[发明专利]双孔锂离子盖板及其摇椅式注液装置与方法

说明书

本发明公开了一种双孔锂离子盖板及其摇椅式注液装置与方法，属于锂离子电池工艺制备技术领域。其中，该双孔锂离子盖板包括分别设置在盖板两端的第一注液孔、第二注液孔，每个注液孔均位于锂离子电池A极芯与B极芯r角的上方；盖板上还设有用于与正负极耳固定连接的焊接位点。在注液时，将双孔锂离子盖板置于锂离子电池本体上方并焊接固定在一起，通过左右两端的注液杯注液，电池在真空状态下进液，进入电芯后可多向分散，快速浸润，单支电池注液时间短，符合快速注液要求；并且在化成分容时也可通过双注液孔使内部产气分流排出，增加排气面积，降低电池发鼓，消除溢液的异常现象。

技术领域

本发明涉及向电池内注射电解液，属于锂离子电池工艺制备技术领域，具体地涉及一种双孔锂离子盖板及其摇椅式注液装置与方法。

背景技术

锂离子电池自20世纪90年代商业化生产以来，其较高的比能量，无污染，无记忆效应以及循环寿命长等优点，在电子通讯、储能设备、电动汽车和航空航天等领域已获得广泛的应用，随着近几年电动汽车行业的快速发展，对锂离子电池，特别是动力锂离子电池的品质要求也越来越高，本发明旨在解决电池在注液和化成分容时不足；

1、注液背景：电解液是锂离子电池不可或缺的重要组成部分，作为锂离子迁移和电荷传递的介质，号称锂电池的“血液”，而电池内供电解溶液渗透的间隙非常小，导致电解液渗透很困难，目前为了满足国家政策要求，电池的能量密度不断提升，铁锂、三元体系电池体积和容量越做越大，因此电池内部空隙率更小，注液难度更大、耗时更长，目前的注液方式主要分为以下几种，而无论采用哪种方式都需长时间静置才能使电解液充分渗透浸润电池极芯，因此有待进一步的研究改善；

1.1、高压等压注液：注液时电池整体密封，内外加相同正压或负压，从而防止电池发鼓，使电解液在压力的作用下注入进电芯内，保持一定时间后，再将所产生的气泡空气抽走，为下一次电解液进入提供空间，通过如此反复多次正负压循环静置完成注液过程，此方式的不足在于注液设备庞大、注液时间长、注液量不稳定、电池内外压力受力不均外壳发鼓等异常现象。

1.2、拘束式注液：通过夹具采用四面护住设计，将电池的大面和侧面拘束在夹具内，防止加压循环时电池鼓胀，注液过程同高压等压基本一致，通过反复多次正负压循环静置完成注液，区别在于是单向加压内外有压差，所以加压时的压力必须小于盖板防爆阀所能承受的范围，否则防爆阀存在爆破或漏气现象，因此拘束式注液只能通过小压力多次循环完成注液，较高压等压效率更低，设备占地面积更大、风险更高。

1.3、倒吸式注液：是将电池倒置在注液板的定位模块中，通过负压控制使电池液由吸管自动注入电池内，依靠负压原理完成注液，但此方式只适合小容量电池在注液孔直径小于1.25mm时使用，超过直径范围电解液在自重作用下会倒流，而大容量电池如按照此孔径注液，效率势必大大降低。

2、化成背景：化成时在负极表面形成一层SEI膜，而在SEI膜在形成过程中会发生氧化反应而产生大量气体，当电压上升至3.0-3.5V，产气体积最大，气体的存在必然会导致电池的鼓胀、电解液的外溢、电池外观被腐蚀、容量偏低等不良现象，目前的化成方式有闭口化成、常压化成、负压化成。

2.1：采用闭口化成工艺方法即采用小电流充电，电池化成结束后再抽真空处理，通过实验表明闭口化成厚度与SOC％之间的关系，当5％SOC时厚度变化幅度最大，当25％SOC时厚度变到最大，所以闭口化成效率低，且会导致电池发鼓。

2.2：为了防止发鼓提高效率，改常压开口拘束化成，但产生的气体在电解液里会以气泡的形式存在，随电解液向外溢出，造成电池外观腐蚀及车间环境的恶化，同时开口化成需要在无水环境中进行，一般需要投入较大的资金建干燥房控制，所以开口化成会导致电解液溢出，影响电池性能的一致性。

2.3：为了解决上述问题目前很多专利表明通过采用负压化成的方式将气体抽走，但真空度过小气体同样无法完全排出，电池存在鼓胀风险，如果过大会将电解液抽走，影响电池性能一致性，因此需要加以改善。