一种电池真空烘烤方法

技术领域

本发明属于电池烘烤技术领域，具体涉及一种电池真空烘烤方法。

背景技术

电池电芯主要包括正负极材料、隔膜、电解液和外壳等部分，电芯的正负极材料是储存和释放电能的主体，常见的正极材料有钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等，负极材料则主要有石墨、硅基材料等；隔膜位于正负极之间，防止了两者之间的直接接触，从而避免了电池内部的短路，电解液在电池中起着离子传导的作用，使得离子在正负极之间迁移，完成电能的储存和释放；电芯的外壳通常为金属材质，如钢壳、铝壳等，起到保护电芯内部结构和防止电池内部短路的作用；电芯真空烘烤是电池制造过程中的一个重要环节，电芯内部的水分在高温下会与电解液发生反应，产生气体，导致电池内部压力升高，严重时可能引起电池鼓胀或爆炸，因此，通过真空烘烤可以去除电芯内部的水分，保证电池的安全性和稳定性；水分的存在会影响电芯的离子迁移速度和电化学反应效率，从而影响电池的充放电性能和循环寿命，通过真空烘烤，可以提高电芯的性能和循环寿命，电芯在生产过程中可能会接触到空气中的水分，通过真空烘烤可以确保电芯在出厂前达到所需的水分含量标准，保证生产质量；烘烤工序是降低电芯内部水分含量的重要工序，目前普遍使用的工艺是先抽真空排出大部分空气，充氮气至常压，氮气干燥预热至设置温度，在进行抽真空-氮气反复循环至烘烤结束，由于电芯的型号不同，电芯体积差异，烘烤过程中容易出现以下问题：1、预热时间过长，氮气干燥预热对水分蒸发效果不明显；2、循环次数多，导致循环过程中排队时间长；3、循环次数多，使用氮气量大，能耗大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种可提高水分蒸发速率的电池真空烘烤方法。

本发明的目的是这样实现的：一种电池真空烘烤方法，它包括以下步骤：

步骤1、将待烘干电池放入烘烤箱的烘烤腔内，关闭烘烤箱的箱门使烘烤腔密闭，对烘烤箱的烘烤腔内部进行抽真空操作；

步骤2、在步骤1对烘烤箱的烘烤腔内部进行抽真空操作并达到要求的真空度后跳转进行真空加热，加热到电芯内部温度达到工艺要求范围；

步骤3、向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体直至烘烤箱的烘烤腔内部压力恢复至常压；

步骤4、对步骤3中向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体后恢复至常压的烘烤腔内部进行抽真空操作；

步骤5、重复步骤3和步骤4，直至电芯水分含量达到要求。

进一步的，所述步骤1中，所述对烘烤箱的烘烤腔内部进行抽真空操作，使烘烤箱的烘烤腔内部真空度达到50～100Pa，工步以真空度跳步。

进一步的，所述步骤2中，达到要求的真空度后跳转进行真空加热，加热到电芯内部温度达到工艺要求范围97±5℃，以时间跳步。

进一步的，所述步骤3向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体直至烘烤箱的烘烤腔内部压力恢复至常压后，保压5-10min，以时间跳步。

进一步的，所述步骤4中对恢复至常压的烘烤腔内部进行抽真空操作，使烘烤箱的烘烤腔内部真空度达到50～100Pa，保压一定时间。

进一步的，所述步骤3向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体直至烘烤箱的烘烤腔内部压力恢复至常压的过程中，持续对烘烤箱的烘烤腔内部进行加热，保持电芯内部温度处于工艺要求范围。

进一步的，所述步骤4向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体后恢复至常压的烘烤腔内部进行抽真空操作的过程中，持续对烘烤箱的烘烤腔内部进行加热，保持电芯内部温度处于工艺要求范围。

进一步的，所述步骤3中向烘烤箱的烘烤腔内充入的惰性气体为氮气。

本发明的有益效果：本发明的一种电池真空烘烤方法，在电芯放入烤箱后，对烤箱进行抽真空排出大部分空气，转真空加热，利用真空度越高水的沸点越低的特性，充分利用预热阶段排除电芯内部水分，待电芯内部温度达到设定温度后注入惰性气体置换出腔体里面的空气和水蒸气，再对腔体进行抽真空，保持真空度在50～100Pa一定时间，让电芯里面的水分充分蒸发成气体，再通过抽真空将水蒸气抽出。如此反复抽真空和充氮气，将电芯里面的水分排出。通过方案验证，可得出真空预热时间，烘烤温度，真空度和保压时间的相关性，设计合理的烘烤工艺，有效提高电池真空烘烤中水分蒸发速率，提高烘烤效率，降低烘烤成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种电池真空烘烤方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚-完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种电池真空烘烤方法，包括以下步骤：

步骤1、将待烘干电池放入烘烤箱的烘烤腔内，关闭烘烤箱的箱门使烘烤腔密闭，对烘烤箱的烘烤腔内部进行抽真空操作；

步骤2、在步骤1对烘烤箱的烘烤腔内部进行抽真空操作并达到要求的真空度后跳转进行真空加热，加热到电芯内部温度达到工艺要求范围；

步骤3、向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体直至烘烤箱的烘烤腔内部压力恢复至常压；

步骤4、对步骤3中向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体后恢复至常压的烘烤腔内部进行抽真空操作；

步骤5、重复步骤3和步骤4，直至电芯水分含量达到要求。

进一步的，在一个实施例中，所述步骤1中，所述对烘烤箱的烘烤腔内部进行抽真空操作，使烘烤箱的烘烤腔内部真空度达到50～100Pa，工步以真空度跳步。

进一步的，在一个实施例中，所述步骤2中，达到要求的真空度后跳转进行真空加热，加热到电芯内部温度达到工艺要求范围97±5℃，以时间跳步。

进一步的，在一个实施例中，所述步骤3向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体直至烘烤箱的烘烤腔内部压力恢复至常压后，保压5-10min，以时间跳步。

进一步的，在一个实施例中，所述步骤4中对恢复至常压的烘烤腔内部进行抽真空操作，使烘烤箱的烘烤腔内部真空度达到50～100Pa，保压一定时间。

进一步的，在一个实施例中，所述步骤3向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体直至烘烤箱的烘烤腔内部压力恢复至常压的过程中，持续对烘烤箱的烘烤腔内部进行加热，保持电芯内部温度处于工艺要求范围。

进一步的，在一个实施例中，所述步骤4向烘烤箱的烘烤腔内充入惰性气体后恢复至常压的烘烤腔内部进行抽真空操作的过程中，持续对烘烤箱的烘烤腔内部进行加热，保持电芯内部温度处于工艺要求范围。

进一步的，在一个实施例中，所述步骤3中向烘烤箱的烘烤腔内充入的惰性气体为氮气。

下面以具体实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1：

步骤1、先抽真空至50Pa，真空度跳步；步骤2、充氮气至常压同时加热100min；步骤3、抽真空至50Pa，保压115min，步骤4、充氮气至常压，保压5min；步骤5、重复步骤3～步骤4两次，总烘烤时间为345min；最终烘烤后水分含量为124.3ppm。

实施例2

步骤1、先抽真空至50Pa，真空度跳步；步骤2、抽真空同时加热，真空度50Pa，保压时间100min；步骤3、充氮气至常压同时加热，保压5min；

步骤4、抽真空同时加热，保压115min；步骤5、重复步骤3～步骤4两次，总烘烤时间为345min；最终烘烤后水分含量为102.1ppm。

通过实例2跟实施例1对比分析，在相同烘烤时间内，第二工步设置为真空加热对水分蒸发速率有促进效果，能提高烘烤效率；

实施例3

步骤1、先抽真空至50Pa，真空度跳步；步骤2、抽真空同时加热，真空度50Pa，保压时间100min；步骤3、充氮气至常压同时加热，保压5min；步骤4、抽真空同时加热，保压85min；步骤5、重复步骤3～步骤4两次，总烘烤时间为285min；最终烘烤后水分含量为113.9ppm。

表1不同烘烤方案结果

由以上对比可看出，在预热阶段使用真空加热预热能有效提高水分蒸发速率，提高有效烘烤时间，加长真空加热时间，减少循环次数，能降低氮气用量和生产能耗。

综述，本发明的一种电池真空烘烤方法，在电芯放入烤箱后，对烤箱进行抽真空排出大部分空气，转真空加热，利用真空度越高水的沸点越低的特性，充分利用预热阶段排除电芯内部水分，待电芯内部温度达到设定温度后注入惰性气体置换出腔体里面的空气和水蒸气，再对腔体进行抽真空，保持真空度在50～100Pa一定时间，让电芯里面的水分充分蒸发成气体，再通过抽真空将水蒸气抽出。如此反复抽真空和充氮气，将电芯里面的水分排出。通过方案验证，可得出真空预热时间，烘烤温度，真空度和保压时间的相关性，设计合理的烘烤工艺，有效提高电池真空烘烤中水分蒸发速率，提高烘烤效率，降低烘烤成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个/些实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。