[发明专利]一种锂离子电池快速干燥降温方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是指一种锂离子电池快速干燥降温方法。

背景技术

锂离子电池是以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的一种电池，当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。在充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。锂离子电池通常有两种外型：圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂（或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等）及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件（部分圆柱式使用），以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。

锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。锂离子电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力，锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂离子电池产业的发展和应用。

目前，锂离子电池制造工艺流程通常包括：

制浆：通过自动配料系统将电极活性物质（如正极LiFePO4 或负极石墨）、导电剂等按照一定重量比例称量，加入按一定比例搅拌配制好的粘合剂和溶剂组成的胶体中，经过高速分散搅拌均匀后制作成浆状物。

涂布：将制浆过程制作好的浆状物采用涂布机按照一定极片面密度和厚度要求均匀地涂覆在金属集流体上并经过烘烤，去除浆料中的水分。

制片：将涂布好的成卷正极片或负极片经过连续全自动辊压机辊压到指定厚度，采用连续全自动分切机分切，然后采用自动制片机分别焊接好正、负极耳并对焊接区域加贴绝缘胶带，并经过烤箱烘干处理去除极片中水分。

电芯制作：采用自动卷绕机，按照正极片-隔膜-负极片-隔膜相互间隔的方式，卷绕为圆柱形电芯，装入钢壳中，再进入烤箱中进行烘烤除去电芯中的水分。

注液及静置：电芯在手套箱露点环境下注入电解液后采用封口机进行封口，并对电池外表进行清洗烘干后静置，以确保电解液充分浸润电芯。

化成分容：对电池进行充放电处理，确保正负极片表面活性物质充分激活。再进行电池容量和电压检测，检测数据作为电池配组的数据。合格电池转入电池老化。

在锂离子电池的制造过程中，制程必须严格控制，尤其是水分。水分对锂离子电池影响巨大，主要会造成以下不良后果：

（1）电解液变质

以磷酸铁电池为例，磷酸铁锂电池所用的电解液，是不能在水分过高的环境下使用的。电池注液的时候，必须要在小于1%湿度的环境下，并且注液后赶快封口，阻止电池内部和空气接触。如果水分过高，电解液和水分反应，生成微量有害气体，对注液房环境有不良影响；这也会影响电解液本身的质量，使得电池性能不良。

（2）电池内部压力过大

水分会和电解液中的一种成分反应，生成有害气体。当水分足够多时，电池内部的压力就变大，从而引起电池受力变形。当内部压力再高的时候，电池就有危险了，爆裂使得电解液喷溅，电池碎片也容易伤人。

（3）高内阻

电池在使用的时候，内阻小，温升相对小；如果内阻大，温升相对大。水份影响内阻，水份大内阻高，水份小内阻低。

（4）自放电大

自放电，是指电池在不使用的情况下，电量也会损耗。当这个损耗在规定的情况下超过一定量之后，这只电池就被认为是高自放电，水份影响自放电，水份大自放电大，水份小自放电小。

（5）低容量

电池内部水分过高，损耗了电解液的有效成分，也损耗了锂离子，使得锂离子在电池负极片发生不可逆转的化学反应。消耗了锂离子，电池的能量就减少了。

（6）电池漏液

当电池内部的水分多的时候，电池内部的电解液和水反应，其产物将是气体和氢氟酸，氢氟酸是一中腐蚀性很强的酸，它可以使电池内部的金属零件腐蚀，进而使电池最终漏液。如果电池漏液，电池的性能将急速下降，而且电解液还会对使用者的机器进行腐蚀，终而引起更加危险的失效。