一種聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電池浸潤(rùn)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法，采用超聲清洗裝置進(jìn)行浸潤(rùn)，具體包括以下步驟：將注液后的電池氣袋朝上豎直立于超聲清洗裝置的水槽中；向所述水槽中注入純水，控制所述純水的液面沒過所述電池的極組；加熱所述純水控制溫度在23-27℃，控制超聲波頻率在50-70KHz，超聲浸潤(rùn)1.0-2.0小時(shí)；將浸潤(rùn)完成的電池取出用熱風(fēng)裝置干燥。本發(fā)明通過采用超聲浸潤(rùn)方法，通過超聲振蕩來促進(jìn)有機(jī)電解液像電池內(nèi)部，尤其是極片和隔膜空隙的擴(kuò)散和浸潤(rùn)，可以大幅縮短靜置時(shí)間和降低生產(chǎn)能耗，并且達(dá)到和常規(guī)聚合物鋰離子電池高溫浸潤(rùn)的同樣效果，降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率；實(shí)用性強(qiáng)，可以適用于多種型號(hào)的電池浸潤(rùn)。
【專利說明】一種聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池浸潤(rùn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電池在注液后，電解液并不是完全迅速浸入到極組內(nèi)部，部分電解液會(huì)集中在極組上部氣袋部分的空間，而這些電解液需要很長(zhǎng)的靜置時(shí)間才能充分浸潤(rùn)到極組內(nèi)部。因此，在鋰離子聚合物電池行業(yè)，電池在注液后往往修要較長(zhǎng)時(shí)間的高溫靜置，來確保電解液對(duì)電池進(jìn)行了充分的浸潤(rùn)。這個(gè)過程增加了能耗，也浪費(fèi)了時(shí)間，不利于降低成本和提高生
產(chǎn)效率。
[0003]隨著人們對(duì)聚合物鋰離子電池能量密度的不斷追求，電池極片壓實(shí)密度也不斷提高；同時(shí)為了提高聚合物電池的平整度和安全性，隔膜上面又會(huì)涂覆大量的Al2O3和PVDF。這些變化都無形中降低了極片的孔隙率和隔膜的孔隙率，從而也降低了電解液在極組內(nèi)部的浸潤(rùn)速度。因此，聚合物鋰離子電池在注液后往往要在高溫下靜置2-3天。
[0004]參見圖1所示，該圖中11為電池，10為電解液針頭，12為電解液浸潤(rùn)方向，13為浸潤(rùn)過程中最先浸浸潤(rùn)完成的區(qū)域。從圖中可以看出，電解液從針頭10噴出后，會(huì)自動(dòng)向電池11兩邊流動(dòng)，先對(duì)電池11兩邊進(jìn)行浸潤(rùn)，形成13所示區(qū)域，然后隨著靜置過程的進(jìn)行，電解液逐漸由電池兩邊向電池中間進(jìn)行擴(kuò)散，最終浸潤(rùn)遍歷整個(gè)11。
[0005]參見圖2所示，該圖展示了電池在注液后靜置期間，電解液在其中浸潤(rùn)的過程。圖中，21為集流體Al箔，22為集流體Cu箔，23為隔膜；隔膜23和Al箔21之間為正極活性物質(zhì)24，包括正極粉料、導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑；隔膜23和Cu箔22之間為負(fù)極活性物質(zhì)25，包括負(fù)極粉料、導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑；隔膜23中間區(qū)域26為隔膜微孔，箭頭27是電解液在極片中的浸潤(rùn)方向。從這個(gè)圖中，很明顯看出，電解液在靜置過程中，是從極片表層(隔膜一側(cè))向內(nèi)層(集流體一側(cè))逐漸浸潤(rùn)的。
[0006]在電解液浸潤(rùn)的過程中，會(huì)遇到正負(fù)極活性物質(zhì)顆粒，這些活性物質(zhì)顆粒彼此之間有一定的距離。圖中，圓圈圈定的區(qū)域28的顆粒彼此之間的距離較大，也就是說這個(gè)區(qū)域的極片孔隙率較大，那么電解液在流經(jīng)此處的時(shí)候就比較容易浸潤(rùn)(在圖中反應(yīng)就是區(qū)域內(nèi)箭頭比較多)；相反，圖中圓圈圈定的區(qū)域29的顆粒彼此之間的距離很小，即這個(gè)區(qū)域的極片孔隙率較小，那么電解液在流經(jīng)此處的時(shí)候就比較難浸潤(rùn)(在圖中反應(yīng)就是該區(qū)域內(nèi)箭頭比較少)，這就需要較長(zhǎng)時(shí)間的高溫靜置，甚至及時(shí)這樣電解液都很難充分浸潤(rùn)活性物質(zhì)顆粒之間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題而提供一種聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法。
[0008]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法，采用超聲清洗裝置進(jìn)行浸潤(rùn)，具體包括以下步驟:
[0009]將注液后的電池氣袋朝上豎直立于超聲清洗裝置的水槽中；[0010]向所述水槽中注入純水，控制所述純水的液面沒過所述電池的極組；
[0011]加熱所述純水控制溫度在23-27 °C，控制超聲波頻率在50-70KHZ，超聲浸潤(rùn)
1.0-2.0 小時(shí)；
[0012]將浸潤(rùn)完成的電池取出用熱風(fēng)裝置干燥。
[0013]優(yōu)選的，所述純水溫度為25°C，所述超聲波的頻率為60KHz。
[0014]優(yōu)選的，所述超聲浸潤(rùn)的時(shí)間1.5小時(shí)。
[0015]本發(fā)明通過采用超聲浸潤(rùn)方法，通過超聲振蕩來促進(jìn)有機(jī)電解液像電池內(nèi)部，尤其是極片和隔膜空隙的擴(kuò)散和浸潤(rùn)，可以大幅縮短靜置時(shí)間和降低生產(chǎn)能耗，并且達(dá)到和常規(guī)聚合物鋰離子電池高溫浸潤(rùn)的同樣效果，降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率；實(shí)用性強(qiáng)，可以適用于多種型號(hào)的電池浸潤(rùn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1所示為聚合物鋰離子電池注液以及電解液在注液后的浸潤(rùn)示意圖；
[0017]圖2所示為為鋰離子電池的剖面圖；
[0018]圖3所示為電池在超聲清洗裝置中的放置示意圖；
[0019]圖4所示為不同浸潤(rùn)方式獲得的電池與注液后未經(jīng)浸潤(rùn)的電池的EIS電化學(xué)阻抗
-1'TfeP曰。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面，結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不局限于所列的實(shí)施例。
[0021]一種聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法，采用超聲清洗裝置進(jìn)行浸潤(rùn)，具體包括以下步驟:
[0022]將注液后的電池氣袋朝上豎直立于超聲清洗裝置的水槽中；
[0023]向所述水槽中注入純水，控制所述純水的液面沒過所述電池的極組；
[0024]加熱所述純水控制溫度在23-27 °C，控制超聲波頻率在50_70ΚΗζ，超聲浸潤(rùn)
1.0-2.0 小時(shí)；
[0025]將浸潤(rùn)完成的電池取出用熱風(fēng)裝置干燥。
[0026]優(yōu)選的，所述純水溫度為25°C，所述超聲波的頻率為60KHz。
[0027]優(yōu)選的，所述超聲浸潤(rùn)的時(shí)間1.5小時(shí)。
[0028]本發(fā)明在電池注液后，電池不轉(zhuǎn)入高溫間靜置而是在常溫采用超聲振蕩儀對(duì)電池進(jìn)行浸潤(rùn)，通過超聲振蕩來促進(jìn)有機(jī)電解液像電池內(nèi)部，尤其是極片和隔膜空隙的擴(kuò)散和浸潤(rùn)，有效縮短了電池靜止時(shí)間，降低了能耗并且提高了生產(chǎn)效率。
[0029]所述超聲清洗裝置可以采用現(xiàn)有的超聲震蕩清洗裝置，
[0030]使用時(shí)，將超聲震蕩裝置接入220V/50HZ的三芯電源，將注液后的電池4放入超聲清洗裝置的水槽30中，且電池4的氣袋朝上豎直立于水槽30中(該水槽30內(nèi)有排液孔31，與排液管32相通);同時(shí)向水槽內(nèi)注入純水；通過超聲震蕩清洗裝置的電源控制面板33，接通過超聲震蕩清洗裝置電源，通過加熱控制面板34的加熱開關(guān)加熱純水，并設(shè)定溫度控制在23-27°C ;通過超聲控制面板36啟動(dòng)超聲震蕩，并控制超聲波的頻率為50-70KHZ間，在此工況下，通過浸潤(rùn)時(shí)間控制面板35設(shè)定浸潤(rùn)所述電池的時(shí)間在1.0-2.0小時(shí)進(jìn)行浸潤(rùn)，浸潤(rùn)完成，電池取出用熱風(fēng)裝置干燥，即完成了電池的浸潤(rùn)。
[0031]測(cè)試對(duì)比:
[0032]對(duì)剛剛注完電解液的聚合物鋰離子電池進(jìn)行如下操作:
[0033]取3只剛剛注液后的電池1、2、3，用EIS電化學(xué)阻抗測(cè)試儀進(jìn)行EIS電化學(xué)阻抗測(cè)試，測(cè)試振幅為5mV/s，掃碼頻率從IOmHz到IOOKHz。
[0034]取3只電池，采用常規(guī)電池高溫浸潤(rùn)工藝，在高溫下靜置2-3天，形成高溫浸潤(rùn)后的電池1、2、3 ；
[0035]取3只電池放入圖3所示超聲清洗裝置的水槽中，然后向水槽中注入純水，控制純水的液面高度剛剛沒過電池的極組，按上述方法進(jìn)行超聲浸潤(rùn)，得到超聲浸潤(rùn)后的電池1、
2、3。
[0036]將所述高溫浸潤(rùn)的電池1、2、3以及超聲浸潤(rùn)的電池1、2、3進(jìn)行同樣的EIS電化學(xué)阻抗測(cè)試，然后進(jìn)行比較分析電池浸潤(rùn)前后以及兩種浸潤(rùn)方式電池歐姆阻抗的區(qū)別。
[0037]如圖4所示，三角形標(biāo)記的線條代表的是剛剛注液后電池1、2、3的EIS阻抗譜；方形標(biāo)記的線條代表的是高溫浸潤(rùn)后電池1、2、3的EIS阻抗譜；菱形標(biāo)記的是線條代表的是超聲浸潤(rùn)后電池1、2、3的EIS阻抗譜。曲線和圖中Re(Z")(阻抗的虛部)為O時(shí)的直線的交點(diǎn)值代表電池的歐姆阻抗。
[0038]可以發(fā)現(xiàn)，電池經(jīng)過浸潤(rùn)后的歐姆阻抗要明顯小于浸潤(rùn)前剛剛注完液的電池；此夕卜，超聲浸潤(rùn)和高溫浸潤(rùn)電池的歐姆阻抗幾乎沒有區(qū)別，可以認(rèn)為超聲浸潤(rùn)也同樣達(dá)到了高溫浸潤(rùn)的效果。
[0039]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法，其特征在于，采用超聲清洗裝置進(jìn)行浸潤(rùn)，具體包括以下步驟: 將注液后的電池氣袋朝上豎直立于超聲清洗裝置的水槽中； 向所述水槽中注入純水，控制所述純水的液面沒過所述電池的極組； 加熱所述純水控制溫度在23-27°C，控制超聲波頻率在50?70KHZ，超聲浸潤(rùn)1.0-2.0小時(shí)； 將浸潤(rùn)完成的電池取出用熱風(fēng)裝置干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法，其特征在于，所述純水溫度為25°C，所述超聲波的頻率為60KHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚合物鋰離子電池的浸潤(rùn)方法，其特征在于，所述超聲浸潤(rùn)的時(shí)間1.5小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B08B3/12GK103721972SQ201310736734
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】王碩, 趙磊, 賈學(xué)恒 申請(qǐng)人:天津力神電池股份有限公司