[发明专利]一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺。

背景技术

锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层固体电介质膜(SEI膜)。SEI膜是电子绝缘体，却是Li⁺的优良导体。

一方面，SEI膜的形成，消耗了部分锂离子，使得首次充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的首次充放电效率。而且在此过程中产生气体，对电芯性能造成不良影响。很多文献对此提出了消除气体不良影响的多种方法。例如，专利CN101399328A提出一种锂离子电池电芯的两步注液法：首次注入预先确定电解液总量的70-90％，预充电完成后，在真空条件下注入余量的电解液。专利CN1787275A采用底部带有注液孔的圆柱型壳体，封口后从底部注液孔注入定量电解液，小电流预充化成后抽真空，使充电初期形成SEI膜时产生的气体排出，然后根据电池重量进行二次注液。另一方面，SEI膜能在有机电解液中稳定存在，可以阻止溶剂分子直接与电极材料接触，从而避免了溶剂分子的共嵌入对电极材料造成的破坏，因而提高了电极的循环性能和使用寿命。

现阶段普遍认为负极表面SEI膜对锂离子电池性能的影响远大于正极表面SEI膜。电解液与负极石墨材料的相容性很大程度上由形成的SEI膜性能决定。有机电解液中，EC一般为形成优良稳定SEI膜的必须组分，但EC熔点较高(37℃)，于电池低温性能不利。因此业界一直想用介电常数相当，且熔点低的PC(-49℃)来取代一部分或者是全部EC，但是PC的还原电位更高，会先共嵌入石墨层，使石墨层间剥离。为了抑制PC对石墨的破坏，加入PC溶剂的电解液需要同时加入还原电位更高的成膜添加剂，而成膜添加剂的加入一般会导致电池其他性能的降低。除此之外，其他某些低熔点溶剂虽然不会对石墨造成破坏，但对形成优良稳定的SEI膜不利。怎样解决成膜性能虽然不好，但有利于提高电池低温性能的溶剂的使用问题，而又不至于引起电池其他性能损失，是业界研究的热点之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决成膜性能虽然不好，却有利于提高电池低温性能的低温型锂离子电池芯的注液工艺，提高电池的低温性能，并且与此同时排出SEI膜形成时所产生的气体。

本发明提供一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺，包括以下步骤：

步骤一：电芯注液时，首先注入成膜型电解液，注液量为预定电解液总质量的50-80％，密封静置后化成；

步骤二：电芯化成后，注入余量的低温型电解液，封口即得。

所述成膜型电解液成分包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂由乙烯碳酸酯(EC)与二甲基碳酸酯(DMC)、二乙基碳酸酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中的至少一种组成的混合物，其中EC的质量百分含量10-60％；所述锂盐浓度0.5-1.0mol·L^-1；

所述低温型电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂由碳酸丙烯酯(PC)与链状碳酸酯、链状羧酸酯、亚硫酸酯、γ-丁内酯(GBL)中的至少一种组成的混合物，其中PC的质量百分含量为10-60％；所述锂盐浓度与低温型电解液的锂盐浓度之和为0.8mol·L^-1。

本发明一种低温型锂离子电池芯的注液工艺中，所述成膜型电解液中，EC质量含量30-60％，注入量为预定电解液总质量的70-80％，所述锂盐浓度为0.6-0.8mol·L^-1；所述低温型电解液中，PC质量含量30-60％。

本发明一种低温型锂离子电池电芯的注液工艺中，所述成膜型电解液的溶剂组分体积比选自EC/DMC＝1∶1、EC/DEC＝1∶1、EC/DMC/EMC＝1∶1∶1、EC/DEC/EMC＝1∶1∶1、EC/DMC/DEC＝1∶1∶1中的一种。

本发明一种低温型锂离子电池芯的注液工艺中，所述低温型电解液的溶剂组分体积比选自PC/DEC＝1∶1、PC/EMC＝3∶7、PC/DEC/EMC＝2∶1∶2、PC/MPC＝1∶3、PC/EB＝2∶8、PC/EMC/EB＝1∶1∶1、PC/DMS＝1∶1、PC/DES＝1∶1中的一种。

一种低温型锂离子电池芯的注液工艺，包括以下步骤：

步骤一：电芯注液时，首先注入成膜型电解液，注入量占预定电解液总质量的80-90％，密封静置后化成；

步骤二：电芯化成后，注入余量的低熔点电解液，封口即得。