[发明专利]一种锂离子电池的注液及化成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的注液及化成工艺。

背景技术

锂离子电池是20世纪90年代出现的绿色高能环保电池，具有能量密度高、环境友好、无记忆效应、循环寿命长、自放电少等突出的优点，是摄像机、移动电话、笔记本电脑、便携式测量仪等电子装置小型轻量化的理想电源，也是未来电动汽车、电动自行车的动力能源。它主要依靠锂离子在正极和负极嵌入和脱嵌来工作。在充电过程中，Li⁺在正极脱嵌，负极嵌入；放电时则相反，在迁移过程中，正负极物质的化合价发生变化引起氧化还原反应，电子流出外电路产生外电流。

化成是锂电池生产过程中的重要工序，化成时在负极表面形成一层钝化层，即固体电解质面膜(SEI膜)，SEI膜的好坏直接影响到电池的循环寿命、稳定性、自放电性、安全性等电化学性能。锂离子电池在化成过程中会释放气体，目前解决该技术问题的大多采用二次密封的方法，例如：

对硬壳(钢壳、铝壳和塑壳)方形电池具体操作方法为：在加入电解液之后不彻底密封外壳，而是在外壳上留一小开口，贴上不干胶，再用纸堵住该注液口并用牛皮筋捆死，在干燥的环境中对电池进行充电化成，同时产生气体。化成结束后，将牛皮筋和纸去除，同时气体也排除出去，订上钢珠或采用其它方法将外壳彻底密封。由于加完液后外壳未彻底密封，为防止电解液在化成过程中吸收空气中的水分，因此该种化成工艺对环境的湿度有较严格的要求，一般一要化成工艺相对湿度控制要求在25％以下。在化成之后，再对电池进行测试，工艺相对较为复杂，提高了制造成本，而且可能对电池质量造成影响。

对软包装锂离子电池的操作方法为：先对外壳进行侧封和顶封，在一侧多预留50-150％的铝塑复合膜，加电解液后再将其密封，化成结束后在抽真空封口，将化成时产生的气体抽掉，并将多预留的50-150％铝塑复合膜裁掉，所以该种工艺浪费了被裁剪掉的50-150％铝塑复合膜，再进行电池的容量测试，化成和测试也要分二步完成，提高了制造成本。

对于气体产生的机理，一般认为，化成时负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜(SEI膜)，SEI膜在形成过程中要消耗掉正极的一部分锂离子，所以首次充电的容量要高于电池实际容量的约10％，同时也与电解液发生反应，产生气体，但对SEI膜形成和产生气体的准确理论还没有。

中国专利200610170334.9公开了一种锂离子二次电池的化成方法，该方法在化成温度下对电池进行化成，其中，先以恒流充电至V1伏特，然后在V1-V2伏特循环恒流充放电至少1次，再以恒流充电至V3伏特，然后在V3-V4伏特循环恒流充放电至少1次，电压V1＜电压V2＜电压V3＜电压V4，过程比较复杂。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池的注液及化成工艺，解决了现有锂离子电池化成过程中产生气体，造成工艺复杂，成本高的问题。

一种锂离子电池的注液及化成工艺，包括以下步骤：

(1)将电芯置于壳体的内部，所述壳体上留有注液口；

在二氧化碳气氛下将电解液通过注液口注入壳体内部，密封注液口，组装成电池；

(3)在常温下搁置24～48小时；

(4)对电池进行第一次充电，至饱和状态；

(5)对电池进行放电、测试；

(6)对电池进行第二次充电，至半饱和状态。

所述的壳体可以是由对折紧贴包裹电芯的铝塑膜构成，它有三个未封口的侧边，注液前，热封其中两个侧边，第三个侧边作为注液口，注液时，在二氧化碳气氛下通过注液口注入电解液，注液后密封第三侧边，然后进行步骤(3)～(6)。

所述的外壳也可以由硬质材料构成，形状可以是长方体、圆柱体等，外壳上留有注液口，注液时，在二氧化碳气氛下将电解液通过注液口注入外壳内部，注液结束后用钢珠密封或其它方法密封注液口，然后进行步骤(3)～(6)。

所述的外壳可以由镀镍不锈钢、金属铝或塑料制成。

所述的二氧化碳气氛的压力为0.8～1.2大气压。

本发明可以将充、放电设置在测试架上进行，而不需要反复搬运电池，可以减少工序，降低成本。

本发明所述的测试，是指对电池的容量进行测试。

本发明方法通过在二氧化碳气氛下注入电解液，在化成过程中，电池内部不会产生相应的气体物质，简化了生产工艺，省去了二次封口，化成测试也可以一步完成，避免了材料浪费，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明工艺的流程图；