本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域，尤其是涉及一種軟包鋰電池二次排氣與補充電解液的方法和設備。

背景技術：

隨著各國政府對大氣污染及氣候變暖的重視，特別是近年來冬季霧霾天的頻繁出現，使各國政府與人民意識到縮減煤、石油等化石燃料在生產與生活中的使用量，增加風能、太陽能等清潔能源的使用比例，同時對煤等化石燃料進行清潔利用，對廢棄物進行集中無害化處理，對改善空氣質量具有重要的實踐意義。因風能、太陽能及煤等集中利用(發(fā)電)所產生的能量具有間斷、地域限制的約束，需要能量存儲與轉移裝置方可服務于人類生產與生活活動中，現階段儲能型鋰離子電池在能量存儲領域得到了廣泛應用并取得良好的經濟效益。

為降低傳統(tǒng)燃油汽車對大氣污染的加劇，近年來各國政府加大對電動汽車市場化的財政支持力度，搭載有綠色環(huán)保型鋰離子電池的電動汽車得到了空前的發(fā)展機遇與發(fā)展速度，電動汽車市場占有率及保有量逐年提高。現階段應用于電動汽車的鋰電池一般日歷壽命在8年左右，隨著時間的推移，早期投放市場的電動車用鋰電池需進行專業(yè)維護及保養(yǎng)，根據性能衰減情況進行分類再利用。鋰電池性能的衰減主要是在使用過程中電解液發(fā)生副反應導致電池因電解液減少而離子斷路或正極與負極在循環(huán)過程中發(fā)生膨脹產生新的空隙，導致鋰離子輸運路徑中斷。如何對這些性能退化的鋰電池進行性能修復及二次梯級再利用，充分發(fā)揮鋰電池的價值成為當前各國政府及鋰電廠商的重點攻關項目，越來越受到行業(yè)的重視。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種軟包鋰電池二次排氣與補充電解液的方法和設備，以解決目前投放市場的軟包鋰電池在研發(fā)過程中忽視了鋰電池在二次利用前對性能提升所需的設備，很難對循環(huán)使用后的電池進行低成本性能再生的技術問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：

一種軟包鋰電池二次排氣與補充電解液的方法，包括如下步驟：

a、預先將鋁塑膜的邊緣沖切出用于安裝排氣補液管的預置槽，之后將裸電芯與鋁塑膜進行封裝得到電芯，同時將排氣補液管的一端伸入至鋁塑膜的預置槽中與電芯內部連通，另一端密封形成密封端，其外表面并與鋁塑膜密封；

b、將電芯制成成品后使用至容量衰減后，將排氣補液管的密封端裁切掉后對容量衰減的電芯進行真空排氣；

c、在惰性氣體環(huán)境下通過排氣補液管將電解液注入經過真空排氣的電芯中；

d、在惰性氣體環(huán)境下將排氣補液管再次進行熱封裝后即完成對容量衰減后電芯的排氣和補液。

進一步的，所述步驟b中真空排氣的真空度為-100kpa。

進一步的，所述步驟b中在對電芯進行真空排氣的過程同時對電芯進行加壓處理。

進一步的，所述加壓處理的壓力范圍為0-5T。

進一步的，所述步驟c中電解液在振動工況下通過排氣補液管注入電芯中。

進一步的，所述振動工況的振動頻率為1Hz-50Hz，振幅為1mm-3mm。

進一步的，所述步驟c和步驟d中惰性氣體的組分為氮氣和/或氬氣，氣體氧含量小于5ppm，水分小于3ppm。

進一步的，所述步驟c和步驟d均在溫度為120-180℃的條件下進行，所述步驟d中的熱封裝壓力為10-99kpa。

一種軟包鋰電池二次排氣與補充電解液的設備，包括：

-預制于電芯鋁塑膜外殼邊緣且一端設置有密封端的排氣補液管；

-鋁塑膜成型裝置，所述鋁塑膜成型裝置中的上模和下模表面設置有相互對應的凸起和第一凹槽用于在鋁塑膜的邊緣沖切出安裝排氣補液管的預置槽；

-鋁塑膜封裝裝置，所述鋁塑膜封裝裝置中的第一上封頭和第一下封頭的表面內均設置有與排氣補液管外輪廓相配合的第二凹槽；

-排氣與補液裝置，所述排氣與補液裝置內設置有用于容納電芯的容置腔，所述容置腔的頂部設置有電芯增壓板，底部設置有振動部，所述電芯增壓板由高壓氣源驅動，所述振動部由振動電機驅動，所述容置腔內依次設置有封裝機構、切刀和惰性氣體填充管，所述封裝機構和切刀均由氣缸驅動，所述的惰性氣體填充管與容置腔內部連通；

所述的容置腔的側壁設置有與電芯鋁塑膜邊緣的排氣補液管相互對接的排氣補液針管，所述排氣補液針管分別與真空排氣管和電解液注液管連接。

進一步的，所述排氣補液管包括相互連接的不銹鋼空心管和塑料空心管，所述塑料空心管的外壁設置有加強筋。

相對于現有技術，本發(fā)明所述的軟包鋰電池二次排氣與補充電解液的方法和設備具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明所述的方法和設備可以將在電動汽車上及儲能電站使用后的鋰電池進行性能改善及再生，可以將循環(huán)后的軟包鋰電池進行無損性能恢復，使性能衰減的鋰電池重新達到二次利用的標準，有效提高了鋰電池的使用周期，降低了產品的平均研發(fā)費用，提高企業(yè)生產效益，有力地提高了產品市場競爭力，有利于廣泛地在生產中應用，具有重大的生產實踐意義。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述的排氣補液管的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的預置有排氣補液管的電芯結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所述的鋁塑膜成型裝置的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例所述的鋁塑膜封裝裝置的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例所述的排氣與補液裝置的結構示意圖。

附圖標記說明：

1-電芯；2-排氣補液管；21-不銹鋼空心管；22-塑料空心管；23-密封端；24-加強筋；31-上模；32-下模；33-凸起；34-第一凹槽；41-上封頭；42-下封頭；43-第二凹槽；50-容置腔；51-電芯增壓板；52-振動部；53-封裝機構；54-切刀；55-惰性氣體填充管；56-排氣補液針管；57-真空排氣管；58-電解液注液管；59-氣動三通閥。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

一種軟包鋰電池二次排氣與補充電解液的方法，包括如下步驟：

a、預先將鋁塑膜的邊緣(除了連接有極片一邊的其他三邊均可)沖切出用于安裝排氣補液管的預置槽，預置槽的寬度在50μm至2mm之間，之后將裸電芯與鋁塑膜放入鋁塑膜成型裝置中進行封裝得到包裹有鋁塑膜的電芯，在封裝的同時將排氣補液管的一端伸入至鋁塑膜的預置槽中與電芯內部連通，另一端采用密封膠密封形成密封端，并將排氣補液管的外表面與鋁塑膜密封，防止在電池使用的過程中漏液或進氣；

優(yōu)選地，電芯熱封后將排氣補液管采用膠帶貼至封印直角處，防止影響其他工序的進行；

b、將電芯經過其他化成及分容等工序完成制備出廠使用，電池經過一定的充放電循環(huán)后，容量衰減，性能無法滿足相應使用工況，將排氣補液管的密封端裁切掉后對容量衰減的電芯進行真空排氣；

優(yōu)選地，步驟b中真空排氣的真空度為-100kpa。

更優(yōu)選地，步驟b中在對電芯進行真空排氣的過程同時對電芯進行加壓處理，加壓處理的壓力范圍為0-5T。

c、在惰性氣體環(huán)境下通過排氣補液管將電解液注入經過真空排氣的電芯中；

優(yōu)選地，步驟c中電解液在振動工況下通過排氣補液管注入電芯中，振動工況的振動頻率為1Hz-50Hz，振幅為1mm-3mm。振動可增強電解液在電芯內部的流動及浸潤效果。

d、在惰性氣體環(huán)境下將排氣補液管再次進行熱封裝后即完成對容量衰減后電芯的排氣和補液。

優(yōu)選地，步驟c和步驟d中惰性氣體的組分為氮氣和/或氬氣，氣體氧含量小于5ppm，水分小于3ppm。步驟c和步驟d均在溫度為120-180℃的條件下進行，所述步驟d中的熱封裝壓力為10-99kpa。

如圖1-5所示，一種軟包鋰電池二次排氣與補充電解液的設備，包括排氣補液管2、鋁塑膜成型裝置、鋁塑膜封裝裝置和排氣與補液裝置；

如圖1和圖2所示，排氣補液管2預制于電芯1鋁塑膜外殼邊緣且一端設置有密封端23，排氣補液管2包括相互連接的不銹鋼空心管21和塑料空心管22，塑料空心管22的外壁設置有加強筋24，加強筋24的設置可防止排氣補液管1收縮。加強筋24寬度為1mm至5mm，加強筋間距為5mm至8mm，不銹鋼空心管21的管徑在50μm至2mm之間，長度在3mm至8mm之間，根據電芯1邊緣的寬度進行調整。

如圖3所示，鋁塑膜成型裝置中的上模31和下模32表面設置有相互對應的凸起33和第一凹槽34用于在鋁塑膜的邊緣沖切出安裝排氣補液管2的預置槽；

如圖4所示，鋁塑膜封裝裝置中的上封頭41和下封頭42的表面內均設置有與排氣補液管2外輪廓相配合的第二凹槽43；

如圖5所示，排氣與補液裝置內設置有用于容納電芯的容置腔50，所述容置腔50的頂部設置有電芯增壓板51，底部設置有振動部52，電芯增壓板51由高壓氣源驅動，振動部52由振動電機驅動，振動電機采用220V電壓。容置腔50內依次設置有封裝機構53、切刀54和惰性氣體填充管55，封裝機構52和切刀54均由氣缸驅動，惰性氣體填充管55與容置腔50內部連通；

容置腔50的側壁設置有與電芯1鋁塑膜邊緣的排氣補液管2相互對接的排氣補液針管56，排氣補液針管56分別與真空排氣管57和電解液注液管58連接，連接處設置有氣動三通閥59，抽真空排氣結束后，高壓氣源驅動氣動三通閥59切換至電解液注液管58，開始補充電解液。電解液注液管58的材質可采用不銹鋼材質，管徑在80μm至2.1mm之間，管長在5mm至3cm之間。

該設備的工作過程為：在軟包電芯1制備過程中，采用鋁塑膜成型模具，將鋁塑膜邊緣沖切成可放置排氣補液管2的預置槽，在封裝時，將裸電芯放入沖切好的鋁塑膜中，然后放在鋁塑膜封裝裝置中，放入一端采用密封膠密封的排氣補液管2，然后蓋上上層鋁塑膜，電芯1邊緣熱封后將排氣補液管2采用膠帶貼至封印直角處，經過其他化成及分容等工序完成制備出廠使用，電池經過一定的充放電循環(huán)后，容量衰減，性能無法滿足相應使用工況。將容量衰減的電芯1邊緣的的膠帶撕下，放入排氣與補液裝置內，通過惰性氣體填充管55向容置腔50內填充惰性氣體，將排氣補液管2的密封端23通過切刀切斷，之后通過機械手等輔助裝置將排氣補液管2與排氣補液針管56連接，電芯1內通過真空排氣管57將其內部抽真空，同時利用電芯增壓板51對電芯1進行加壓加速其內部的氣體排出，啟動振動電機驅動振動部52工作，將一定質量的電解液在振動工況下流經電解液注液管58、排氣補液針管56、排氣補液管2注入循環(huán)后的電芯中，然后在惰性氣體環(huán)境下利用封裝機構53將排氣補液管2再次熱封，完成循環(huán)后的電芯排氣補液作業(yè)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。