一种圆柱形锂离子电池安全拆解及无损封装方法

技术领域

本发明属于圆柱形锂离子电池技术领域，具体涉及一种圆柱形锂离子电池安全拆解及无损封装方法。

背景技术

为了科学实验中研究电解液和/或添加剂对电池性能的影响，以及工业领域中废旧电池的修复再利用，需要先对圆柱形锂离子电池进行拆解，然后再组装纽扣电池进行实验并分析。

目前拆解圆柱形锂离子电池的主流方法有两种，一种是使用尖嘴钳暴力拆解，另外一种是使用专用拆壳器拆解。然而，这两种方法均有不足之处。使用尖嘴钳拆解，虽然成本低，但电池容易出现短路，并且拆解是电池外壳破损严重，拆解后电池无法复原；使用专用拆壳器拆解时，虽然可以很大程度上避免电池短路，但设备价格昂贵，且易污染手套箱内部环境。另外，圆柱形锂离子电池的内部材料老化程度一致性较差，导致纽扣电池的性能不能百分百代表原电池的性能；电池拆解后的封装复原方法目前尚属于空白阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆柱形锂离子电池安全拆解及无损封装方法，解决现有技术中使用尖嘴钳拆解，虽然成本低，但电池容易出现短路，并且拆解是电池外壳破损严重，拆解后电池无法复原；使用专用拆壳器拆解时，虽然可以很大程度上避免电池短路，但设备价格昂贵，且易污染手套箱内部环境的技术问题。

为了实现以上目的，本发明采取的具体技术方案是：

一种圆柱形锂离子电池安全拆解及无损封装方法，包括如下步骤：

S1：拆解：

S11：剥去圆柱形锂离子电池上的塑料包装纸；

S12：使用外卡式切管器(型号RIDGID 35S)切割圆柱形锂离子电池的金属外壳，松开电极帽，使电极帽与金属外壳之间存在缺口；

S2：根据研究需要通过切割处向圆柱形锂离子电池的电芯中注入电解液和/

或添加剂；所述添加剂的种类包括改善SEI膜性能的添加剂、提高锂离子导电的添加剂、过充保护添加剂、改善电池安全性的添加剂和/或控制电解液中水和HF含量的添加剂。根据具体研究需要选择不同的添加剂。

S3：封装：

S31：使用结构胶密封圆柱形锂离子电池的切割口，使电极帽与金属壳体连接为一体。通过结构胶密封切割留下缺口，防止电解液等漏出。密封强度大于电池内部安全阀开阀压力2.0MPa即可。

S32：在电池的电极帽上焊接镍带，作为电池的正极；在电池的外壳上焊接另一根镍带，作为电池的负极；方便后期对电池进行充放电。

S33：给圆柱形锂离子电池包裹热塑管绝缘层；密封接口，防止漏液，同时防止电池与其他金属接触而导电。

S34：使用固定装置对圆柱形锂离子电池固定。密封接口，防止漏液，同时防止后续研究中意外挤压电池而影响实验结果。

在实验研究中，一般需要拆解的电池数量不多，不可能购买专用拆壳器来拆解电池，因为专用拆壳器成本太高。如果使用尖嘴钳暴力拆解，电池容易出现短路，甚至爆炸，并且拆解是电池外壳破损严重，很难进行后续的封装复原。本申请中，利用切管器可以安全、经济、便捷的松开圆柱形锂离子电池的电极帽；然后再根据研究需要通过切割处向圆柱形锂离子电池的电芯中注入电解液和/或阻燃剂等添加剂；最后进行无损封装，并采用固定装置对圆柱形锂离子电池进行固定，确保安全。为高精度定量分析电解液和/或电解液等添加剂对圆柱形锂离子电池性能的影响提供可行方案，为工业领域中废旧电池的修复再利用提供技术手段。

此次拆解和封装，除添加的电解液和/或添加剂外，电芯内部材料未发生改变，电芯中正极、负极和隔膜的相对位置未发生改变；电池外壳和正极帽未发生改变；电池内部空间其它部件未发生改变，如极耳。手套箱内操作，电池内部气氛环境未受水和氧气的影响，因此为无损封装。

进一步优化，所述固定装置包括套筒和与套筒相适配的至少一个端盖，端盖上开设有通孔；电池装在套筒中，电池外包裹的绝缘层与套筒的内壁相切合，镍带从通孔伸出套筒。

进一步优化，所述套筒为无底无盖的管件，有两个端盖。

进一步优化，所述套筒为有底无盖的管件，套筒的底部开设有通孔；其中一根镍带从套筒底部的通孔伸出，另一根镍带从端盖的通孔伸出。

进一步优化，所述套筒的端部内壁设置有内螺纹，端盖相应部位设置有外螺纹，端盖与套筒螺纹连接，便于拆装和调节电池紧固程度。

进一步优化，所述电池与端盖之间设置有绝缘密封垫圈。绝缘密封垫圈使用即有良好弹性又有良好耐磨性的材料，如橡胶圈，防止固定装置与电池产生短路而影响后续研究。

进一步优化，所述步骤S12中，手动使用外卡式切管器夹住电池，切管器的刀片卡入电池端部的环形凹槽中，操作者一只手握紧电池，另一只手握住切管器并转动，且在转动过程中不断向前推进刀片，松开电极帽。圆柱形锂离子电池的环形凹槽处对应的电池壳体中空，因此在此处环切不会压迫到电芯内部结构，不会发生短路情况，安全；且切管器的刀片卡入电池端部的环形凹槽中，使切割定位精准，便于操作。

进一步优化，所述步骤S31后，使用耐高温胶带包裹粘合的结构胶。

进一步优化，所述步骤S33中，使用热塑管套设在圆柱形锂离子电池上。

进一步优化，圆柱形锂离子电池的拆解和封装过程在手套箱的惰性气氛环境下操作，隔绝氧气和水。在大气环境下拆电池时，电池电量宜设置为0％SOC；拆高电量电池时，旁边放盆水，当电池短路壳体温度上升时，迅速把电池丢入水中。拆解过程宜在通风厨内操作，并佩戴劳动防护用具，包括但不限于防护面罩、防火服、手套等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本申请中，利用切管器可以安全、经济、便捷的松开圆柱形锂离子电池的电极帽；然后再根据研究需要通过切割处向圆柱形锂离子电池的电芯中注入电解液和/或阻燃剂等添加剂；最后进行无损封装，并采用固定装置对圆柱形锂离子电池固定，确保安全。为高精度定量分析电解液和/或阻燃剂等添加剂对圆柱形锂离子电池性能的影响提供可行方案，为工业领域中废旧电池的修复再利用提供技术手段。

附图说明

图1为本发明所述一种圆柱形锂离子电池安全拆解及无损封装方法的流程图。

图2为固定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

如图1所示，一种圆柱形锂离子电池安全拆解及无损封装方法，包括如下步骤：

S1：拆解：

S11：剥去圆柱形锂离子电池上的塑料包装纸；在本实施例中，所选电池为18650型锂离子电池，在其他实施例中根据具体情况而定。

S12：手动使用外卡式切管器夹住电池，切管器的刀片卡入电池端部的环形凹槽中，操作者一只手握紧电池，另一只手握住切管器并转动，且在转动过程中不断向前推进刀片，松开电极帽。圆柱形锂离子电池的环形凹槽处对应的电池壳体中空，因此在此处环切不会压迫到电芯内部结构，不会发生短路情况，安全；且切管器的刀片卡入电池端部的环形凹槽中，使切割定位精准，便于操作。所述切管器为现有技术，不再赘述，本实施例中选用的型号为RIDGID 35S，在其他实施例中根据具体情况而定。

S2：根据研究需要通过切割处向圆柱形锂离子电池的电芯中注入电解液和/或阻燃剂等添加剂；

S3：封装：

S31：使用结构胶密封圆柱形锂离子电池的切割口，使电极帽与金属外壳为一体。通过结构胶密封电池端部因松开电极帽而留下缺口，防止电解液等漏出。密封强度大于电池内部安全阀开阀压力2.0MPa即可。

S32：在电池的电极帽上焊接镍带，作为电池的正极；在电池的外壳上焊接另一根镍带，作为电池的负极；方便后期对电池进行充放电。

S33：给圆柱形锂离子电池包裹绝缘层；密封接口，防止漏液。

S34：使用固定装置对圆柱形锂离子电池固定。密封接口，防止漏液，同时防止后续研究中意外挤压电池而影响实验结果。

在实验研究中，一般需要的拆解的电池数量不多，不可能购买专用拆壳器来拆解电池，因为专用拆壳器成本太高。如果使用尖嘴钳暴力拆解，电池容易出现短路，甚至爆炸，并且拆解是电池外壳破损严重，很难进行后续的封装复原。本申请中，利用切管器可以安全、经济、便捷的松开圆柱形锂离子电池的电极帽；然后再根据研究需要通过切割处向圆柱形锂离子电池的电芯中注入电解液和/或阻燃剂等添加剂；最后进行封装，并采用固定装置对圆柱形锂离子电池固定，确保安全。为高精度定量分析电解液和/或阻燃剂等添加剂对圆柱形锂离子电池性能的影响提供可行方案，为工业领域中废旧电池的修复再利用提供技术手段。

在本实施例中，所述固定装置包括套筒2和一个端盖3，套筒2为有底无盖的管件，套筒2的底部和端盖3均开设有通孔，套筒2的端部内壁设置有内螺纹，端盖3相应部位设置有外螺纹，端盖与套筒螺纹连接，便于拆装和调整紧固程度。圆柱形锂离子电池1装在套筒2中，电池外包裹的绝缘层与套筒的内壁相切合，其中一根镍带5从套筒2底部的通孔伸出，另一根镍带从端盖3的通孔伸出。如图2所示。

在其他实施例中，所述套筒可以为无底无盖的管件，有两个端盖。

在其他实施例中，所述套筒与端部可以有其他的连接方式，如铰接、卡接等。

在本实施例中，所述电池与端盖之间设置有绝缘密封垫圈4。绝缘密封垫圈使用即有良好弹性又有良好耐磨性的材料，如橡胶圈，防止固定装置与电池产生短路而影响后续研究。

在本实施例中，所述步骤S31后，使用耐高温胶带包裹粘合的结构胶。

在本实施例中，所述步骤S33中，使用热塑管套设在圆柱形锂离子电池上，加热后，热塑管紧紧包裹在电池外壳上，密封、绝缘性好，不易脱落。

在本实施例中，圆柱形锂离子电池的拆解和封装过程在手套箱的惰性气氛环境下操作，隔绝氧气和水。在大气环境下拆电池时，电池电量宜设置为0％SOC；拆高电量电池时，旁边放盆水，当电池短路壳体温度上升时，迅速把电池丢入水中。拆解过程宜在通风厨内操作，并佩戴劳动防护用具，包括但不限于防护面罩、防火服、手套等。

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；凡在本发明的精神和原则之内，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。