本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高比能鋰離子電池的注液工藝。
背景技術：
隨著鋰離子電池的廣泛應用和快速發展，市場對鋰離子電池的能量密度和容量等性能要求不斷提高。由于鋰離子電池高能量密度高容量的需求，電芯卷繞的越來越緊，電芯內化學物質增多、空間縮小，采用普通的注液工藝如：注液-抽真空-加壓-靜止；抽真空-注液-加壓-靜止，電解液無法順暢滲透，注液變的非常困難且耗時長，現在注液工序已經成為整條生產線的瓶頸。為了突破瓶頸，各研究機構和電池生產商都在積極探索研究電池注液工藝和注液設備，但目前還是無法很好的解決高比能電池注液困難、耗時長的問題。
中國專利CN201210005054.8公開了一種鋰離子電池注液裝置。該裝置包括注液系統、電芯預加熱系統和電解液加熱系統。在注液過程中，電芯和電解液加熱到一定溫度，從而降低電解液在整個浸潤過程中的粘度，實現快速注液的目的，但是電解液加熱到一定溫度容易分解揮發，這就限制了電解液的加熱溫度，致使該裝置不能大幅度縮短注液時間。
中國專利CN101882674B公開了鋰電池注液裝置及其工藝。該工藝步驟：將放入電解液的鋰電池放置在真空罩內，抽真空，然后恢復到大氣壓，向真空罩內注入0.03～0.05兆帕的氮氣，恢復到大氣壓，再次抽真空，恢復常壓，將鋰電池取出。該發明通過加入高壓、高純度氮氣，縮短了注液時間，但是注液時間和注液量依然不理想。
中國專利CN102299272B公開了一種電池及注液方法。該發明，在電池的端蓋上設置了安全閥孔、電池殼體下部設置了注液孔。采用從電池底部注液，從上部安全閥孔抽真空的注液方式，減少了電池內部的氣泡，有效的縮短了注液時間，可是殼體內部為負壓，外部是干燥氣體，殼體內外壓差會使殼體向內擠壓變形，導致實際電池的有效容積縮小，進而減小有效注液體積。
技術實現要素：
本發明為解決高比能鋰離子電池注液困難、注液耗時長的問題，提出了一種高比能鋰離子電池的注液工藝。
本發明為實現上述目標采取的技術方案是：
一種高比能鋰離子電池的注液工藝，所述高比能鋰離子電池包括帶有注液孔的外殼和內裝的卷芯，該注液工藝包括以下步驟：
(1)利用高壓氣體對注液孔進行脈沖式沖擊；
(2)抽真空至真空度達到-0.07～-0.09MPa，保持30～150S；
(3)將電解液注入鋰離子電池中；
(4)對鋰離子電池進行靜置處理，靜置時間為100～600S。
所述步驟(1)中的高壓氣體為0.5～0.8MPa氮氣。
作為優選，所述高壓氣體為0.6～0.7MPa氮氣。
所述步驟(1)中的脈沖式沖擊，脈沖次數為3～10次，脈沖時間為0.3～1S。
作為優選，所述脈沖式沖擊，脈沖次數為5～8次，脈沖時間為0.5～0.8S。
所述步驟(1)中的高壓氣體通過壓力裝置對注液孔進行脈沖式沖擊，所述壓力裝置包括高壓氣罐、氮氣口和注液杯，氮氣口一端與高壓氣罐連接，另一端與注液杯連接，注液杯底部設有注液嘴，注液嘴與鋰離子電池的注液孔對齊，通過連續多次快速開關氮氣口對注液孔進行脈沖式沖擊。
所述壓力裝置可以是單獨的設備或集成在注液機上面。
本發明的有益效果是：利用高壓氮氣對鋰離子電池的注液孔進行脈沖式沖擊從而將正極片、隔離膜和負極片之間的靜電吸附打開，然后再抽真空注液靜置，電解液就可以順利滲透到達卷芯中部，增加電池的注液量，縮短注液下液時間，提高電池性能。該工藝徹底解決了高比能鋰離子電池注液時電解液滲透困難的問題，應用范圍廣，實用性強。
附圖說明
圖1為壓力裝置的簡單示意圖。
圖中：1、高壓氣罐 2、氮氣口 3、注液杯 4、注液嘴
具體實施方式
一種高比能鋰離子電池的注液工藝，所述高比能鋰離子電池包括帶有注液孔的外殼和內裝的卷芯，該注液工藝包括以下步驟：
(1)利用高壓氣體對注液孔進行脈沖式沖擊；
(2)抽真空至真空度達到-0.07～-0.09MPa，保持30～150S；
(3)將電解液注入鋰離子電池中；
(4)對鋰離子電池進行靜置處理，靜置時間為100～600S。
所述步驟(1)中的高壓氣體為0.5～0.8MPa氮氣。
作為優選，所述高壓氣體為0.6～0.7MPa氮氣。
所述步驟(1)中的脈沖式沖擊，脈沖次數為3～10次，脈沖時間為0.3～1S。
作為優選，所述脈沖式沖擊，脈沖次數為5～8次，脈沖時間為0.5～0.8S。
所述步驟(1)中的高壓氣體通過壓力裝置對注液孔進行脈沖式沖擊
如圖1所示，壓力裝置包括高壓氣罐(1)、氮氣口(2)和注液杯(3)，氮氣口(2)一端與高壓氣罐(1)連接，另一端與注液杯(3)連接，注液杯(3)底部設有注液嘴(4)，注液嘴(4)與鋰離子電池的注液孔對齊，通過連續多次快速開關氮氣口對注液孔進行脈沖式沖擊。
為了使本發明的發明目的、技術方案及其有益技術效果更加清晰，以下結合比較例和具體實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施例僅是為了解釋本發明，并非為了限定本發明。
下述比較例和實施例中所有物質均為市售。
下述比較例和實施例中注液量和注液時間的測量方式：
注液量＝注液后電池的重量-注液前電池的重量；
注液時間用計時器直接從注液開始記錄至注液結束所用的整個時間。
下述比較例和實施例中制得的電池按照GB/T18287進行性能測試，具體測試方法為：
(1)放電容量測試
放電容量通過電池測試柜進行放電測試得到。在20℃±5℃的條件下，以1C充電，當電池端電壓達到4.2V時，改為恒壓充電，直到充電電流等于0.01C停止充電，擱置0.5～1h，在20℃±5℃的條件下，以1C電流放電到3.0V。
(2)循環性能測試
循環性能通過充放電測試柜經過充放電循環測試得到。在20℃±5℃的條件下，以1C充電，當電池端電壓達4.2V時，改為恒壓充電，直到充電電流等于20mA停止充電，擱置0.5～1h，然后以1C電流放電至3.0V，放電結束后，擱置0.5～1h，再進行下一個充放電循環，直至連續兩次放電時間小于36min。
比較例1
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量為5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)將鋰離子電池放在真空室內，抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(2)打開注液電磁閥，注入電解液；(3)進行氮氣加壓，壓力為0.04MPa，保持60S；(4)靜置960S，取出電池封口稱重。
比較例2
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量為5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)將鋰離子電池放在真空室內，抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(2)打開注液電磁閥，注入電解液；(3)進行氮氣加壓，壓力為0.04MPa，保持60S；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例1
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例2
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.5MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例3
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.6MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例4
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.7MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例5
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.8MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例6
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續4次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為4次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例7
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續6次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為6次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例8
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續10次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為10次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例9
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.4S，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為0.4S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例10
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.6S，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為0.6S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
實施例11
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為1S，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為1S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持60S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置240S，取出電池封口稱重。
記錄比較例1、2和實施例1至11中的注液時間和注液量，測試比較例1、2和實施例1至11制得的電池放電性能和循環壽命，結果如表1。
表1.本發明注液工藝與常規注液方式比較
從表1可以看，采用本發明注液工藝注液時注液量增多，注液時間縮短，電池的放電容量和循環性能得到了改善。從上述比較例1和實施例1至11可以看出，采用本發明注液時電解液注入量明顯增多，而且注液時間也顯著縮短，放電容量可增加10mAh以上，循環性能也有改善，這是由于本發明在抽真空注液前，對電池進行了脈沖式沖擊，使得極片之間的靜電吸附打開，有利于電解液順利滲透到達卷芯中部，增加電池的注液量，縮短注液時間，提高電池的放電容量和循環性能；從比較例2和實施例1至11可以看出，靜置時間均為240S注液后加壓的注液量還不到脈沖式沖擊時注液量的一半，由于注液量太少，電池的放電容量和循環性能非常差；從實施例1至5可以看出，氮氣壓力為0.6～0.7MPa時注液量、注液時間、放電容量和循環壽命優于氮氣壓力為0.5～0.8MPa；從實施例1、6、7和8可以看出，脈沖次數為5～8次時注液量、注液時間、放電容量和循環壽命優于脈沖次數為3～10次；從實施例1、9、10和11可以看出，脈沖時間為0.5～0.8S時注液量、注液時間、放電容量和循環壽命優于脈沖時間為0.3～1S。
比較例3
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)打開氮氣口，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行連續加壓，加壓時間為4.9S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持70S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置900S，取出電池封口稱重。
比較例4
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)打開氮氣口，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行連續加壓，加壓時間為4.9S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持70S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置260S，取出電池封口稱重。
實施例12
對“INR18650-2600mAh”電池注液，電解液由LiPF6(1摩爾/升的濃度)和添加劑碳酸亞乙烯酯(1％)溶解在碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯/碳酸甲基乙基酯＝1∶1∶1(體積比)混合溶劑中制成。設計注液量5.6g，電池經卷繞、裝配、干燥、測短路和稱重后開始注液，具體注液步驟：(1)連續7次快速開關氮氣口，每次氮氣口打開時間為0.7S，氮氣(0.65MPa)進入注液杯，高壓氮氣通過注液嘴對注液孔進行脈沖式沖擊，脈沖次數為7次，脈沖時間為0.7S；(2)抽真空至真空度達到-0.085MPa，保持70S；(3)打開注液電磁閥，注入電解液；(4)靜置260S，取出電池封口稱重。
記錄上述比較例3、4和實施例12中的注液時間和注液量，測試上述比較例3、4和實施例12制得的電池放電性能和循環壽命，結果如表2。
表2.脈沖式沖擊與連續加壓比較
從上述比較例3和實施例12可看出，采用本發明注液時注液量遠遠多于連續加壓后注液時的注液量，而且也極大的縮短了注液時間，放電容量和循環性能都有所改善，這是由于比較例3雖然在抽真空注液前對電池進行了高壓沖擊，但是采用的是連接加壓，并不能有效的將極片之間的靜電吸附打開；從比較例4和實施例12可看出，靜置時間均為260S連續加壓時注液量還不到脈沖式沖擊時注液量的一半，由于注液量太少，電池的放電容量和循環性能非常差。
根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還能夠對上述實施方式進行變更和修改，因此，本發明并不局限于上述的具體實施方式，凡是本領域技術人員在本發明的基礎上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬本發明的保護范圍。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發明構成任何的限制。