掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

化成装置和用于电芯的化成方法

文献发布时间:2024-04-18 20:01:23


化成装置和用于电芯的化成方法

技术领域

本发明涉及光伏技术领域,更具体地,涉及化成装置和用于电芯的化成方法。

背景技术

锂离子电池是近年来被广泛应用的储能元件,由于其具有高比能量、高功率密度、高效和环保等特点,在消费类电子产品、电力驱动以及储能电站等领域得到广泛应用。化成工艺是锂离子电池的关键工序,其主要用于激活电池以便在电池的负极表面形成固体电解质界面膜(SEI膜)。快速、均匀、致密地形成固体电解质界面膜不仅可以提升化成效率,也可以改善锂离子电池的首效、倍率及循环性能等。

化成工艺控制的核心在于:产气时负压除气以及调整温升状态,目前化成杯仅能承载一种电解液,使得电芯在化成时电解液的可选择范围单一,此外,化成过程中充放电温升时只能靠大环境降温,使得电芯内温度稳定性差,因此,是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种化成装置和用于电芯的化成方法,用以解决化成装置承载电解液单一以及电芯温度稳定性差的问题。

第一方面,本申请提供一种化成装置,包括容器本体和与所述容器本体相连接的盖体,所述容器本体内设置有至少三个阻挡装置,至少三个所述阻挡装置将所述容器本体分割成至少三个储液槽,每个所述储液槽内承载有不同电解液;

所述盖体靠近所述容器本体一侧设置有至少三个连接件,所述连接件与所述阻挡装置相对应,所述连接件与所述阻挡装置相连接,且带动所述阻挡装置沿第一方向往复运动,所述第一方向为由所述盖体指向所述容器本体一侧;

所述容器本体下端延伸有用于与电芯注液孔密封配合的尖嘴。

第二方面,本申请提供一种用于电芯的化成方法,利用化成装置向电芯注入电解液,所述化成装置包括上述任一项所述的化成装置;

将容器主体的尖嘴插入电芯的注液孔,向不同所述储液槽注入不同电解液,将盖体盖合所述容器主体;

根据电芯温升曲线在对应区域释放电解液,以完成电芯激活。

可选地,所述根据电芯温升曲线在对应区域释放电解液包括:

所述电解液包括一注电解液、补锂剂电解液和二注电解液,其中,所述一注电解液注入第一储液槽,所述补锂剂电解液注入第二储液槽,所述二注电解液注入第三储液槽;

根据电芯温升状态,基于第一充电电流区间释放所述一注电解液;

根据电芯温升状态,基于第二充电电流区间释放所述补锂剂电解液;

根据电芯温升状态,基于放电电流区间释放所述二注电解液。

可选地,所述根据电芯温升曲线在对应区域释放电解液包括:

所述电解液包括一注电解液、补锂剂电解液和二注电解液,其中,所述一注电解液注入第一储液槽,所述二注电解液注入第二储液槽,所述补锂剂电解液注入第三储液槽;

根据电芯温升状态,基于第一电位区间释放所述一注电解液,基于第二电位区间依次释放所述一注电解液和所述二注电解液,基于第三电位区间释放所述补锂剂电解液,其中,所述第一电位区间小于所述第二电位区间,且所述第二电位区间小于所述第三电位区间。

与现有技术相比,本发明提供的化成装置,至少实现了如下的有益效果:

本发明提供的化成装置和用于电芯的化成方法,该化成装置包括容器本体和与容器本体相连接的盖体,容器本体内设置有至少三个阻挡装置,至少三个阻挡装置将容器本体分割成至少三个储液槽,每个储液槽内承载有不同电解液;盖体靠近容器本体一侧设置有至少三个连接件,连接件与阻挡装置相对应,连接件与阻挡装置相连接,且带动阻挡装置沿第一方向往复运动,第一方向为由盖体指向容器本体一侧;容器本体下端延伸有用于与电芯注液孔密封配合的尖嘴,采用上述方案,不仅能够同时储存几种不同类型的电解液,从而实现集成注液,而且可以向电芯内释放不同类型的电解液,实现电芯补液的同时以调整电芯内部温度,保证在大电流下化成的温度稳定性,从而避免电芯内部升温过快,进而提升电芯的化成效果及性能。

当然,实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明提供的一种化成装置中容器本体和盖体的打开状态示意图;

图2是本发明提供的一种化成装置中容器本体和盖体的盖合状态示意图;

图3是本发明提供的底板的结构示意图;

图4是图2中A处局部放大图;

图5是本发明提供的第一隔板、第二隔板和第三隔板的结构示意图;

图6是本发明提供的又一种化成装置中容器本体和盖体的打开状态示意图;

图7是本发明提供的第一阻挡板、第二阻挡板和第三阻挡板的结构示意图;

图8是本发明提供的另一种化成装置中容器本体和盖体的打开状态示意图;

图9是本发明提供的另一种化成装置中容器本体和盖体的打开状态示意图;

图10是本发明提供的用于电芯的化成方法的流程示意图之一;

图11是本发明提供的电芯温升曲线;

图12是本发明提供的用于电芯的化成方法的流程示意图之二;

图13是本发明提供的用于电芯的化成方法的流程示意图之三。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是本发明提供的一种化成装置中容器本体和盖体的打开状态示意图;图2是本发明提供的一种化成装置中容器本体和盖体的盖合状态示意图;结合图1和图2所示,本实施例提供一种化成装置,包括容器本体1和与容器本体1相连接的盖体2,容器本体1内设置有至少三个阻挡装置11,至少三个阻挡装置11将容器本体1分割成至少三个储液槽3,每个储液槽3内承载有不同电解液;盖体2靠近容器本体1一侧设置有至少三个连接件21,连接件21与阻挡装置11相对应,连接件21与阻挡装置11相连接,且带动阻挡装置11沿第一方向X往复运动,第一方向X为由盖体2指向容器本体1一侧;容器本体1下端延伸有用于与电芯6注液孔密封配合的尖嘴4。

具体地,结合图1和图2所示,该化成装置适用于电芯6化成,在电芯6生产过程中,初次成型的电芯6需要在电极两端通入适当的电流对电芯6内部的活性物质进行激活,该过程就叫做化成。化成使电极表面生成钝化界面膜(SEI膜),可防止电解液与电极活性材料发生氧化还原反应,因此,化成是电芯6生产过程中非常关键的工序,化成工艺的优劣直接影响电芯6性能,电芯6只有经过化成后才能体现真实性能,如果电芯6不经过化成则不能进行正常的充放电。

该化成装置包括容器本体1和盖体2,盖体2可以盖合容器本体1,容器本体1内设置有多个阻挡装置11,相邻两个阻挡装置11之间可以具有相同间隔,或者,相邻两个阻挡装置11之间也可以具有不相同间隔,当然也可以根据实际需要对相邻两个阻挡装置11之间的间隔进行调整,本实施例不做具体限制。

多个阻挡装置11将容器本体1分割成多个储液槽3,每个储液槽3内承载有不同电解液(图中未示出),阻挡装置11用于隔开不同储液槽3内的电解液,例如,三个阻挡装置11将容器本体1分割成三个储液槽3以及一个槽体,三个储液槽3中的不同类型电解液都可以依次向槽体(图中未标注)内释放电解液,三个储液槽3内分别储放不同电解液,以使得电芯在化成时电解液的可选择性,通过槽体向电芯6内注入电解液。

盖体2靠近容器本体1一侧设置有多个连接件21,一个连接件21对应一个阻挡装置11,连接件21与阻挡装置11相连接,且带动阻挡装置11沿第一方向X往复运动,第一方向X为由盖体2指向容器本体1一侧;每个连接件21沿第一方向X的高度可以相同;当盖体2与化成柜升降机构相连接,并由化成柜升降机构控制抬起或放下,化成柜升降机构(图中未示出)可以连接盖体2远离容器本体1一侧;可以理解为盖体2通过连接件21沿竖直方向抬起和放下阻挡装置11,以实现不同电解液的释放。

容器本体1下端延伸有用于与电芯6注液孔密封配合的尖嘴4,尖嘴4可以直接插入电芯6的注液孔。

具体使用时,步骤1,根据先后注入电芯6内电解液的顺序,沿靠近尖嘴4至远离尖嘴4的方向上,分别在不同储液槽3内注入不同电解液,利用盖体2盖合容器本体1;步骤2,将盖合盖体2后的容器本体1与电芯6相结合,如将尖嘴4插入电芯6的注液孔(图中未示出)内;步骤3,送至化成柜化成,当盖体2与化成柜升降机构相连接时,在对应时刻(如电芯温度升至55℃的临界点前1℃-2℃)通过化成柜升降机构抬高盖体2,由盖体2带动阻挡装置11沿第一方向X往复运动,实现不同储液槽3内电解液的释放,最终完成电芯6激活;当然根据实际情况,步骤1和步骤2之间的顺序可以调整,如先执行步骤2,再执行步骤1,但步骤1和步骤3,以及步骤2与步骤3之间的顺序不可逆。

与现有技术相比,本实施例提供的化成装置,至少实现了如下的有益效果:

本实施例提供的化成装置,包括容器本体1和与容器本体1相连接的盖体2,容器本体1内设置有至少三个阻挡装置11,至少三个阻挡装置11将容器本体1分割成至少三个储液槽3,每个储液槽3内承载有不同电解液;盖体2靠近容器本体1一侧设置有至少三个连接件21,连接件21与阻挡装置11相对应,连接件21与阻挡装置11相连接,且带动阻挡装置11沿第一方向X往复运动,第一方向X为由盖体2指向容器本体1一侧;容器本体1下端延伸有用于与电芯6注液孔密封配合的尖嘴4,采用上述方案,不仅能够同时储存几种不同类型的电解液,从而实现集成注液,而且可以向电芯6内释放不同类型的电解液,实现电芯6补液的同时以调整电芯6内部温度,保证在大电流下化成的温度稳定性,从而避免电芯6内部升温过快,进而提升电芯6的化成效果及性能。

在一种可选实施例中,图3是本发明提供的底板的结构示意图;参见图3所示,本实施例中容器本体1还包括底板12,底板12沿靠近尖嘴4向盖体2一侧倾斜设置,可以理解为底板12为一倾斜板,当盖体2带动阻挡装置11沿第一方向X抬起时,靠近尖嘴4一侧的储液槽3释放,由于底板12为一倾斜板,可以快速使储液槽3内的电解液释放,通过尖嘴4向电芯6的注液孔内注入。

继续参见图1所示,连接件21靠近阻挡装置11一侧设置有第一磁性件22,第一磁性件22位于连接件21的底部,具体而言,连接件21可以为连接板,连接板的形状可以矩形,每个连接件21靠近阻挡装置11一侧都可以设置第一磁性件22,以便于后续与阻挡装置11连接,将每个第一磁性件22设计在连接件21的底部,为后续依次打开沿靠近尖嘴4一侧至远离尖嘴4一侧的阻挡装置11为准备。

可选地,图4是图2中A处局部放大图;结合图2和图4所示,容器本体1还包括第一侧壁13,部分第一侧壁13与底板12远离尖嘴4一侧相连接,盖体2还包括与第一侧壁13相抵接的第二侧壁23,第一侧壁13与第二侧壁23沿第一方向X的截面形状均为环形,当盖体2盖合在容器本体1上时,盖体2中第二侧壁23与容器本体1中第一侧壁13相抵接。第一侧壁13靠近第二侧壁23一侧,第二侧壁23靠近第一侧壁13一侧可以相互配合的倾斜面,将第一侧壁13靠近第二侧壁23一侧,第二侧壁23靠近第一侧壁13一侧可以相互配合的倾斜面,以便于盖体2的第二侧壁23与容器本体1的第一侧壁13之间快速插接。

在一种可选实施例中,图5是本发明提供的第一隔板、第二隔板和第三隔板的结构示意图;结合图1和图5所示,本实施例中至少三个阻挡装置11包括第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112,第一隔板110位于靠近尖嘴4一侧,第三隔板112位于远离尖嘴4一侧,第二隔板111位于第一隔板110和第二隔板111之间,第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112沿第一方向X往复运动;第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112上设置有与第一磁性件22相吸合的第二磁性件113,其中,第一隔板110中第二磁性件113位于第一隔板110的中部,第二隔板111中第二磁性件113位于第二隔板111的中上部,第三隔板112中第二磁性件113位于第三隔板112的顶部。

具体地,继续参照图1和图5所示,至少三个阻挡装置11包括第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112,第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112的形状可以为矩形,第一隔板110位于靠近尖嘴4一侧,第三隔板112位于远离尖嘴4一侧,第二隔板111位于第一隔板110和第二隔板111之间,第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112将容器本体1分割成一个槽体和三个储液槽3,槽体对应尖嘴4,三个储液槽3位于槽体的一侧,三个储液槽3依次排列,

第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112上设置有第二磁性件113,第二磁性件113与第一磁性件22相吸合,其中,将第一隔板110中第二磁性件113设计在第一隔板110的中部,将第二隔板111中第二磁性件113设计在第二隔板111的中上部,第三隔板112中第二磁性件113设计在第三隔板112的顶部,可以理解为:位于第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112上的第二磁性件113由低至高依次设计,采用该方案,由于第一磁性件22均设计在盖体2中连接件21的底部,而位于第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112上的第二磁性件113由低至高依次设置,则盖体2的连接件21可以依次带动第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112抬起,能够依次释放靠近尖嘴4一侧的储液槽3内电解液至远离尖嘴4一侧的储液槽3内电解液。具体而言,先抬起第一隔板110,释放第一隔板110和第二隔板111之间的储液槽3内的电解液;再抬起第二隔板111,释放第二隔板111与第三隔板112之间储液槽3内的电解液,最后抬起第三隔板112,释放最后一个储液槽3内的电解液,使得电解液可以在不同情况下释放,为后续化成时提供充足的电解液,使得电芯激活效果好,且避免化成界面产生斑点。

可选地,继续参照图1和图2所示,第一磁性件22和第二磁性件113的材质可以为强力磁铁,如钕铁硼磁铁,相比于铁氧体磁铁、铝镍钴、钐钴的磁性能大大的超越了其他几种磁铁,钕铁硼磁铁可以吸附本身重量的640倍的重量,因此,盖体2中第一磁性件22可以带动第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112中第二磁性件113沿第一方向X做往复运动。

需要说明的是:继续参照图1所示,由于底板12为一倾斜板,因此,第一隔板110沿第一方向X的高度为h1,第三隔板112沿第一方向X的高度为h2,第二隔板111沿第一方向X的高度为h3,其中,h1>h2>h3。

在一种可选实施例中,结合图1和图3所示,底板12靠近盖体2一侧开设有与第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112相对应的凹槽5,第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112的底端位于凹槽5内,具体而言,第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112的底部可以置于凹槽5内,当盖体2中连接件21带动第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112抬起时,第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112的底部直接脱离底板12的凹槽5;当盖体2中连接件21带动第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112落下时,第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112的底部直接落在底板12的凹槽5内,采用上述方案,能够方便、快捷地固定第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112,防止第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112滑落。

在一种可选实施例中,图6是本发明提供的又一种化成装置中容器本体和盖体的打开状态示意图;图7是本发明提供的第一阻挡板、第二阻挡板和第三阻挡板的结构示意图;继续参照图6和图7所示,本实施例中至少三个阻挡装置11包括第一阻挡板114、第二阻挡板115和第三阻挡板116,第一阻挡板114用于阻挡第一阻挡板114与第二阻挡板115之间储液槽3内电解液释放,第二阻挡板115用于阻挡第二阻挡板115和第三阻挡板116之间储液槽3内电解液释放,第三阻挡板116用于阻挡第三阻挡板116和容器本体的侧壁13之间储液槽3内电解液释放;第一阻挡板114位于靠近尖嘴4一侧,第三阻挡板116位于远离尖嘴4一侧,第二阻挡板115位于第一阻挡板114和第三阻挡板116之间;

第一阻挡板114、第二阻挡板115和第三阻挡板116均包括第一子板1140和与第一子板1140相连接的第二子板1141,第一子板1140和第二子板1141的形状可以为矩形,第一子板1140与容器本体的侧壁13相连接,可选地,第一子板1140的侧壁与容器本体的侧壁13固定连接,第一子板1140的底壁与容器本体1的底板12固定连接,第一子板1140的底部开设有流液口1140a,第二子板1141沿第一方向X往复运动,容器本体1中连接件21可以带动第二子板1141沿第一方向X往复运动,当容器本体1中连接件21沿第一方向X抬起第二子板1141时,电解液可以通过第一子板1140中流液口1140a流出;

第二子板1141靠近连接件21一侧设置有与第一磁性件22相吸合的第三磁性件1141a,其中,第一阻挡板114中第二子板1141的第三磁性件1141a位于第一阻挡板114的中部,第二阻挡板115中第二子板1141的第三磁性件1141a位于第二阻挡板115的中上部,第三阻挡板116中第二子板1141的第三磁性件1141a位于第三阻挡板116的顶部,可以理解为:位于第一阻挡板114中第二子板1141、位于第二阻挡板115中第二子板1141和位于第三阻挡板116中第二子板1141上第三磁性件1141a由低至高依次设计。采用该方案,由于第一磁性件22均设计在盖体2中连接件21的底部,而第一阻挡板114中第二子板1141、第二阻挡板115中第二子板1141和第三阻挡板116中第二子板1141上第三磁性件1141a由低至高依次设置,则盖体2的连接件21可以依次带动第一阻挡板114中第二子板1141、第二阻挡板115中第二子板1141和第三阻挡板116中第二子板1141抬起,能够依次释放靠近尖嘴4一侧的储液槽3内电解液至远离尖嘴4一侧的储液槽3内电解液。具体而言,先抬起第一阻挡板114中第二子板1141,释放第一阻挡板114和第二阻挡板115之间的储液槽3内的电解液;再抬起第二阻挡板115中第二子板1141,释放第二阻挡板115与第三阻挡板116之间储液槽3内的电解液,最后抬起第三阻挡板116中第二子板1141,释放最后一个储液槽3内的电解液。

可选地,结合图6和图7所示,第一磁性件22和第三磁性件1141a的材质可以为强力磁铁,如钕铁硼磁铁,相比于铁氧体磁铁、铝镍钴、钐钴的磁性能大大的超越了其他几种磁铁,钕铁硼磁铁可以吸附本身重量的640倍的重量,因此,盖体2中第一磁性件22可以带动第一阻挡板114中第二子板1141、第二阻挡板115中第二子板1141和第三阻挡板116中第二子板1141沿第一方向X做往复运动。

在一种可选实施例中,继续参照图7所示,第一阻挡板114中第一子板1140的流液口1140a的面积为S1,第二阻挡板115中第一子板1140的流液口1140a的面积为S2,第三阻挡板116中第一子板1140的流液口1140a的面积为S3,其中,S1>S2>S3,也就是说,第一阻挡板114、第二阻挡板115和第三阻挡板116中第一子板1140的流液口1140a由大至小,使得不同储液槽3内电解液进行释放,当盖体2抬起第一阻挡板114时,由于S1最大,在抬起第二阻挡板115之前,能够使得第一阻挡板114与第二阻挡板115之间的储液槽3内电解液快速地通过尖嘴4向电芯6内注入;在抬起第三阻挡板116之前,由于S2居中,也能够使得第二阻挡板115与第三阻挡板116之间的储液槽3内电解液快速地通过尖嘴4向电芯6内注入。

可选地,继续参照图7所示,第一子板1140与第二子板1141之间通过导轨组件1142相连接,具体而言,第一子板1140和第二子板1141之间可以通过导轨组件1142滑动连接,导轨组件1142包括滑块1142b和导轨1142a,如第一子板1140靠近第二子板1141一侧设置有导轨1142a,第二子板1141靠近第一子板1140一侧设置有与导轨1142a相配合的一对滑块1142b,第二子板1141上的滑块1142b可以在第一子板1140上的导轨1142a上沿第一方向X滑动,能够实现各个储液槽3内电解液的依次释放;当然根据实际情况也可以在第一子板1140靠近第二子板1141一侧设置有一对滑块,第二子板1141靠近第一子板1140一侧设置有与滑块相配合的导轨,第一子板1140上的滑块可以在第二子板1141上的导轨上沿第一方向X滑动,也可以实现各个储液槽3内电解液的依次释放,对此不做具体限定。

在一种可选实施例中,图8是本发明提供的另一种化成装置中容器本体和盖体的打开状态示意图;图9是本发明提供的另一种化成装置中容器本体和盖体的打开状态示意图;参见图8和图9所示,至少三个储液槽3包括第一储液槽31、第二储液槽32和第三储液槽33,第一储液槽31位于靠近尖嘴4一侧,第三储液槽33位于远离尖嘴4一侧,第二储液槽32位于第一储液槽31和第二储液槽32之间,第一储液槽31和第二储液槽32的数量至少为两个,第三储液槽33的数量至少为一个。

具体地,继续参照图8和图9所示,至少三个储液槽3包括第一储液槽31、第二储液槽32和第三储液槽33,第一储液槽31内用于储放一注电解液,一注电解液用于保温升性能,第二储液槽32用于储放补锂剂电解液,补锂剂电解液用于把补锂剂激活,第三储液槽33用于储放二注电解液,二注电解液用于保循环,根据电芯注液量确认第一储液槽31、第二储液槽32和第三储液槽33的体积,对此不做具体限定。

第一储液槽31位于靠近尖嘴4一侧,第三储液槽33位于远离尖嘴4一侧,第二储液槽32位于第一储液槽31和第二储液槽32之间,第一储液槽31的数量大于等于2,第二储液槽32的数量大于等于2个,第三储液槽33的数量大于等于1个,第一储液槽31、第二储液槽32和第三储液槽33的体积不相同,第一储液槽31、第二储液槽32和第三储液槽33的体积可以为大中小趋势,在化成过程中根据实际情况依次释放第一储液槽31中电解液、第二储液槽32中电解液和第三储液槽33中电解液,通过基于三个维度释放电解液,一基于电芯成膜电位,可以释放不同种类电解液;二基于电芯温度设定,当电芯6内温度大于55℃,可以释放同一种类电解液;三是基于电芯长循环,需求补充二注电解液。

两个第一储液槽31的体积,靠近尖嘴4一侧的第一储液槽31体积可以大于远离尖嘴4一侧的第一储液槽31体积,两个第一储液槽31内电解液可以同时释放,以两个第一隔板110为例,将两个第一隔板110中第一磁性件22的位置设计完全一致即可;两个第二储液槽32的体积,靠近第一储液槽31一侧的第二储液槽32体积可以大于远离第一储液槽31的第二储液槽32体积,两个第二储液槽32内电解液可以同时释放。

可选地,继续参照图1和图2所示,盖体2、容器本体1和阻挡装置11的材质均包括绝热材料,绝缘材料具有导热系数低、热阻值高(有效地减少热量的传递)以及耐高温性能好,将盖体2、容器本体1和阻挡装置11的材质采用绝热材料,可以防止各个储液槽3之间热量传递,以维持内部常温。

图10是本发明提供的用于电芯的化成方法的流程示意图之一;图11是本发明提供的电芯温升曲线;结合图1、图2、图10和图11所示,本实施例提供一种用于电芯的化成方法,利用化成装置向电芯6注入电解液,化成装置包括上述的化成装置;包括以下步骤:

将容器主体的尖嘴4插入电芯6的注液孔,向不同储液槽3注入不同电解液,将盖体2盖合容器主体;根据电芯温升曲线在对应区域释放电解液,以完成电芯6激活。

具体地,结合图1、图2和图10所示,利用上述化成装置向电芯6注入电解液,包括以下步骤:

先将容器主体的尖嘴4插入电芯6的注液孔,向不同储液槽3注入不同电解液,将对应电解液注入不同储液槽3之后,将盖体2盖合容器主体;当然根据实际情况,也可以先向容器主体中不同储液槽3内注入不同电解液,将对应电解液注入不同储液槽3之后,将盖体2盖合容器主体;之后再将容器主体的尖嘴4插入电芯6的注液孔,最后将插接好电芯6的化成装置送至化成柜进行化成,上述顺序可以调整,不做具体限定。

根据电芯温升曲线,将盖体2抬起或放下阻挡装置11,在对应区域释放电解液,以完成电芯6激活,如在成膜峰位置反应剧烈产气多,通常产气多则意味着内阻大而升温快,此时需要释放对应电解液,将对应电解液注入电芯6内实现控产气,在控产气的同时还可以调整电芯6内部温度。

需要说明的是:图11中常规组与释放组化成工艺相同,如先采用0.02C(小电流)恒流充电3h,后续采用0.1C(大电流)恒流充电3h,释放组在45℃~55℃之间可以释放电解液。

与现有技术相比,本实施例提供的用于电芯的化成方法,至少实现了如下的有益效果:

本实施例中用于电芯的化成方法,利用上述化成装置向电芯6注入电解液,包括以下步骤:将容器主体的尖嘴4插入电芯6的注液孔,向不同储液槽3注入不同电解液,将盖体2盖合容器主体;根据电芯温升曲线在对应区域释放电解液,以完成电芯6激活,采用上述方案,在化成过程中,根据电芯温升曲线在对应位置进行电解液释放,不仅能够实现电解液的补充,还可以调整电芯6内部温度,保证在大电流下化成的温度稳定性,避免电芯6内部升温过快,提升化成效率。

在一种可选实施例中,图12是本发明提供的用于电芯的化成方法的流程示意图之二。结合图1、图2、图11和图12所示,本实施例中根据电芯温升曲线在对应区域释放电解液包括:

电解液包括一注电解液、补锂剂电解液和二注电解液,其中,一注电解液注入第一储液槽31,补锂剂电解液注入第二储液槽32,二注电解液注入第三储液槽33;根据电芯温升状态,基于第一充电电流区间释放一注电解液;根据电芯温升状态,基于第二充电电流区间释放补锂剂电解液;根据电芯温升状态,基于放电电流区间释放二注电解液。

具体地,电解液包括一注电解液、补锂剂电解液和二注电解液,其中,将一注电解液注入第一储液槽31,一注电解液用于保证电芯6内部的温升性能,将补锂剂电解液注入第二储液槽32,补锂剂电解液用于把补锂剂激活,将二注电解液注入第三储液槽33,二注电解液用于保证电芯6内部循环性能,将二注电解液注入第三储液槽33。

基于第一充电电流区间释放一注电解液;第一充电电流区间可以包括第一子充电电流区间以及第二子充电电流区间,以成膜电位及成膜峰强度无明显变化为基准,根据电芯温升状态,基于第一子充电电流区间释放一注电解液,第一子充电电流区间可以为0.02C~0.2C,可以理解为,根据电芯温升状态,在0.02C~0.2C之间选择一个端值,盖体2带动第一隔板110或第一阻挡板114,以释放第一储液槽31存放内一注电解液,可以根据实际情况,第一储液槽31内一注电解液可以多次释放,对一注电解液进行释放,电芯温升状态可以根据电解液反应特性所决定,该电芯温升状态中依托温度范围在50℃~100℃,可选地,此处电芯温升状态中温度可以为55℃;上述方案可以根据电解液反应特性对电芯6内部的温度进行调整。

以嵌锂电位以及嵌锂峰强度无明显变化为基准,根据电芯温升状态,基于第二子充电电流区间,盖体2带动第一隔板110或第一阻挡板114,以释放第一储液槽31存放内一注电解液,可以根据实际情况,第一储液槽31内一注电解液可以多次释放,第二子充电电流区间可以为0.1C~1C,可以理解为,根据电芯温升状态,在0.1C~1C之间选择一个端值对一注电解液进行释放,电芯温升状态中依托温度范围在20℃~100℃,可选地,电芯温升状态中温度可以为45℃;上述方案可以根据电芯充电温升特性对电芯6内部的温度进行调整。

以补锂激活峰强度无明显变化为基准,根据电芯温升状态,基于第三充电电流区间依次抬起第一隔板110和第二隔板111释放补锂剂电解液,或者,盖体2依次抬起第一阻挡板114和第二阻挡板115释放补锂剂电解液,可以根据实际情况,第二储液槽32内补锂剂电解液可以多次释放,直至第二储液槽32内补锂剂电解液向电芯6内部注完之后,后续才可以抬起第三隔板112或第三阻挡板116释放二注电解液,第三充电电流区间可以为0.01C~0.3C,电芯温升状态中依托温度范围在20℃~100℃,可选地,电芯温升状态中温度可以为55℃;上述方案可以根据补锂剂电解液反应特性对电芯6内部进行控温。

电芯温升状态中依托温度范围在20℃~80℃,可选地,电芯温升状态中温度可以为45℃,基于放电电流区间释放所述二注电解液,放电电流区间可以为0.2C~1C,可以理解为:电芯温升状态中温度为45℃,选择0.2C~1C中一个数值释放二注电解液;上述方案可以根据电芯自身放电温升对电芯6内部进行控温。

采用上述方案,不仅能够保证补锂电池化成效果,而且尽可能减少化成时间,如采用上述方案中补锂剂激活阶段相比常规补锂剂激光阶段的总耗时比缩短一半,从而提升电池的产能,同时还可以减少化成柜的使用,降低成本。

需要说明的是:0.02C~0.2C、0.1C~1C、0.01C~0.3C、0.2C~1C表示电池的充放电电倍率,其可以通过充放电电流大小除以电芯的额定容量来计算。

在一种可选实施例中,图13是本发明提供的用于电芯的化成方法的流程示意图之三,根据图1、图2、图11和图13所示,根据电芯温升曲线在对应区域释放电解液包括:

电解液包括一注电解液、补锂剂电解液和二注电解液,其中,一注电解液注入第一储液槽31,二注电解液注入第二储液槽32,补锂剂电解液注入第三储液槽33;

根据电芯温升状态,基于第一电位区间释放一注电解液,基于第二电位区间依次释放一注电解液和二注电解液,基于第三电位区间释放补锂剂电解液,其中,第一电位区间小于第二电位区间,且第二电位区间小于第三电位区间。

具体地,电解液包括一注电解液、补锂剂电解液和二注电解液,其中,一注电解液注入第一储液槽31,一注电解液用于保证电芯6内部的温升性能,二注电解液注入第二储液槽32,二注电解液用于保证电芯6内部循环性能,补锂剂电解液注入第三储液槽33,补锂剂电解液用于把补锂剂激活。

电芯温升状态中温度可以在45℃~55℃,根据电芯温升状态中温度可以在45℃~55℃,第一电位区间可以在3.3V之前,第二电位区间可以为3.3V~3.65V,第三电位区间可以为36.5V~4.2V,具体而言,0.1C的充电至3.0V截止、以及0.2C的充电至3.3V截止,根据电芯温升状态抬起盖体2带动第一隔板110或第一阻挡板114,以释放第一储液槽31存放内一注电解液,可以根据实际情况,第一储液槽31内一注电解液可以多次释放,采用大电流以缩短化成时间,但不能影响成膜,在整个大电流充电过程中电芯6内部超温(如电芯6内部温度在45℃、47℃、49℃、51℃、53℃或55℃)也可以释放一注电解液;

0.3C的充电至3.65V截止,盖体2先抬起第一隔板110或第一阻挡板114先释放第一储液槽31内一注电解液,一注电解液释放完毕,再释放二注电解液,释放二注电解液时需要盖体2依次抬起第一隔板110和第二隔板111或者盖体2依次抬起第一阻挡板114和第二阻挡板115,尽可能提升电芯6内部循环性能,而在整个大电流充电过程中电芯6内部超温(如电芯6内部温度在45℃、47℃、49℃、51℃、53℃或55℃)也可以先释放一注电解液,再释放二注电解液,需要说明的是:当一注电解液释放完毕,再释放二注电解液。

0.1C的充电至4.2V截止,盖体2依次抬起第一隔板110、第二隔板111和第三隔板112释放补锂剂电解液,或者,盖体2依次抬起第一阻挡板114、第二阻挡板115和第三阻挡板116释放补锂剂电解液,可以根据实际情况,第三储液槽33内补锂剂电解液可以多次释放补锂剂电解液,尽可能缩短化成时间,而在整个大电流充电过程中电芯6内部超温(如电芯6内部温度在45℃、47℃、49℃、51℃、53℃或55℃)可以释放补锂剂电解液。

采用上述方案,不仅能够保证补锂电池化成效果,而且尽可能减少化成时间,如采用上述方案中补锂剂激活阶段相比常规补锂剂激光阶段的总耗时比缩短一半,从而提升电池的产能,同时还可以减少化成柜的使用,降低成本。

通过上述实施例可知,本发明提供的化成装置和用于电芯的化成方法,至少实现了如下的有益效果:

本发明提供的化成装置和用于电芯的化成方法,该化成装置包括容器本体和与容器本体相连接的盖体,容器本体内设置有至少三个阻挡装置,至少三个阻挡装置将容器本体分割成至少三个储液槽,每个储液槽内承载有不同电解液;盖体靠近容器本体一侧设置有至少三个连接件,连接件与阻挡装置相对应,连接件与阻挡装置相连接,且带动阻挡装置沿第一方向往复运动,第一方向为由盖体指向容器本体一侧;容器本体下端延伸有用于与电芯注液孔密封配合的尖嘴,采用上述方案,不仅能够同时储存几种不同类型的电解液,从而实现集成注液,而且可以向电芯内释放不同类型的电解液,实现电芯补液的同时以调整电芯内部温度,保证在大电流下化成的温度稳定性,从而避免电芯内部升温过快,进而提升电芯的化成效果及性能。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

技术分类

06120116551205