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一種大容量鋰離子電池電芯的干燥方法

文檔序號(hào):10532050閱讀:549來(lái)源:國(guó)知局
一種大容量鋰離子電池電芯的干燥方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大容量鋰離子電池電芯的干燥方法。該干燥方法包括:1)將鋰離子電池電芯置于充有干燥空氣的干燥腔體中,抽真空至真空度為85kPa~95kPa,加熱至體系溫度為90℃~105℃;2)維持體系溫度為90℃~105℃,真空度為85kPa~95kPa,在干燥腔體內(nèi)部鼓風(fēng)2.5h~4h;3)維持體系溫度為90℃~105℃,對(duì)干燥腔體抽真空至真空度為10~30Pa后保壓;該步驟所用時(shí)間為12h~18h。該干燥方法實(shí)現(xiàn)了在鋰電池生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不具備氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w的條件下,利用干燥空氣對(duì)電芯進(jìn)行干燥,短時(shí)間內(nèi)能將電芯的水分烘干至200~450ppm,有利于電池生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)。
【專利說(shuō)明】
一種大容量鋰離子電池電芯的干燥方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池電芯的干燥技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種大容量鋰離子電池電 芯的干燥方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中,需要對(duì)入殼后或入殼前的電芯進(jìn)行烘干,保證電芯所 含水分控制在一定的范圍以內(nèi)才可進(jìn)行下一步注液過(guò)程。鋰離子電池電芯的水分含量高會(huì) 造成鋰電池在充放電過(guò)程中,所含水分與電解液發(fā)生反應(yīng),從而影響鋰離子電池的使用壽 命和性能。如何有效降低電芯水分含量,提高生產(chǎn)效率,節(jié)約成本,是現(xiàn)代鋰離子電池工業(yè) 化生產(chǎn)過(guò)程中的一項(xiàng)重要工藝問(wèn)題。
[0003] CN102735023A公開(kāi)了一種鋰離子電池電芯的干燥方法,其是將待干燥的電芯置于 封閉的腔體中,設(shè)定腔體的恒定溫度,進(jìn)行若干次抽真空、卸真空循環(huán)動(dòng)作,在所述的封閉 的腔體內(nèi)形成循環(huán)氣體氣流,干燥所述電芯。CN103344097A公開(kāi)了一種鋰離子電池的電芯 的干燥方法,包括:(1)將電芯放置于封閉的腔體,對(duì)腔體進(jìn)行抽真空,在腔體內(nèi)的真空度達(dá) 到-0.1~-0.12MPa后,持續(xù)抽真空3~lOmin; (2)對(duì)電芯進(jìn)行加熱,加熱溫度為75~85°C,加 熱時(shí)間為2~5h; (3)向腔體內(nèi)充入非氧化性氣體,當(dāng)腔體內(nèi)的真空度達(dá)到-0.01~-0.02MPa 時(shí),停止充入非氧化性氣體;(4)對(duì)電芯進(jìn)行加熱,加熱溫度為75~85°C,加熱時(shí)間為20~ 40min; (5)對(duì)腔體進(jìn)行抽真空,在腔體內(nèi)的真空度達(dá)到-0.1~-0.12MPa后,持續(xù)抽真空3~ 10min〇
[0004] 目前常用的電芯干燥工藝往往是通過(guò)氮?dú)庵脫Q方式進(jìn)行對(duì)電芯的干燥過(guò)程,但過(guò) 程工藝較為復(fù)雜,且對(duì)設(shè)備的損耗較大,此外對(duì)氮?dú)獾囊笠草^為嚴(yán)格,尤其對(duì)一些生產(chǎn)現(xiàn) 場(chǎng)暫時(shí)不具備高純氮?dú)獾钠髽I(yè)就會(huì)帶來(lái)較大的困難。因此,有必要提出一種簡(jiǎn)單易行的電 芯干燥方法,一方面簡(jiǎn)化了整個(gè)干燥工藝,提高了干燥效率,另一方面也為企業(yè)降低了電芯 干燥過(guò)程中帶來(lái)的成本消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種大容量鋰離子電池電芯的的干燥方法,從而解決現(xiàn)有技 術(shù)中,電芯的干燥方法依賴于高品質(zhì)的氮?dú)獾榷栊詺怏w,常規(guī)的干燥方法難以適應(yīng)工業(yè)化 生產(chǎn)的問(wèn)題。
[0006] -種大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,包括以下步驟:
[0007] 1)將鋰離子電池電芯置于充有干燥空氣的干燥腔體中,抽真空至真空度為85kPa ~95kPa,加熱至體系溫度為90°C~105°C ;
[0008] 2)維持體系溫度為90°C~105°C,真空度為85kPa~95kPa,在干燥腔體內(nèi)部鼓風(fēng) 2.5h~4h;
[0009] 3)維持體系溫度為90°C~105°C,對(duì)干燥腔體抽真空至真空度為10~30Pa后保壓; 該步驟所用時(shí)間為12h~18h。
[0010] 步驟1)中,體系達(dá)到設(shè)定溫度和真空度后保溫保壓,抽真空、加熱和保溫保壓的總 時(shí)間為0.5h~lh。該步驟中,根據(jù)干燥對(duì)象的和設(shè)備的不同,可通過(guò)上述時(shí)間的設(shè)定使鋰離 子電池電芯所處的溫度和真空度環(huán)境達(dá)到恒定。所述鋰離子電池電芯,即鋰離子電池電芯, 由正極片、負(fù)極片、隔膜通過(guò)疊片方式制備而成??蛇x擇將直接將制備好的電芯進(jìn)行干燥, 或?qū)㈦娦痉湃霘んw后,隨殼體進(jìn)行干燥。
[0011] 步驟2)中,在體系升溫至預(yù)定溫度后持續(xù)鼓風(fēng),在該條件下,電芯的水分在熱輻 射、熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流的綜合作用下,快速?gòu)膬?nèi)部向表面擴(kuò)散。該過(guò)程中,鼓風(fēng)只為開(kāi)啟干燥 腔體內(nèi)部鼓風(fēng)設(shè)備,鼓風(fēng)過(guò)程不與外部環(huán)境連通,只在干燥腔體內(nèi)部進(jìn)行,以促進(jìn)熱對(duì)流過(guò) 程的進(jìn)行。
[0012] 步驟3)通過(guò)抽真空過(guò)程,使電芯表面、內(nèi)部和體系內(nèi)的水分排出。不同抽真空設(shè) 備,其抽真空能力有差異,達(dá)到設(shè)定真空度后保壓,控制總時(shí)間為12h~18h即可。
[0013] 上述方法還包括步驟4):向干燥腔體中通入干燥空氣至常壓后,鼓風(fēng)冷卻至電芯 溫度為65 °C以下。
[0014] 優(yōu)選的,向干燥腔體中通入的干燥空氣為外部環(huán)境中的干燥空氣,干燥空氣的露 點(diǎn)<-50°C。常規(guī)干燥房等大型干燥設(shè)施即可滿足要求。干燥腔體上設(shè)有用于通入干燥空氣 的可開(kāi)閉通道,可通過(guò)15_~20_的KF接口實(shí)現(xiàn)干燥腔體與外環(huán)境相連通。
[0015]步驟4)鼓風(fēng)冷卻所用時(shí)間為30~lOOmin,過(guò)程中保持干燥腔體與外部環(huán)境連通。 具體為:開(kāi)啟干燥腔體與外部環(huán)境的接口,向干燥腔體內(nèi)充入干燥空氣,待干燥腔體內(nèi)部壓 力恢復(fù)至常壓狀態(tài)后,開(kāi)啟鼓風(fēng)動(dòng)作,并持續(xù)進(jìn)行30~lOOmin,直至電芯溫度降至65°C以 下。
[0016]本發(fā)明提供的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,通過(guò)各步驟參數(shù)的合理設(shè)定, 銜接合理,充分利用工業(yè)化生產(chǎn)大型干燥設(shè)備的特點(diǎn),使設(shè)備的真空均勻度和溫度均勻度 保持在較高水平,使電芯的水分脫離動(dòng)力保持穩(wěn)定,避免了頻繁抽真空、卸真空帶來(lái)的體系 狀態(tài)不穩(wěn)定和對(duì)設(shè)備電磁閥或氣動(dòng)閥磨損嚴(yán)重等問(wèn)題,且保證了企業(yè)在無(wú)保護(hù)氣(惰性氣 體)條件下電芯的正常烘干過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)了大批量對(duì)電芯進(jìn)行干燥,有利于充分利用能 源,降低成本,電芯干燥后的水分值為200~450ppm之間,完全滿足生產(chǎn)需要。
[0017] 本發(fā)明提供的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,工藝簡(jiǎn)單,省去了實(shí)際實(shí)施過(guò) 程中大量繁瑣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,對(duì)干燥設(shè)備的要求低,適應(yīng)性好;同時(shí),該干燥方法提高了電池 干燥效率,降低了干燥所用時(shí)間,極大程度的減小了電芯隔膜在烘烤過(guò)程中的變形量,十分 有利于電池生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效和提高產(chǎn)品質(zhì)量等目標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1與對(duì)比例1的干燥方法對(duì)20Ah鋰離子電池電芯的干燥效果對(duì) 比圖;
[0019] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2與對(duì)比例2的干燥方法對(duì)72Ah鋰離子電池電芯的干燥效果對(duì) 比圖;
[0020] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3與對(duì)比例3的干燥方法對(duì)1 OOAh鋰離子電池電芯的干燥效果 對(duì)比圖;
[0021 ]圖4為本發(fā)明鋰離子電池電芯的干燥方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023] 實(shí)施例1
[0024]本實(shí)施例的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,流程如圖4所示,包括以下步驟: [0025] 1)排除干燥空氣效果引起的誤差,設(shè)定干燥環(huán)境內(nèi)露點(diǎn)值處于(-60°C,-5(TC)范 圍內(nèi),并將干燥腔體放置于該干燥環(huán)境(干燥房)中,且在干燥腔體上設(shè)計(jì)pWmmKF接口, 便于與干燥房之間進(jìn)行氣體交換;
[0026] 2)將鋰離子電池電芯(電芯由正極片、負(fù)極片、隔膜通過(guò)疊片方式制備而成,放置 于未封口的殼體內(nèi),單體容量為20Ah,共100支)置于充有干燥空氣的干燥腔體中,抽真空至 真空度為85KPa(耗時(shí)Slmin),加熱至體系溫度為90°C (耗時(shí)15min);體系達(dá)到設(shè)定溫度和 真空度后保溫保壓15min,總用時(shí)hi為0.5h;
[0027] 3)維持體系溫度設(shè)定值90°C不變,在干燥腔體內(nèi)部進(jìn)行鼓風(fēng),總持續(xù)時(shí)間^為 2.5h;
[0028] 4)維持體系溫度設(shè)定值90°C不變,對(duì)干燥腔體抽真空至真空度為10Pa(耗時(shí)2h), 達(dá)到真空度后保壓;該步驟所用時(shí)間h 3為12h;
[0029] 5)開(kāi)啟pl6mm KF接口,向干燥腔體中充入干燥空氣至常壓后進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻, 30min(h4)后裡尚子電池電芯溫度降至65°C。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 本實(shí)施例的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,流程如圖4所示,包括以下步驟:
[0032] 1)排除干燥空氣效果引起的誤差,設(shè)定干燥環(huán)境內(nèi)露點(diǎn)值處于(-60°C,-5(TC)范 圍內(nèi),并將干燥腔體放置于該干燥環(huán)境(干燥房)中,且在干燥腔體上設(shè)計(jì)06mmKF接口, 便于與干燥房之間進(jìn)行氣體交換;
[0033] 2)將鋰離子電池電芯(電芯由正極片、負(fù)極片、隔膜通過(guò)疊片方式制備而成,放置 于未封口的殼體內(nèi),單體容量為72Ah,共100支)置于充有干燥空氣的干燥腔體中,抽真空至 真空度為90KPa(耗時(shí)Slmin),加熱至體系溫度為100°C (耗時(shí)20min);體系達(dá)到設(shè)定溫度和 真空度后保溫保壓28min,總用時(shí)hi為0.8h;
[0034] 3)維持體系溫度設(shè)定值100°C不變,在干燥腔體內(nèi)部進(jìn)行鼓風(fēng),總持續(xù)時(shí)間^為 3h;
[0035] 4)維持體系溫度設(shè)定值100°C不變,對(duì)干燥腔體抽真空至真空度為20Pa(耗時(shí)lh), 達(dá)到真空度后保壓;該步驟所用時(shí)間h 3為15h;
[0036] 5)開(kāi)啟#6:mmKF接口,向干燥腔體中充入干燥空氣至常壓后進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻, 60min(h4)后裡尚子電池電芯溫度降至60°C。
[0037] 實(shí)施例3
[0038]本實(shí)施例的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,流程如圖4所示,包括以下步驟: [0039] 1)排除干燥空氣效果引起的誤差,設(shè)定干燥環(huán)境內(nèi)露點(diǎn)值處于(-60°C,-5(TC)范 圍內(nèi),并將干燥腔體放置于該干燥環(huán)境(干燥房)中,且在干燥腔體上設(shè)計(jì)接口, 便于與干燥房之間進(jìn)行氣體交換;
[0040] 2)將鋰離子電池電芯(電芯由正極片、負(fù)極片、隔膜通過(guò)疊片方式制備而成,放置 于未封口的殼體內(nèi),單體容量為lOOAh,共100支)置于充有干燥空氣的干燥腔體中,抽真空 至真空度為95KPa(耗時(shí)彡lmin),加熱至體系溫度為105°C (耗時(shí)22min);體系達(dá)到設(shè)定溫度 和真空度后保溫保壓38min,總用時(shí)hi為lh;
[0041] 3)維持體系溫度設(shè)定值105°C不變,在干燥腔體內(nèi)部進(jìn)行鼓風(fēng),總持續(xù)時(shí)間^為 4h;
[0042] 4)維持體系溫度設(shè)定值105 °C不變,對(duì)干燥腔體抽真空至真空度為30Pa(耗時(shí) 2min),達(dá)到真空度后保壓;該步驟所用時(shí)間h3為18h;
[0043] 5)開(kāi)啟pl6mmKF接口,向干燥腔體中充入干燥空氣至常壓后進(jìn)行鼓風(fēng)冷卻, 100min(h4)后裡尚子電池電芯溫度降至65°C。
[0044] 對(duì)比例1
[0045] 對(duì)比例1的干燥方法,干燥對(duì)象、干燥總時(shí)間與實(shí)施例1相同,包括以下步驟:
[0046] 1)將鋰離子電池電芯置于干燥系統(tǒng)中,抽真空至50Pa后保壓,所用總時(shí)間為0.5h;
[0047] 2)向干燥系統(tǒng)中充入氮?dú)庵琳婵斩葹?0KPa,加熱至90°C,達(dá)到溫度和真空度后保 溫保壓,期間持續(xù)鼓風(fēng),所用總時(shí)間為1.5h;
[0048] 3)維持體系溫度為90°C,抽真空至真空度至50Pa后保壓,所用總時(shí)間為1.5h;
[0049] 4)重復(fù)步驟2)和步驟3)共4次,充入氮?dú)庵脸?,冷卻至65°C。
[0050] 對(duì)比例2
[0051 ]對(duì)比例2的干燥方法,干燥對(duì)象、干燥總時(shí)間與實(shí)施例2相同,包括以下步驟:
[0052] 1)將鋰離子電池電芯置于干燥系統(tǒng)中,抽真空至50Pa后保壓,所用總時(shí)間為2h;
[0053] 2)向干燥系統(tǒng)中充入氮?dú)庵琳婵斩葹?5KPa,加熱至100°C,達(dá)到溫度和真空度后 保溫保壓,期間持續(xù)鼓風(fēng),所用總時(shí)間為2h;
[0054] 3)維持體系溫度為100°C,抽真空至真空度至50Pa后保壓,所用總時(shí)間為2h;
[0055] 4)重復(fù)步驟2)和步驟3)共4次,充入氮?dú)庵脸海鋮s至65°C。
[0056] 對(duì)比例3
[0057] 對(duì)比例3的干燥方法,干燥對(duì)象、干燥總時(shí)間與實(shí)施例3相同,包括以下步驟:
[0058] 1)將鋰離子電池電芯置于干燥系統(tǒng)中,抽真空至50Pa后保壓,所用總時(shí)間為2h;
[0059] 2)向干燥系統(tǒng)中充入氮?dú)庵琳婵斩葹?5KPa,加熱至105°C,達(dá)到溫度和真空度后 保溫保壓,期間持續(xù)鼓風(fēng),所用總時(shí)間為2h;
[0060] 3)維持體系溫度為105°C,抽真空至真空度至50Pa后保壓,所用總時(shí)間為2h;
[0061 ] 4)重復(fù)步驟2)和步驟3)共4次,充入氮?dú)庵脸?,冷卻至65°C。
[0062] 試驗(yàn)例
[0063]本試驗(yàn)例對(duì)各實(shí)施例和對(duì)比例的干燥效果進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如圖1、圖2、圖3所示,分 別為對(duì)20Ah、72Ah、100Ah容量電芯的烘干對(duì)比實(shí)驗(yàn),其中橫坐標(biāo)表示實(shí)驗(yàn)數(shù)量,縱坐標(biāo)為相 應(yīng)電芯的水分檢測(cè)結(jié)果。由圖中的結(jié)果可知,經(jīng)本發(fā)明的方法對(duì)大容量鋰離子電池電芯進(jìn) 行干燥,其水分含量范圍為200~450ppm,且各電芯的水分含量差異不大,質(zhì)量可控性較好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,其特征在于,包括以下步驟: 1) 將鋰離子電池電芯置于充有干燥空氣的干燥腔體中,抽真空至真空度為85kPa~ 95kPa,加熱至體系溫度為90°C~105°C ; 2) 維持體系溫度為90 °C~105°C,真空度為85kPa~95kPa,在干燥腔體內(nèi)部鼓風(fēng)2.5h~ 4h; 3) 維持體系溫度為90 °C~105 °C,對(duì)干燥腔體抽真空至真空度為10~30Pa后保壓;該步 驟所用時(shí)間為12h~18h。2. 如權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,其特征在于,步驟1)中,體 系達(dá)到設(shè)定溫度和真空度后保溫保壓;抽真空、加熱和保溫保壓的總時(shí)間為〇.5h~lh。3. 如權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,其特征在于,還包括步驟 4):向干燥腔體中通入干燥空氣至常壓后,鼓風(fēng)冷卻至電芯溫度為65°C以下。4. 如權(quán)利要求3所述的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,其特征在于,步驟4)中,向 干燥腔體中通入的干燥空氣為外部環(huán)境中的干燥空氣。5. 如權(quán)利要求1、3或4所述的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,其特征在于,所述干 燥空氣的露點(diǎn)彡_50°C。6. 如權(quán)利要求3所述的大容量鋰離子電池電芯的干燥方法,其特征在于,步驟4)鼓風(fēng)冷 卻所用時(shí)間為30~lOOmin。
【文檔編號(hào)】F26B5/12GK105890291SQ201610213559
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】漆振濤, 張偉, 張潔, 趙博, 曲斌, 鄭喜軍, 黃偉明
【申請(qǐng)人】中航鋰電(洛陽(yáng))有限公司
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