專利名稱：一種確定動力電池注液量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種確定動力電池注液量的方法。
背景技術(shù)：
能源危機(jī)和環(huán)境污染的不斷加劇，已經(jīng)成為影響世界發(fā)展的難題，在這樣的情況下，人們對利用清潔能源的希望也越來越迫切，因此動力電池在人們的日常生活中發(fā)揮了越來越重要的作用，鋰離子電池作為動力電池中非常重要的一類，也同樣受到了人們極大的重視。電解液作為鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料之一，號稱鋰離子電池的“血液”，對鋰離子電池的化學(xué)性能和安全性能起著至關(guān)重要的作用，為鋰離子的傳遞提供了通道，是連接正、負(fù)極的橋梁。電解液一般是由適當(dāng)?shù)匿圎}溶解在有機(jī)非質(zhì)子混合溶劑中形成的電解質(zhì)溶液。電解液注入鋰離子電池內(nèi)部的重量稱為注液量，不同規(guī)格的鋰離子電池對注液量有著不同的要求，只有在注液量適中的情況下，鋰離子電池才能在較理想的狀態(tài)下工作，如果電解液的注液量太多，會對鋰離子電池產(chǎn)生許多不利的影響，例如注液量太多容易導(dǎo)致正、 負(fù)極活性物質(zhì)從集流體(集流體，是指匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件，在鋰離子電池中主要指的是金屬箔，其功能主要是將鋰離子電池中活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來以便形成較大的電流對外輸出，因此集流體應(yīng)與活性物質(zhì)充分接觸)上剝落而使鋰離子電池內(nèi)部發(fā)生短路或斷路；一旦鋰離子電池使用不當(dāng)，就非常容易引起熱失控，造成電池起火爆炸；提高了鋰離子電池的制造成本等。如果電解液的注液量太少的話，同樣會給鋰離子電池帶來不利的后果，例如由于正、負(fù)極極片未完全被電解液浸潤，導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，影響鋰離子電池的工作效果，降低鋰離子電池的使用壽命。在現(xiàn)有技術(shù)中，確定注液量有兩種不同的方式，第一種是理論計算法根據(jù)鋰離子電池中所用各種原材料的真密度(真密度，指材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積內(nèi)固體物質(zhì)的實(shí)際體積，不包括內(nèi)部空隙)計算出理論孔隙率，再根據(jù)電解液密度和計算出的理論孔隙率得出電解液的注液量。這種方法需要確認(rèn)各種原材料的真密度，同時正、負(fù)極極片中往往存在一些不能被電解液填充的“死孔”，導(dǎo)致計算出的注液量與實(shí)際的情況不盡相同，注液量仍然不準(zhǔn)確，而且計算方法較為復(fù)雜。另一種方法為經(jīng)驗(yàn)值法根據(jù)鋰離子電池的容量大小確認(rèn)其注液量。這種方法存在的問題是，若相同容量的鋰離子電池，其使用的正、負(fù)極材料、隔離膜和導(dǎo)電劑不同，則鋰離子電池吸收電解液的能力也不一樣，因此根據(jù)鋰離子電池容量大小確認(rèn)電解液注液量的方法同樣不準(zhǔn)確。綜上所述，如何提供一種確定動力電池注液量的方法，以實(shí)現(xiàn)能夠比較準(zhǔn)確的控制注液量，使鋰離子電池中電解液的質(zhì)量適中，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種確定動力電池注液量的方法，實(shí)現(xiàn)了能夠較準(zhǔn)確的控制注液量，使鋰離子電池中電解液的質(zhì)量適中以達(dá)到鋰離子電池比較理想的工作狀態(tài)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種確定動力電池注液量的方法，包括以下步驟1)取多個裸電芯樣品；2)對多個所述裸電芯進(jìn)行真空烘烤，待所述裸電芯冷卻至一定溫度后，將其轉(zhuǎn)移至干燥環(huán)境中；3)將真空烘烤后的多個所述裸電芯稱重，記錄下每一個所述裸電芯的重量值；4)取多個容器，在每一個所述容器中放入一定量的電解液，所述電解液的溶液量能夠完全浸沒所述裸電芯，將多個盛放有所述電解液的所述容器放置于干燥環(huán)境中；5)將記錄好各自重量值的多個所述裸電芯分別放入多個所述容器中，在室溫下靜置一定的時間；6)從所述電解液中取出多個所述裸電芯，將多個所述裸電芯表面游離態(tài)的所述電解液擦凈；7)對多個擦凈后的所述裸電芯進(jìn)行再次稱重，記錄下吸收所述電解液后的多個所述裸電芯的重量值；8)每隔一定的時間對步驟6)和7)進(jìn)行一次重復(fù)操作，直至多個所述裸電芯的重量值不再發(fā)生較大的變化為止；9)利用公式計算所述裸電芯吸收所述電解液重量的計算公式W1=IHn-Hi1公式中=W1為一個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；Hi1為真空烘烤后的所述裸電芯的重量值；mn為同一個所述裸電芯吸收所述電解液后的重量值；確定動力電池注液量的計算公式W = (W^ff2+......+Wh+WL) /L公式中=W1為第一個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；W2為第二個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；......Wl^1為第L-I個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；Wl為第L個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；L為所述裸電芯的數(shù)量。優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟1)中所述裸電芯為采用卷繞工藝或疊片工藝制備的裸電芯。優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟2、中所述的真空烘烤的真空度小于或等于-90千帕。優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟幻中所述裸電芯經(jīng)真空烘烤后的含水量小于或等于300ppm。優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟2)中所述的一定溫度為小于50 攝氏度，所述干燥環(huán)境的相對濕度小于或等于2% RH。
優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟幻中具體為利用精密天平對所述裸電芯進(jìn)行稱重。優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟4)中所述容器為PE容器或PC 容器，其數(shù)量大于或等于所述裸電芯的數(shù)量。優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟4)中所述容器在盛裝所述電解液之前，用去離子水洗凈、干燥并用所述電解液進(jìn)行潤洗。優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟幻中所述的一定的時間為2個小時。優(yōu)選的，上述確定動力電池注液量的方法中，步驟8)中所述的重量值不發(fā)生較大的變化，為對所述裸電芯進(jìn)行的相鄰兩次稱重，得到的重量值偏差小于或等于0. 05克。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的確定動力電池注液量的方法中，通過對裸電芯進(jìn)行取樣，并對其進(jìn)行真空烘烤和稱重，以得到干燥裸電芯的重量，再將其浸泡到電解液中直至吸收電解液達(dá)到飽和狀態(tài)，再次對裸電芯進(jìn)行稱重，計算出每個裸電芯吸收電解液的重量值，最終算出每個裸電芯吸收電解液的平均值，此平均值即為動力電池注液量的精確數(shù)值。本發(fā)明提供的確定動力電池注液量的方法，通過電解液浸泡裸電芯的方法確定動力電池的注液量，得出的計算數(shù)值更為精確，操作簡單便捷，適合應(yīng)用于各種材料制備的動力電池，提高了動力電池的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定動力電池注液量的方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了引用和清楚起見，下面將本發(fā)明中涉及到的技術(shù)名詞解釋如下注液量注入到鋰離子電池中的電解液的重量。裸電芯采用特定工藝制備出來的、尚未進(jìn)行裝配的電芯。本發(fā)明提供了一種確定動力電池注液量的方法，實(shí)現(xiàn)了能夠準(zhǔn)確計算出注液量的值，使動力電池可以處于一個良好的內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境中。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請參考附圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定動力電池注液量的方法的流程示意圖。本發(fā)明提供的確定動力電池注液量的方法，具體包括以下步驟
S101)取多個裸電芯樣品；S102)對多個所述裸電芯進(jìn)行真空烘烤，待所述裸電芯冷卻至一定溫度后，將其轉(zhuǎn)移至干燥環(huán)境中；S103)將真空烘烤后的多個所述裸電芯稱重，記錄下每一個所述裸電芯的重量值；S104)取多個容器，在每一個所述容器中放入一定量的電解液，所述電解液的溶液量能夠完全浸沒所述裸電芯，將多個盛放有所述電解液的所述容器放置于干燥環(huán)境中；S105)將記錄好各自重量值的多個所述裸電芯分別放入多個所述容器中，在室溫下靜置一定的時間；S106)從所述電解液中取出多個所述裸電芯，將多個所述裸電芯表面游離態(tài)的所述電解液擦凈；S107)對多個擦凈后的所述裸電芯進(jìn)行再次稱重，記錄下吸收所述電解液后的多個所述裸電芯的重量值；S108)每隔一定的時間對步驟6)和7)進(jìn)行一次重復(fù)操作，直至多個所述裸電芯的重量值不再發(fā)生較大的變化為止；S109)利用公式計算所述裸電芯吸收所述電解液重量的計算公式W1=IHn-Hi1公式中=W1為一個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；Hi1為真空烘烤后的所述裸電芯的重量值；mn為同一個所述裸電芯吸收所述電解液后的重量值；確定動力電池注液量的計算公式W = (W^ff2+......+Wh+WL) /L公式中％為第一個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；W2為第二個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；......Wl^1為第L-I個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；Wl為第L個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值；L為所述裸電芯的數(shù)量。在本實(shí)施例中，為了便于理解，所述動力電池具體為鋰離子電池，但是本發(fā)明提供的確定動力電池注液量的方法并不僅限于鋰離子電池，還可以為其他類型的動力電池，不應(yīng)將鋰離子電池理解為對權(quán)力范圍的絕對限定。本發(fā)明實(shí)施例提供的確定鋰離子電池注液量的方法的工作過程如下取若干個裸電芯，對其進(jìn)行真空烘烤，并對其進(jìn)行稱量以得到干燥裸電芯的重量， 再將其放入電解液中進(jìn)行浸泡，直至裸電芯吸收的電解液的重量不再增加，再次對其進(jìn)行稱重，計算出每一個裸電芯吸收電解液的重量值，再算出此若干個裸電芯吸收電解液的平均值，此平均值即為鋰離子電池注液量的精確值。通過上述工作過程可以得出，本實(shí)施例提供的確定鋰離子電池注液量的方法中， 通過細(xì)致的操作，以取平均值的方法來確定每一個裸電芯吸收電解液的重量，最大程度的
7降低了理論數(shù)值與實(shí)際情況的誤差，進(jìn)一步精確了鋰離子電池的注液量，與傳統(tǒng)的理論計算法和經(jīng)驗(yàn)值法相比，具有更高的精確度，且更加簡單便捷，此方法可以應(yīng)用于各種材料制備的鋰離子電池，有效的提高了鋰離子電池的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。具體的，步驟S101)中所述裸電芯為采用卷繞工藝或疊片工藝制備的裸電芯。裸電芯大部分采用卷繞或疊片的工藝制作，所以本實(shí)施例提供的確定鋰離子電池注液量的方法中，為了達(dá)到其全面性和代表性，所采用的裸電芯為較為普遍的卷繞式裸電芯或疊片式裸電芯，當(dāng)然，在能夠滿足本實(shí)施例提供的確定鋰離子電池注液量的方法操作要求的情況下，還可以采用其他方式制作的裸電芯。優(yōu)選的，步驟S102)中所述的真空烘烤的真空度小于或等于-90千帕。對裸電芯進(jìn)行真空烘烤時，真空度(表示真空狀態(tài)下氣體的稀薄程度，通常用壓力值來表示)要達(dá)到一定的范圍，才能保證裸電芯在干燥的過程中不受外界雜質(zhì)的污染，即小于或等于-90千帕。進(jìn)一步的，步驟S102)中所述裸電芯經(jīng)真空烘烤后的含水量小于或等于 300ppm。經(jīng)真空烘烤后的裸電芯的含水量需達(dá)到一定的要求以滿足后續(xù)步驟的操作要求， 300ppm(ppm表示百萬分之幾，在不同的場合與某些物理量組合，常用于表示器件某個直流參數(shù)的精度)就是對裸電芯干燥程度的要求標(biāo)準(zhǔn)。為了使結(jié)果更加精準(zhǔn)，步驟S102)中所述的一定溫度為小于50攝氏度，所述干燥環(huán)境的相對濕度小于或等于2% RH(RH為Relative Humidity的縮寫，相對濕度)。優(yōu)選的，步驟S103)中具體為利用精密天平對所述裸電芯進(jìn)行稱重。所采用的精密天平的最小精度為0.01克，高精度的天平使得對裸電芯的稱重更加準(zhǔn)確，精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)可以有效的減少計算結(jié)果的誤差。為了使方案更加完善，步驟S104)中所述容器為PE容器或PC容器，其數(shù)量大于或等于所述裸電芯的數(shù)量。PE容器或PC容器具有較好的耐腐蝕性和絕緣性，其與電解液不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，避免了其對電解液的污染而影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，再次提高了本實(shí)施例提供的確定鋰離子電池注液量的方法的精確度。容器的數(shù)量大于或等于裸電芯的數(shù)量，可以保證每一個容器只放入一個裸電芯，避免了一個容器中放入多個裸電芯而產(chǎn)生相互干擾的情況。步驟S104)中所述容器在盛裝所述電解液之前，用去離子水洗凈、干燥并用所述電解液進(jìn)行潤洗。容器在使用之前進(jìn)行清洗和潤洗，減少了雜質(zhì)對計算結(jié)果可能造成的影響，在可控制的范圍內(nèi)盡量減小精度誤差。裸電芯在吸收電解液時，步驟S105)中所述的一定的時間為2個小時。每次對裸電芯進(jìn)行稱重的時間間隔，都要使得裸電芯有充足的時間對電解液進(jìn)行吸收，2個小時既可以滿足裸電芯吸收電解液所需的時間，也不會浪費(fèi)過多的時間，影響工作的效率和測算的精度。步驟S108)中所述的重量值不發(fā)生較大的變化，為對所述裸電芯進(jìn)行的相鄰兩次稱重，得到的重量值偏差小于或等于0. 05克。本實(shí)施例提供的確定鋰離子電池注液量的方法中，測量數(shù)據(jù)的精度要求比較高，裸電芯在吸收電解液后每次稱重的重量變化不能大于 0. 05克，這樣得到的數(shù)據(jù)和計算的結(jié)果才能保證其精準(zhǔn)度。本發(fā)明實(shí)施例提供的確定動力電池注液量的方法，其在操作的過程中，每一步都對操作精度要求非常高，最大程度的提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，使得測量結(jié)果的精度更加精準(zhǔn)。
對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種確定動力電池注液量的方法，其特征在于，包括以下步驟1)取多個裸電芯樣品；2)對多個所述裸電芯進(jìn)行真空烘烤，待所述裸電芯冷卻至一定溫度后，將其轉(zhuǎn)移至干燥環(huán)境中；3)將真空烘烤后的多個所述裸電芯稱重，記錄下每一個所述裸電芯的重量值；4)取多個容器，在每一個所述容器中放入一定量的電解液，所述電解液的溶液量能夠完全浸沒所述裸電芯，將多個盛放有所述電解液的所述容器放置于干燥環(huán)境中；5)將記錄好各自重量值的多個所述裸電芯分別放入多個所述容器中，在室溫下靜置一定的時間；6)從所述電解液中取出多個所述裸電芯，將多個所述裸電芯表面游離態(tài)的所述電解液擦凈；7)對多個擦凈后的所述裸電芯進(jìn)行再次稱重，記錄下吸收所述電解液后的多個所述裸電芯的重量值；8)每隔一定的時間對步驟6)和7)進(jìn)行一次重復(fù)操作，直至多個所述裸電芯的重量值不再發(fā)生較大的變化為止；9)利用公式計算所述裸電芯吸收所述電解液重量的計算公式W1 = Hln-IIl1公式中=W1為一個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值； Hl1為真空烘烤后的所述裸電芯的重量值； mn為同一個所述裸電芯吸收所述電解液后的重量值； 確定動力電池注液量的計算公式 W = (W^ff2+......+Wh+Wl) /l公式中=W1為第一個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值； W2為第二個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值； Wl-!為第L-I個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值； Wl為第L個所述裸電芯吸收所述電解液的重量值； L為所述裸電芯的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟1)中所述裸電芯為采用卷繞工藝或疊片工藝制備的裸電芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟幻中所述的真空烘烤的真空度小于或等于-90千帕。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟幻中所述裸電芯經(jīng)真空烘烤后的含水量小于或等于300ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟幻中所述的一定溫度為小于50攝氏度，所述干燥環(huán)境的相對濕度小于或等于2% RH。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟幻中具體為利用精密天平對所述裸電芯進(jìn)行稱重。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟4)中所述容器為PE容器或PC容器，其數(shù)量大于或等于所述裸電芯的數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟4)中所述容器在盛裝所述電解液之前，用去離子水洗凈、干燥并用所述電解液進(jìn)行潤洗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟幻中所述的一定的時間為2個小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定動力電池注液量的方法，其特征在于，步驟8)中所述的重量值不發(fā)生較大的變化，為對所述裸電芯進(jìn)行的相鄰兩次稱重，得到的重量值偏差小于或等于0. 05克。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種確定動力電池注液量的方法，包括以下步驟1)取樣；2)真空烘烤；3)稱重；4)取電解液；5)浸泡；6)擦凈；7)稱重；8)重復(fù)操作步驟6)和步驟7)；9)計算。本發(fā)明提供的確定動力電池注液量的方法，通過電解液浸泡裸電芯的方法確定動力電池的注液量，得出的計算數(shù)值更為精確，操作簡單便捷，適合應(yīng)用于各種材料制備的動力電池，提高了動力電池的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。
文檔編號H01M2/36GK102496690SQ20111043290
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者張方方, 李文文 申請人:天津市捷威動力工業(yè)有限公司