大圆柱电池的注液方法及其应用

技术领域

本申请属于电池制备领域，尤其涉及一种大圆柱电池的注液方法及其应用。

背景技术

传统的圆柱电池注液将电解液一次性注入电池，此类注液方式主要适用直径较小的圆柱电池，圆柱直径小，所需注液量小，电解液浸润速度也更快；随着电池直径增大，如46130、66115等尺寸时，需要采用分步注液的方式进行；分步注液：先注入总注液量的85％-90％，随后进行预充，使电解液充分吸收，腾出适当的注液空间进行，随后进行二次注液。

但现有的注液方式存在以下问题：

1)一次注液量较大，电芯内部无法快速浸润，生产效率低；

2)容易出现冒液情况，使电解液溢出，腐蚀电芯表面，影响电芯质量，无法进行密封钉焊接；

3)电解液注入是通过气压差把电解液压如电芯内部，一次注液注液量普遍过多，电解液过多时，电解液产生的压力容易使得电芯极片被压缩，对电芯产生一定损伤。

发明内容

有鉴于此，本申请旨在提出一种大圆柱电池的注液方法及其应用，以解决上述至少一个问题。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请提供了一种大圆柱电池的注液方法，所述注液方法包括：

一次注液，对烘烤后的待注液电池电芯进行水分测试，将满足水分测试要求的电池电芯放置于手套箱内的注液杯座上，并检查手套箱内部指数是否满足注液条件，响应于满足注液条件，则控制注液机按照预设的注液参数对一次待注液的电池电芯进行注液，其中，所述注液参数至少包括：侧漏时间30s，侧漏保压时间20s，杯体下液时间30s，静置氮气时间200s，静置真空时间35s，静置循环次数7次，最后氮气时间100s，泄压后延时8s，侧漏真空压力-0.09mpa，侧漏保压偏差0.015mpa，注液氮气压力0.45mpa，注液真空压力-0.06mpa，注液量75g；

预充电，将完成一次注液后的电池电芯放置于手套箱内的预充托盘中，并保持手套箱处于-10-0Kpa负压环境，将电池电芯静置1min，后以2000mA的电流进行恒流充电45min，结束电压为3500mV，最后静置5min；

二次注液，将预充电后的电池电芯放置于手套箱内的注液杯座上，并检查手套箱内部指数是否满足注液条件，响应于满足注液条件，则控制注液机按照预设的注液参数对二次待注液的电池电芯进行注液，其中，所述注液参数至少包括：侧漏时间30s，侧漏保压时间20s，杯体下液时间30s，静置氮气时间200s，静置真空时间35s，静置循环次数4次，最后氮气时间100s，泄压后延时8s，侧漏真空压力-0.09mpa，侧漏保压偏差0.015mpa，注液氮气压力0.45mpa，注液真空压力-0.06mpa，注液量5g。

进一步地，电池电芯正、负极水分测试要求为≤250ppm。

进一步地，所述注液条件包括：

环境温度为25±5℃，手套箱内含氧量≤100ppm，手套箱内含水量≤10ppm。

进一步地，响应于未满足注液条件，对手套箱进行水养再生及温度关控，以确保达到注液条件。

进一步地，一、二次注液结束后，观察注液口及周边冒液情况，若存在电解液外溢，则通过DMC擦拭干净。

进一步地，一次注液结束后，判断注液量是否符合第一预设标准，所述第一预设标准为75±1g；

响应于不符合第一预设标准，则返工进行补液操作，或在二次注液时减少注液量。

进一步地，预充电结束后，判断静置电压是否符合第二预设标准，所述第二预设标准为静置电压小于3100mV；

响应于静置电压小于3100mV，对电池电芯进行返工作业。

进一步地，所述返工作业包括保持手套箱处于-10-0Kpa负压环境，将电池电芯静置1min，后以2000mA的电流进行恒流充电45min，结束电压为3206mV，最后静置5min。

进一步地，二次注液结束后，判断注液量是否符合第三预设标准，所述第三预设标准为80±1g；

响应于不符合第三预设标准，则返工进行补液操作。

第二方面，基于同一发明构思，本申请还提供了一种锂离子电池，通过第一方面所述的大圆柱电池的注液方法制备得到的锂离子电池。

相对于现有技术，本申请所述的大圆柱电池的注液方法及其应用具有以下有益效果：

本申请所述的大圆柱电池的注液方法及其应用，所述注液方法能够满足大圆柱、高注液量的注液工艺需求，注液过程中，电解液浸润充分，可有效提高电池电芯的能量密度和电解液的注液效率，降低电解液注液冒液的情况，进而提高后续焊接工艺的良品率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例所述的大圆柱电池的注液方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

请参阅图1所示，本实施例提供了一种大圆柱电池的注液方法，所述注液方法包括如下步骤：

步骤S101、一次注液，对烘烤后的待注液电池电芯进行水分测试，将满足水分测试要求的电池电芯放置于手套箱内的注液杯座上，并检查手套箱内部指数是否满足注液条件，响应于满足注液条件，则控制注液机按照预设的注液参数对一次待注液的电池电芯进行注液，其中，所述注液参数至少包括：侧漏时间30s，侧漏保压时间20s，杯体下液时间30s，静置氮气时间200s，静置真空时间35s，静置循环次数7次，最后氮气时间100s，泄压后延时8s，侧漏真空压力-0.09mpa，侧漏保压偏差0.015mpa，注液氮气压力0.45mpa，注液真空压力-0.06mpa，注液量75g。

具体地，在本实施例中，电池电芯在一次注液环节：

1)操作人员取取烘烤后的电芯进行水分测试，电芯正负极水分要求：≤250ppm。

2)将准备好的电解液放入手套箱内，将注液机的吸液管插入准备好的电解液中。

3)检查手套箱的温度、水氧含量是否达标(环境管控：25±5℃，手套箱含氧量：≤100ppm，手套箱含水量：≤10ppm)；若不达标，需要进行水氧再生及温度管控，确保达到注液条件。

4)将待注液的电芯放入手套箱中的注液杯座上，即将准备注液。

5)在注液机操作面板上设置相关注液参数，侧漏时间30s，侧漏保压时间20s，杯体下液时间30s，静置氮气时间200s，静置真空时间35s，静置循环次数7次，最后氮气时间100s，泄压后延时8s，侧漏真空压力-0.09mpa，侧漏保压偏差0.015mpa，注液氮气压力0.45mpa，注液真空压力-0.06mpa，注液量75g。

6)启动注液。

需要注意的是，在一次注液前，需要确保电池电芯表面无划痕、压伤，同时，注液前需要装套热缩膜。

与现有一次注液方式不同的是，本实施例所述的一次注液具有如下优势：

一次注液环节为分步注液，然后充入、加压惰性气体，静置循环，可以加快电解液的浸润效果，加大一次注液的注液量，防止冒液情况出现。

在一次注液结束后，观察注液口及周边冒液情况，若发现有电解液溢出的情况，需要及时使用DMC擦拭干净后向后流转；同时，注液结束后，对于注液量不符合75±1g的，需要返工；注液量少的需要手动补液，注液量多的需要在二次注液适当减量。

步骤S102、预充电，将完成一次注液后的电池电芯放置于手套箱内的预充托盘中，并保持手套箱处于-10-0Kpa负压环境，将电池电芯静置1min，后以2000mA的电流进行恒流充电45min，结束电压为3500mV，最后静置5min。

具体地，在本实施例中，电池电芯在预充电环节：

1)确保车间温度：25±5℃，车间湿度：≤40％RH；

2)将一次注液后的电芯放入手套箱内的预充托盘中，托盘内空位需补假电芯；注意外观：电芯表面无划痕、压伤；

3)保持手套箱在-10-0Kpa负压环境中，首先将电芯静置1min，然后以2000mA的电流进行恒流充电45min，结束电压为3500mV，最后静置5min；预充结束；

4)预充结束后，观察注液口及周边冒液情况，若发现有电解液溢出的情况，需要及时使用DMC擦拭干净后向后流转；预充结束后，静置电压小于3100mV(设备数据)需要返工；返工次数最多两次，第二次返工后仍不满足要求后，报废或拆解确认；

返工流程如下：

保持手套箱在-10-0Kpa负压环境中，首先将需要返工的电芯静置1min，然后以2500mA的电流进行恒流充电45min，结束电压为3206mV，最后静置5min；返工预充结束。

与现有预充电方式不同的是，本实施例所述的预充电具有如下优势：

在预充电环节，小电流开口预充可以使电解液被吸收，形成SEI膜，解决预充产气的问题，提高电芯后续使用的循环寿命和安全性。

步骤S103、二次注液，将预充电后的电池电芯放置于手套箱内的注液杯座上，并检查手套箱内部指数是否满足注液条件，响应于满足注液条件，则控制注液机按照预设的注液参数对二次待注液的电池电芯进行注液，其中，所述注液参数至少包括：侧漏时间30s，侧漏保压时间20s，杯体下液时间30s，静置氮气时间200s，静置真空时间35s，静置循环次数4次，最后氮气时间100s，泄压后延时8s，侧漏真空压力-0.09mpa，侧漏保压偏差0.015mpa，注液氮气压力0.45mpa，注液真空压力-0.06mpa，注液量5g。

具体地，在本实施例中，电池电芯在二次注液环节：

1)检查手套箱的温度、水氧含量是否达标(环境管控：25±5℃手套箱含氧量：≤100ppm手套箱含水量：≤10ppm)；若不达标，需要进行水氧再生及温度管控，确保达到注液条件。

2)将待注液的电芯放入手套箱中的注液杯座上，即将准备注液。

3)在注液机操作面板上设置相关注液参数，侧漏时间30s；侧漏保压时间20s，杯体下液时间30s，静置氮气时间200s，静置真空时间35s；静置循环次数5次；最后氮气时间100s；泄压后延时8s；侧漏真空压力-0.09mpa；侧漏保压偏差0.015mpa；注液氮气压力0.6mpa；注液真空压力-0.06mpa，注液量5g。

4)启动注液。

需要注意的是，在二次注液前，需要确保电池电芯表面无划痕、压伤，同时，注液前需要装套热缩膜。

注液结束后，观察注液口及周边冒液情况，若发现有电解液溢出的情况，需要及时使用DMC擦拭干净后向后流转；注液结束后，总注液量不符合80±1g需要手动补液。

与现有二次注液方式不同的是，本实施例所述的二次注液具有如下优势：

二次注液时，对一次注液的注液量进行称重，通过设置注液参数，以控制注液机按照注液参数注液，可有效提高注液量的精度。

本实施例所述的一种大圆柱电池的注液方法能够满足大圆柱、高注液量的注液工艺需求，注液过程中，电解液浸润充分，可有效提高电池电芯的能量密度和电解液的注液效率，降低电解液注液冒液的情况，进而提高后续焊接工艺的良品率。

基于同一发明构思，本实施例还提供了一种锂离子电池，通过上述实施例所述的大圆柱电池的注液方法制备得到的锂离子电池，其中，本实施例所述的锂离子电池中，正极材料可选用如磷酸铁锂(LiFePO4)、钴酸锂、三元NCM、高镍、层状富锂锰基、层状锰酸锂(LiMnO2)等常用正极材料；负极材料可选用碳基材料(主要包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球(MCMB)、硬碳、软碳等)、硅基材料、氧化亚硅材料、锡基材料、钛基材料、锂金属材料等常用负极材料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。