專利名稱：一種鋰離子二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋰離子二次電池。
背景技術(shù)：
隨著鋰離子電池在便攜式移動(dòng)設(shè)備上的廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)逐漸凸顯，其應(yīng)用逐漸 拓展到電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。相應(yīng)電池的能量密度、放電時(shí)間要求也不斷提升，因而 電池的體積也不斷增加。在傳統(tǒng)的鋰離子電池技術(shù)中，由于大多是體積較小的鋰離子電池，因此，只在鋰離 子二次電池頂部設(shè)計(jì)一個(gè)小孔用于電解液的注入，該小孔既是抽氣孔，又是加壓注液孔。但 隨著鋰離子二次電池的發(fā)展，鋰離子二次電池越來(lái)越向著大體積方面發(fā)展，如動(dòng)力電池，隨 著體積增大，正負(fù)極極片長(zhǎng)度和寬度大幅增加，極片中的孔隙總體積也隨之增加，孔隙中容 納的氣體的總體積也在增加。電解液的浸潤(rùn)過(guò)程實(shí)際是液體替代氣體填充孔隙的過(guò)程，隨 著電池體積的增加，電池中被非水電解液替代出來(lái)的向外運(yùn)動(dòng)的氣體增加，抵抗電解液往 孔隙中浸潤(rùn)的阻力增加，電解液對(duì)電池極片和隔膜的浸潤(rùn)難度增大，甚至在大電池中有時(shí) 會(huì)出現(xiàn)“液封”的現(xiàn)象，使得電解液無(wú)法很好的浸潤(rùn)電芯，若電解液浸潤(rùn)不充分則會(huì)增加電 池安全方面的風(fēng)險(xiǎn)，為了降低這些安全風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中，通常需要通過(guò)對(duì)電池抽真空或者 加壓或者高溫存放等手段，以此提高非水電解液對(duì)電芯的浸潤(rùn)，但當(dāng)電池體積較大時(shí)，單純 加壓、抽真空或高溫儲(chǔ)存克服大幅增加的浸潤(rùn)阻力效果甚微，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)充 分浸潤(rùn)，大大降低了生產(chǎn)效率，因此對(duì)體積較大的電池迫切需要新的方法來(lái)改善浸潤(rùn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子二次電池中非水電解液無(wú)法很好的浸潤(rùn)電芯的 技術(shù)問(wèn)題，提供一種鋰離子二次電池。一種鋰離子二次電池，包括電池殼體和蓋板，以及容納于由電池殼體和蓋板形成 的密閉空間內(nèi)的電芯和非水電解液，所述電芯由正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊置或卷繞形 成，在電池蓋板上設(shè)置一抽氣孔，在電池殼體上設(shè)置有一加壓注液孔。本實(shí)用新型中通過(guò)采用所提供的鋰離子二次電池結(jié)構(gòu)，能夠改善大電池被電解液 浸潤(rùn)的效果，提升電池容量和提高電池安全性能。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的鋰離子二次電池的裝配圖圖中1為抽氣孔；2為鉚釘；3為電池蓋板；4為短側(cè)壁；5為加壓注液孔；[0013]6為底壁；7為長(zhǎng)側(cè)壁。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下 結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施 例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提供一種鋰離子二次電池，包括電池殼體和蓋板，以及容納于由電池 殼體和蓋板形成的密閉空間內(nèi)的電芯和非水電解液，所述電芯由正極極片、隔膜、負(fù)極極片 疊置或卷繞形成，在所述電池蓋板上設(shè)置一抽氣孔，在電池殼體上設(shè)置有一加壓注液孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所提供的鋰離子電池中，分別在蓋板和電池殼體上 設(shè)置有抽氣孔和加壓注液孔，之所以要這樣設(shè)置，是因?yàn)楸緦?shí)用新型的發(fā)明人通過(guò)大量實(shí) 驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有的小尺寸電池即常用電池相比，現(xiàn)在的鋰離子二次電池越來(lái)越向著大體積 方面發(fā)展，如動(dòng)力電池，隨著體積、尺寸的增大，正負(fù)極極片長(zhǎng)度和寬度大幅增加，極片中的 孔隙總體積也隨之增加，孔隙中容納的氣體的總體積也在增加。電解液的浸潤(rùn)過(guò)程實(shí)際是 液體替代氣體填充孔隙的過(guò)程，隨著電池體積的增加，浸潤(rùn)程度增，電池中被非水電解液替 代出來(lái)的向外運(yùn)動(dòng)的氣體增加，抵抗電解液往孔隙中浸潤(rùn)的阻力增加，電解液對(duì)電池極片 和隔膜的浸潤(rùn)難度增大，甚至在大電池中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“液封”的現(xiàn)象，使得電解液無(wú)法很好 的浸潤(rùn)電芯，若電解液浸潤(rùn)不充分則會(huì)增加電池安全方面的風(fēng)險(xiǎn)(如過(guò)充等)，為了降低這 些安全風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中，通常需要通過(guò)對(duì)電池抽真空或者加壓或者高溫存放等手段，以此 提高非水電解液對(duì)電芯的浸潤(rùn)，但當(dāng)電池體積較大時(shí)，單純加壓、抽真空或高溫儲(chǔ)存克服大 幅增加的浸潤(rùn)阻力效果甚微，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)充分浸潤(rùn)，因此，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)來(lái)改 善電池中非水電解液的浸潤(rùn)性，存在技術(shù)屏障，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在電池蓋板和電池殼體上 分別設(shè)置抽氣孔和加壓注液孔，在電池注液時(shí)，先通過(guò)抽氣孔除去電池內(nèi)部氣體，維持電池 真空狀態(tài)的條件下通過(guò)加壓注液孔將電解液壓入電池殼體內(nèi)部，形成氣體往上運(yùn)動(dòng)、液體 也往上運(yùn)動(dòng)的流動(dòng)方向，避免“液封”效應(yīng)、減小浸潤(rùn)阻力。實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)電池極片和隔膜 的充分浸潤(rùn)，從而提高電池容量和過(guò)充等安全性能。上面提到的電池殼體包括側(cè)壁及底壁，其中所述殼體側(cè)壁由兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)壁和兩個(gè) 短側(cè)壁組成，殼體側(cè)壁與殼體底壁板圍成一上端開口的中空長(zhǎng)方體殼體，所述加壓注液孔 可以設(shè)置在殼體中任意一個(gè)表面上，并且可以設(shè)置任意孔型的加壓注液孔，如果將加壓注 液孔設(shè)置于側(cè)壁上，那么加壓注液孔的孔型優(yōu)選圓形孔，孔的直徑為底壁寬度的1/3 1/2，加壓注液孔設(shè)置在短側(cè)壁上，注液孔的中心軸距底壁所在平面的距離為側(cè)壁高度的 1/60 1/15，優(yōu)選情況下為1/60 1/30。如果將加壓注液孔設(shè)置于底壁上，加壓注液孔 的孔型為任意孔型，優(yōu)選情況下為圓形孔，加壓注液孔的直徑為底壁寬度的1/3 1/2。在蓋板上設(shè)置抽氣孔，抽氣孔的孔型可以為任意孔型，在優(yōu)選情況下，所述抽氣孔 為圓形孔，圓形孔的直徑為蓋板寬度的1/3 1/2。本實(shí)用新型還提供一種鋰離子二次電池的制備方法，該方法包括1)將正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊置或卷繞形成電芯；2)將步驟1制備的電芯置于電池殼體中并用蓋板密封，得到密封電池體；[0023]3)將密封電池體的抽氣口與外部真空系統(tǒng)相連，抽真空至-0. 09MPa -0. IMPa, 然后將加壓注液孔與干燥系統(tǒng)相連在壓力為0. 05MPa 0. 5MPa的條件下將滿足設(shè)計(jì)要求 重量的非水電解液壓入密封電池體中，密封加壓注液孔和抽氣孔獲得鋰離子二次電池。本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)在于電池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，因此該電池中所采用的正極極片、負(fù) 極極片、隔膜以及非水電解液均采用本領(lǐng)域所常用的正極極片、負(fù)極極片、隔膜以及非水電 解液，由于上述電池部件的材料及其制備方法均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此就不再贅 述。下面就結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所提供的鋰離子二次電池及其制備方法 進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。本文以20AH的電池(尺寸15mm*100mm*300mm)為例進(jìn)行說(shuō)明，但不限于 此型號(hào)。每支電池注入電解液的重量為210g。實(shí)施例11)將正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊置或卷繞形成電芯；2)將步驟1制備的電芯置于尺寸為15mm*100mm*300mm的電池殼體中并用蓋板密 封，得到密封電池體，所述殼體側(cè)壁上距離底壁5mm的位置設(shè)置直徑為5mm的加壓注液孔， 在蓋板上距離一個(gè)長(zhǎng)側(cè)壁3mm處設(shè)置有直徑為5mm的抽氣孔；3)注液過(guò)程將密封電池體的抽氣口與外部真空系統(tǒng)相連，將加壓注液孔與干燥氣 系統(tǒng)相連，抽真空至-0. 095MPa并維持2分鐘，然后調(diào)節(jié)壓力為0. 20MPa將210gLiPF6濃度 為1M/L的非水電解液A壓入密封電池體中，加壓2min，密封抽氣孔和加壓注液孔獲得鋰離 子二次電池樣品Tl。實(shí)施例21)將正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊置或卷繞形成電芯；2)將步驟1制備的電芯置于尺寸為15mm*100mm*300mm的電池殼體中并用蓋板密 封，得到密封電池體，所述殼體側(cè)壁上距離底壁20mm的位置設(shè)置直徑為5mm的加壓注液孔， 在蓋板上距離一短側(cè)壁6mm處設(shè)置有直徑為7mm的抽氣孔；3)注液過(guò)程將密封電池體的抽氣口與外部真空系統(tǒng)相連，將加壓注液孔與干燥氣 系統(tǒng)相連。抽真空至-0. 095MPa并維持2分鐘，然后調(diào)節(jié)壓力為0. 20MPa，注入70gA電解 液，并維持壓力2分鐘，循環(huán)抽真空至加壓步驟3次，注入210g電解液，密封抽氣孔和加壓 注液孔獲得鋰離子二次電池樣品T2。對(duì)比例1采用與實(shí)施例1相同的工藝制備鋰離子二次電池，區(qū)別在于此對(duì)比例中制備的鋰 離子二次電池中，在蓋板上距離一短側(cè)壁6mm處設(shè)置一直徑為5mm的注液/抽氣孔，在注液 時(shí)，通過(guò)注液/抽氣孔注入210g電解液后，通過(guò)同一注液/抽氣孔將鋰離子二次電池抽真 空至-0. 095MPa并維持2min，調(diào)節(jié)壓力至0. 20MPa,維持5秒鐘，密封注液孔獲得對(duì)比電池 樣品CTl。對(duì)比例2本實(shí)施例用來(lái)說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子二次電池的制備。采用與實(shí)施例1相同的工藝制備鋰離子二次電池，區(qū)別在于此對(duì)比例中制備的 鋰離子二次電池中，在蓋板上距離一短側(cè)壁5mm處設(shè)置一直徑為5mm的注液/抽氣孔，在注 液時(shí)，通過(guò)注液/抽氣孔注入210g電解液后，通過(guò)同一注液/抽氣孔將鋰離子二次電池抽真空至-0. 095MPa并維持2min，然后調(diào)節(jié)壓力至0. 20MPa維持5秒鐘，抽真空與加壓步驟循 環(huán)3次，密封注液孔獲得對(duì)比電池樣品CT2。實(shí)施例3-4本實(shí)施例用來(lái)測(cè)試本實(shí)用新型所提供的鋰離子二次電池樣品T1-T2的各項(xiàng)性能， 所述各項(xiàng)性能包括1)注液后電池內(nèi)阻測(cè)試電解液注入前電池正極和負(fù)極被隔膜阻隔開，測(cè)試電池內(nèi)阻為無(wú)窮大，隨著電解 液加入正負(fù)極被導(dǎo)通，電池內(nèi)阻逐漸減小，因此內(nèi)阻變化能有效評(píng)估浸潤(rùn)效果。取剛完成注液的電池樣品于45°C環(huán)境中放置，采集不同時(shí)間電池歐姆內(nèi)阻數(shù)據(jù)。在本測(cè)試中用到的測(cè)試儀器為Modulab (美國(guó)阿美特克有限公司)測(cè)試儀，詳細(xì)測(cè) 試方法如下A、測(cè)試電池開路電壓UB、設(shè)定測(cè)試電壓U，測(cè)試頻率1000Hz，掃描得到內(nèi)阻為電池歐姆內(nèi)阻測(cè)，分別測(cè)試 樣品在0h、lh、2h、5h、10h、15h、20h、25h、30h的電阻值，測(cè)試結(jié)果見表1。2)電池首次放電容量測(cè)試取45°C環(huán)境中放置至內(nèi)阻穩(wěn)定后的電池(已經(jīng)到達(dá)浸潤(rùn)極限)進(jìn)行容量測(cè)試 (每組50支)，其中有兩個(gè)小孔的電池放置時(shí)間為10H，僅一個(gè)小孔的電池放置時(shí)間為48H。 未被浸潤(rùn)的地方不能充電，因而放電容量也會(huì)相應(yīng)較低。電池設(shè)計(jì)容量為20AH。測(cè)試過(guò)程A)將電池樣品以2A電流恒流充電至4. 20V，然后在4. 20V條件下恒壓充電，直至 充電電流減小至0. 2A； B)擱置經(jīng)過(guò)充電電池樣品5分鐘；C)將經(jīng)過(guò)擱置的電池樣品以20A電流恒流放電至3. 0V。收集電池首次放電容量數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果見表2。3)電池安全性能測(cè)試在電池充電過(guò)程中如果極片未被完全浸潤(rùn)，則容易造成浸潤(rùn)部分充入過(guò)多電量而 造成金屬鋰析出，繼而短路造成電池?zé)崾Э囟鹈盁?、爆炸等。測(cè)試步驟1)取分容后的電池樣品，將該樣品充電到3. 80V，然后進(jìn)行1A-5. 5V過(guò)充測(cè)試，如 果經(jīng)過(guò)過(guò)充，電池樣品只出現(xiàn)發(fā)鼓，則該樣品為合格，如果伴隨發(fā)鼓還出現(xiàn)漏液、燃燒、爆炸 等現(xiàn)象，則該樣品為不合格，測(cè)試結(jié)果如表3所示。對(duì)比例3-4本對(duì)比例用來(lái)測(cè)試對(duì)比例1-2制備電池樣品的各項(xiàng)性能，所述測(cè)試與實(shí)施例3-4 中所述的各種測(cè)試相同，測(cè)試結(jié)果分別見表1-3。表 權(quán)利要求1.一種鋰離子二次電池，包括電池殼體和蓋板，以及容納于由電池殼體和蓋板形成的 密閉空間內(nèi)的電芯和非水電解液；所述電芯由正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊置或卷繞形成， 其特征在于，在電池蓋板上設(shè)置一抽氣孔，在電池殼體上設(shè)置有一加壓注液孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述的電池殼體包括側(cè)壁及 底壁；其中所述殼體側(cè)壁由兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)壁和兩個(gè)短側(cè)壁組成，殼體側(cè)壁與殼體底壁板圍成一 上端開口的中空長(zhǎng)方體殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述加壓注液孔設(shè)置在短側(cè) 壁上，注液孔的中心軸距底壁所在平面的距離為側(cè)壁長(zhǎng)度的1/60 1/15。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述加壓注液孔設(shè)置在短側(cè) 壁上，注液孔的中心軸距底壁所在平面的距離為側(cè)壁長(zhǎng)度的1/60 1/30。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述加壓注液孔為設(shè)置在底 壁上的圓孔，圓孔的直徑為殼體底壁寬 度的1/3-1/2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述抽氣孔為圓形孔，直徑為 殼體蓋板寬度的1/3 1/2。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種鋰離子二次電池，包括電池殼體和蓋板，以及容納于由電池殼體和蓋板形成的密閉空間內(nèi)的電芯和非水電解液，所述電芯由正極極片、隔膜、負(fù)極極片疊置或卷繞形成，本實(shí)用新型在電池蓋板上設(shè)置一抽氣孔，在電池殼體上設(shè)置有一加壓注液孔，通過(guò)這種設(shè)計(jì)，可以有效提高大電池中電解液的侵潤(rùn)效果，提高電池的首次放電容量以及電池的安全性能。
文檔編號(hào)H01M2/04GK201789002SQ20102024981
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者范藝瑋, 陳珍貞 申請(qǐng)人:上海比亞迪有限公司