包鋰離子動力電池生產過程中的一致性、電性能、安全性能，并研究新的軟包電池注液系統與注液方法存在重要的技術價值和科學價值。
技術實現思路
為了解決軟包電池在現有注液過程中存在的上述技術問題，本專利技術提供了一種軟包電池注液系統與注液方法，采用流體力學流場分析，獲得電解液在固定壓力下的電芯多孔介質內部的分布，注液部分量以后更換注液方向，操作簡單、原理科學。本專利技術通過以下的技術方案予以實現：一種軟包電池注液系統，包括軟包電池的電芯，所述電芯放置并固定于固定裝置內部；所述固定裝置的兩端分別設置有第一接口和第二接口，所述第一接口與儲液裝置通過管路相連接，所述第二接口與抽氣機通過管路相連接；所述儲液裝置與所述固定裝置之間的連接管路上設置有第一閥門和流量計，所述抽氣機與所述固定裝置之間的連接管路上設置有第二閥門，所述抽氣機與所述固定裝置的連接端口處安裝有透氣膜；所述電芯的極耳與加熱裝置的加熱端連接，加熱裝置通過熱傳導對所述電芯內部加熱。其中，所述固定裝置為PE塑料制成的殼體結構。其中，所述固定裝置內設置有真空度測試儀。一種軟包電池注液方法，按照如下步驟進行：(1)將軟包電池的電芯固定設置于固定裝置中，所述固定裝置的兩端上分別設置第一接口和第二接口，所述第一接口與儲液裝置通過管路連接，所述第二接口與抽氣機通過管路連接；所述儲液裝置與所述固定裝置之間的連接管路上設置第一閥門和流量計；所述抽氣機與所述固定裝置之間的連接管路上設置第二閥門，并且在所述抽氣機與所述固定裝置的連接端口處安裝透氣膜；(2)關閉所述儲液裝置與所述固定裝置之間的所述第一閥門，打開所述抽氣機與所述固定裝置之間的所述第二閥門，開啟所述抽氣機對所述固定裝置進行抽真空作業，控制其內部的真空度為-40到-101KPa；(3)將加熱裝置的加熱端夾在所述電芯的極耳上，采用熱傳導對所述電芯內部進行熱傳導式加熱，控制加熱溫度在40～60攝氏度之間，控制加熱時間在50～70min；(4)關閉所述抽氣機與所述固定裝置之間的所述第二閥門，打開所述儲液裝置與所述固定裝置之間的所述第一閥門，進行所述電芯的注液工藝，注液量為所述電芯目標注液量的2/3；(5)步驟(4)的注液完成后，將所述電芯靜置50～70min；(6)將所述儲液裝置與所述固定裝置的連接和所述抽氣機與所述固定裝置的連接互換，互換后所述儲液裝置與所述第二接口連接，所述儲液裝置與所述固定裝置之間的連接管路上設置有所述第一閥門和所述流量計，所述抽氣機與所述第一接口連接，所述抽氣機與所述固定裝置之間的連接管路上設置有第二閥門；(7)打開所述儲液裝置與所述固定裝置之間的所述第一閥門，打開所述抽氣機與所述固定裝置之間的所述第二閥門，對所述電芯真空抽氣形成負壓，將所述儲液裝置中的電解液吸入所述電芯中，注液量為所述電芯目標注液量的2/3；多余的電解液將儲存在所述固定裝置與所述電芯的間隙中；(8)步驟(7)的注液完成后，將所述電芯靜置110～130min。(9)軟包電池進行封裝。本專利技術的有益效果是：本專利技術的軟包電池注液系統與注液方法，利用加熱裝置對電芯內部的集流體進行加熱，同時通過真空抽氣達到干燥除水的目的；對電解液在電芯多孔介質內部的流動采用LBM(格子Boltzmann)流場分析，科學分析了注液后的氣泡和電解液分布，提出一種注液部分量以后更換注液方向的注液流程，并得到電解液的電芯內分布與靜置時間之間的關系，綜合得出最佳靜置時間。本專利技術不僅解決了目前生產工藝中注液工序車間生產時間長，效率低的問題；也有效解決了由于注液工藝導致SEI膜形成不穩定而產生的電池一致性難以達到的問題。附圖說明圖1是本專利技術所提供的軟包電池注液系統的結構示意圖(俯視圖)。圖中：1、儲液裝置；2、固定裝置；3、加熱裝置；4、透氣膜；5、抽氣機；6、電芯；7、流量計；8、第一閥門；9、第二閥門。具體實施方式為能進一步了解本專利技術的
技術實現思路
、特點及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：如圖1所示，本實施例提供了一種軟包電池注液系統，包括軟包電池的電芯6，電芯6放置于固定裝置2中，固定裝置2是一個體積略大于電芯6的長方體外殼，采用PE塑料，可減少加熱過程中的熱損。固定裝置2底板的前后左右均安裝有固定螺栓，以將電芯6夾緊固定在長方體外殼內并在四周留有一定間隙，防止電芯6前后左右晃動。固定裝置2內設置有真空度測試儀。固定裝置2的兩端壁面上分別設置有第一接口和第二接口，第一接口與儲液裝置1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種軟包電池注液系統，包括軟包電池的電芯，其特征在于，所述電芯放置并固定于固定裝置內部；所述固定裝置的兩端分別設置有第一接口和第二接口，所述第一接口與儲液裝置通過管路相連接，所述第二接口與抽氣機通過管路相連接；所述儲液裝置與所述固定裝置之間的連接管路上設置有第一閥門和流量計，所述抽氣機與所述固定裝置之間的連接管路上設置有第二閥門，所述抽氣機與所述固定裝置的連接端口處安裝有透氣膜；所述電芯的極耳與加熱裝置的加熱端連接，加熱裝置通過熱傳導對所述電芯內部加熱。

【技術特征摘要】
1.一種軟包電池注液系統，包括軟包電池的電芯，其特征在于，所述電芯放置并固定于固定裝置內部；所述固定裝置的兩端分別設置有第一接口和第二接口，所述第一接口與儲液裝置通過管路相連接，所述第二接口與抽氣機通過管路相連接；所述儲液裝置與所述固定裝置之間的連接管路上設置有第一閥門和流量計，所述抽氣機與所述固定裝置之間的連接管路上設置有第二閥門，所述抽氣機與所述固定裝置的連接端口處安裝有透氣膜；所述電芯的極耳與加熱裝置的加熱端連接，加熱裝置通過熱傳導對所述電芯內部加熱。2.根據權利要求1所述的一種軟包電池注液系統，其特征在于，所述固定裝置為PE塑料制成的殼體結構。3.根據權利要求1所述的一種軟包電池注液系統，其特征在于，所述固定裝置內設置有真空度測試儀。4.一種軟包電池注液方法，其特征在于，按照如下步驟進行：(1)將軟包電池的電芯固定設置于固定裝置中，所述固定裝置的兩端上分別設置第一接口和第二接口，所述第一接口與儲液裝置通過管路連接，所述第二接口與抽氣機通過管路連接；所述儲液裝置與所述固定裝置之間的連接管路上設置第一閥門和流量計；所述抽氣機與所述固定裝置之間的連接管路上設置第二閥門，并且在所述抽氣機與所述固定裝置的連接端口處安裝透氣膜；(2)關閉所述儲液裝置與所述固定裝置之間的所述第一閥門，打開所述抽氣機與所述固定...

【專利技術屬性】
技術研發人員：俞濤，李頂根，竇汝振，
申請(專利權)人：天津清源電動車輛有限責任公司，
類型：發明
國別省市：天津,12