一種聚合物鋰離子電池的浸潤方法
【專利摘要】本發明屬于電池浸潤【技術領域】，涉及一種聚合物鋰離子電池的浸潤方法，采用超聲清洗裝置進行浸潤，具體包括以下步驟：將注液后的電池氣袋朝上豎直立于超聲清洗裝置的水槽中；向所述水槽中注入純水，控制所述純水的液面沒過所述電池的極組；加熱所述純水控制溫度在23-27℃，控制超聲波頻率在50-70KHz，超聲浸潤1.0-2.0小時；將浸潤完成的電池取出用熱風裝置干燥。本發明通過采用超聲浸潤方法，通過超聲振蕩來促進有機電解液像電池內部，尤其是極片和隔膜空隙的擴散和浸潤，可以大幅縮短靜置時間和降低生產能耗，并且達到和常規聚合物鋰離子電池高溫浸潤的同樣效果，降低了生產成本、提高了生產效率；實用性強，可以適用于多種型號的電池浸潤。
【專利說明】一種聚合物鋰離子電池的浸潤方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電池浸潤【技術領域】，具體涉及一種聚合物鋰離子電池的浸潤方法。
【背景技術】
[0002]電池在注液后，電解液并不是完全迅速浸入到極組內部，部分電解液會集中在極組上部氣袋部分的空間，而這些電解液需要很長的靜置時間才能充分浸潤到極組內部。因此，在鋰離子聚合物電池行業，電池在注液后往往修要較長時間的高溫靜置，來確保電解液對電池進行了充分的浸潤。這個過程增加了能耗，也浪費了時間，不利于降低成本和提高生
產效率。
[0003]隨著人們對聚合物鋰離子電池能量密度的不斷追求，電池極片壓實密度也不斷提高；同時為了提高聚合物電池的平整度和安全性，隔膜上面又會涂覆大量的Al2O3和PVDF。這些變化都無形中降低了極片的孔隙率和隔膜的孔隙率，從而也降低了電解液在極組內部的浸潤速度。因此，聚合物鋰離子電池在注液后往往要在高溫下靜置2-3天。
[0004]參見圖1所示，該圖中11為電池，10為電解液針頭，12為電解液浸潤方向，13為浸潤過程中最先浸浸潤完成的區域。從圖中可以看出，電解液從針頭10噴出后，會自動向電池11兩邊流動，先對電池11兩邊進行浸潤，形成13所示區域，然后隨著靜置過程的進行，電解液逐漸由電池兩邊向電池中間進行擴散，最終浸潤遍歷整個11。
[0005]參見圖2所示，該圖展示了電池在注液后靜置期間，電解液在其中浸潤的過程。圖中，21為集流體Al箔，22為集流體Cu箔，23為隔膜；隔膜23和Al箔21之間為正極活性物質24，包括正極粉料、導電劑以及粘結劑；隔膜23和Cu箔22之間為負極活性物質25，包括負極粉料、導電劑以及粘結劑；隔膜23中間區域26為隔膜微孔，箭頭27是電解液在極片中的浸潤方向。從這個圖中，很明顯看出，電解液在靜置過程中，是從極片表層(隔膜一側)向內層(集流體一側)逐漸浸潤的。
[0006]在電解液浸潤的過程中，會遇到正負極活性物質顆粒，這些活性物質顆粒彼此之間有一定的距離。圖中，圓圈圈定的區域28的顆粒彼此之間的距離較大，也就是說這個區域的極片孔隙率較大，那么電解液在流經此處的時候就比較容易浸潤(在圖中反應就是區域內箭頭比較多)；相反，圖中圓圈圈定的區域29的顆粒彼此之間的距離很小，即這個區域的極片孔隙率較小，那么電解液在流經此處的時候就比較難浸潤(在圖中反應就是該區域內箭頭比較少)，這就需要較長時間的高溫靜置，甚至及時這樣電解液都很難充分浸潤活性物質顆粒之間。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于解決上述技術問題而提供一種聚合物鋰離子電池的浸潤方法。
[0008]本發明是這樣實現的，一種聚合物鋰離子電池的浸潤方法，采用超聲清洗裝置進行浸潤，具體包括以下步驟:
[0009]將注液后的電池氣袋朝上豎直立于超聲清洗裝置的水槽中；[0010]向所述水槽中注入純水，控制所述純水的液面沒過所述電池的極組；
[0011]加熱所述純水控制溫度在23-27 °C，控制超聲波頻率在50-70KHZ，超聲浸潤
1.0-2.0 小時；
[0012]將浸潤完成的電池取出用熱風裝置干燥。
[0013]優選的，所述純水溫度為25°C，所述超聲波的頻率為60KHz。
[0014]優選的，所述超聲浸潤的時間1.5小時。
[0015]本發明通過采用超聲浸潤方法，通過超聲振蕩來促進有機電解液像電池內部，尤其是極片和隔膜空隙的擴散和浸潤，可以大幅縮短靜置時間和降低生產能耗，并且達到和常規聚合物鋰離子電池高溫浸潤的同樣效果，降低了生產成本、提高了生產效率；實用性強，可以適用于多種型號的電池浸潤。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1所示為聚合物鋰離子電池注液以及電解液在注液后的浸潤示意圖；
[0017]圖2所示為為鋰離子電池的剖面圖；
[0018]圖3所示為電池在超聲清洗裝置中的放置示意圖；
[0019]圖4所示為不同浸潤方式獲得的電池與注液后未經浸潤的電池的EIS電化學阻抗
-1'TfeP曰。
【具體實施方式】
[0020]下面，結合實例對本發明的實質性特點和優勢作進一步的說明，但本發明并不局限于所列的實施例。
[0021]一種聚合物鋰離子電池的浸潤方法，采用超聲清洗裝置進行浸潤，具體包括以下步驟:
[0022]將注液后的電池氣袋朝上豎直立于超聲清洗裝置的水槽中；
[0023]向所述水槽中注入純水，控制所述純水的液面沒過所述電池的極組；
[0024]加熱所述純水控制溫度在23-27 °C，控制超聲波頻率在50_70ΚΗζ，超聲浸潤
1.0-2.0 小時；
[0025]將浸潤完成的電池取出用熱風裝置干燥。
[0026]優選的，所述純水溫度為25°C，所述超聲波的頻率為60KHz。
[0027]優選的，所述超聲浸潤的時間1.5小時。
[0028]本發明在電池注液后，電池不轉入高溫間靜置而是在常溫采用超聲振蕩儀對電池進行浸潤，通過超聲振蕩來促進有機電解液像電池內部，尤其是極片和隔膜空隙的擴散和浸潤，有效縮短了電池靜止時間，降低了能耗并且提高了生產效率。
[0029]所述超聲清洗裝置可以采用現有的超聲震蕩清洗裝置，
[0030]使用時，將超聲震蕩裝置接入220V/50HZ的三芯電源，將注液后的電池4放入超聲清洗裝置的水槽30中，且電池4的氣袋朝上豎直立于水槽30中(該水槽30內有排液孔31，與排液管32相通);同時向水槽內注入純水；通過超聲震蕩清洗裝置的電源控制面板33，接通過超聲震蕩清洗裝置電源，通過加熱控制面板34的加熱開關加熱純水，并設定溫度控制在23-27°C ;通過超聲控制面板36啟動超聲震蕩，并控制超聲波的頻率為50-70KHZ間，在此工況下，通過浸潤時間控制面板35設定浸潤所述電池的時間在1.0-2.0小時進行浸潤，浸潤完成，電池取出用熱風裝置干燥，即完成了電池的浸潤。
[0031]測試對比:
[0032]對剛剛注完電解液的聚合物鋰離子電池進行如下操作:
[0033]取3只剛剛注液后的電池1、2、3，用EIS電化學阻抗測試儀進行EIS電化學阻抗測試，測試振幅為5mV/s，掃碼頻率從IOmHz到IOOKHz。
[0034]取3只電池，采用常規電池高溫浸潤工藝，在高溫下靜置2-3天，形成高溫浸潤后的電池1、2、3 ；
[0035]取3只電池放入圖3所示超聲清洗裝置的水槽中，然后向水槽中注入純水，控制純水的液面高度剛剛沒過電池的極組，按上述方法進行超聲浸潤，得到超聲浸潤后的電池1、
2、3。
[0036]將所述高溫浸潤的電池1、2、3以及超聲浸潤的電池1、2、3進行同樣的EIS電化學阻抗測試，然后進行比較分析電池浸潤前后以及兩種浸潤方式電池歐姆阻抗的區別。
[0037]如圖4所示，三角形標記的線條代表的是剛剛注液后電池1、2、3的EIS阻抗譜；方形標記的線條代表的是高溫浸潤后電池1、2、3的EIS阻抗譜；菱形標記的是線條代表的是超聲浸潤后電池1、2、3的EIS阻抗譜。曲線和圖中Re(Z")(阻抗的虛部)為O時的直線的交點值代表電池的歐姆阻抗。
[0038]可以發現，電池經過浸潤后的歐姆阻抗要明顯小于浸潤前剛剛注完液的電池；此夕卜，超聲浸潤和高溫浸潤電池的歐姆阻抗幾乎沒有區別，可以認為超聲浸潤也同樣達到了高溫浸潤的效果。
[0039]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種聚合物鋰離子電池的浸潤方法，其特征在于，采用超聲清洗裝置進行浸潤，具體包括以下步驟: 將注液后的電池氣袋朝上豎直立于超聲清洗裝置的水槽中； 向所述水槽中注入純水，控制所述純水的液面沒過所述電池的極組； 加熱所述純水控制溫度在23-27°C，控制超聲波頻率在50?70KHZ，超聲浸潤1.0-2.0小時； 將浸潤完成的電池取出用熱風裝置干燥。
2.根據權利要求1所述聚合物鋰離子電池的浸潤方法，其特征在于，所述純水溫度為25°C，所述超聲波的頻率為60KHz。
3.根據權利要求1或2所述聚合物鋰離子電池的浸潤方法，其特征在于，所述超聲浸潤的時間1.5小時。
【文檔編號】B08B3/12GK103721972SQ201310736734
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】王碩, 趙磊, 賈學恒 申請人:天津力神電池股份有限公司