一種大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，屬于鋰電池生產(chǎn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括如下步驟：（1）將待干燥電池電芯置于干燥爐內(nèi)，加熱升高爐溫，并抽真空至相對真空度≤-99.0；（2）用氣體卸真空至相對真空度為-5.0～-85.0；（3）運行干燥爐內(nèi)鼓風(fēng)設(shè)備，保溫；（4）抽真空至相對真空度≤-99.0并連續(xù)抽真空；（5）依次對（2）、（3）、（4）步驟進(jìn)行循環(huán)。本發(fā)明方法利用爐內(nèi)干濕熱氣對流狀態(tài)和真空狀態(tài)交替循環(huán)方法干燥電池電芯，能夠以較少的循環(huán)次數(shù)，有效降低電池電芯的水分，提高電池電芯干燥速率和效率，減少循環(huán)氣體用量和降低消耗熱量。
【專利說明】一種大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，屬于鋰電池生產(chǎn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]由于能源及環(huán)保的需求，鋰離子儲能電池得到了快速發(fā)展，隨著大容量鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，對其壽命和安全性能要求也愈加嚴(yán)格,生產(chǎn)過程中電池電芯極片水分含量是影響大容量鋰離子電池壽命和安全性能的重要工藝參數(shù)。如何降低并控制電池極片水分含量，降低電池極片干燥時間，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，是大容量鋰離子電池生產(chǎn)過程中的一項重要工藝問題。
[0003]目前，傳統(tǒng)的電池電芯水分干燥方法為在保持一定溫度下，采用持續(xù)抽真空至極限并持續(xù)較長一段時間的方法干燥，然而上述方法在實際操作中僅通過爐內(nèi)熱輻射的方式升溫，升溫速度較慢，電芯極片中的水分在真空環(huán)境下通過水分子自身熱運動從極片內(nèi)部擴(kuò)散出來，水分干燥速率較慢，一般的大容量鋰離子電池電芯需要30?70小時甚至更長的時間干燥。
[0004]中國專利(公布號:CN 102735023 A)公開了一種鋰離子電池電芯干燥方法，步驟如下:將待干燥的電芯置于封閉的腔體中，設(shè)定腔體的恒溫溫度，進(jìn)行若干次抽真空、卸真空循環(huán)動作，在所述的封閉腔體內(nèi)形成循環(huán)氣流，干燥所述電芯。然而，上述方法采用過多次數(shù)抽卸換氣的方式，在干燥大容量鋰離子電池時會消耗大量的循環(huán)氣體和熱量，增加除濕機(jī)和真空泵負(fù)荷并降低其使用壽命，尤其對真空泵損耗較大，真空泵油乳化嚴(yán)重。因此，亟待一種能夠在較短時間內(nèi)、較少換氣循環(huán)次數(shù)下降低大容量鋰離子電池電芯水分含量的干燥方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法。
[0006]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，包括如下步驟:
(O將待干燥電池電芯置于干燥爐內(nèi)，加熱升高爐溫，并抽真空至相對真空度(-99.0 ；
(2)用氣體卸真空至相對真空度為-5.0?-85.0 ；
(3)運行干燥爐內(nèi)鼓風(fēng)設(shè)備，保溫；
(4)抽真空至相對真空度<-99.0并連續(xù)抽真空；
(5 )依次對(2 )、( 3 )、( 4 )步驟進(jìn)行循環(huán)。
[0007]所述步驟(I)的電池電芯是通過疊片方式制備的含有隔膜的電芯，電芯封口于六面電池殼內(nèi)，留有注液孔用于氣體進(jìn)出。
[0008]所述步驟(I)的爐溫為30?100°C。
[0009]所述步驟(2)的氣體為露點小于_40°C的干燥空氣或惰性氣體，如氮氣等。
[0010]所述步驟(3)的鼓風(fēng)設(shè)備為風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇。
[0011 ] 所述步驟(3)的保溫時間為30?180分鐘。
[0012]所述步驟(4)的連續(xù)抽真空時間為30?180分鐘。
[0013]所述步驟(5)的循環(huán)次數(shù)為I?10次。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明將六面封口后電池電芯放置于真空干燥爐內(nèi)，設(shè)定干燥爐爐溫，開始升溫，并抽真空至設(shè)定真空度,進(jìn)行較少次數(shù)的卸真空、爐內(nèi)鼓風(fēng)、連續(xù)抽真空循環(huán)工序,利用爐內(nèi)干濕熱氣對流狀態(tài)和真空狀態(tài)交替循環(huán)方法干燥電池電芯，具有以下優(yōu)點:
(1)干燥初始加熱升溫時段，通過風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)工序，爐內(nèi)電池電芯升溫不僅可以通過熱輻射方式，還可以通過對流氣體熱傳導(dǎo)、熱交換方式，升溫速度得到了明顯提高，降低了電池在干燥中的升溫時間，提高了干燥效率；
(2)中期水分去除時段，通過風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)工序，電池電芯中的水分不僅可以通過水分子自身熱運動方式擴(kuò)散離開電芯極片，還能夠通過干燥氣對流方式快速離開電芯極片，提高了水分干燥速率，然后通過抽真空方式將潮濕氣體抽出爐外，換入干燥氣體。
[0015]本發(fā)明方法能夠以較少的循環(huán)次數(shù)，有效降低電池電芯的水分，提高電池電芯干燥速率和效率，減少循環(huán)氣體用量和降低消耗熱量，操作簡單且能大量減少作業(yè)人員的勞動時間。

【具體實施方式】
[0016]下述實施例僅對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
[0017]實施例1
本實施中大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，具體步驟如下:
(1)將待干燥電池電芯(由正極片、負(fù)極片、隔膜通過疊片方式制備，單體容量為40AH)置于真空干燥爐(相對真空度可調(diào)范圍為O?-100)內(nèi)，設(shè)定干燥爐爐溫為30°C，開始加熱升溫，并抽真空至相對真空度彡-99.0，用時5分鐘；
(2)立即用干燥氣體卸真空至相對真空度為-10.0，用時5分鐘；
(3)立即運行干燥爐內(nèi)風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，爐內(nèi)溫度隨著鼓風(fēng)的進(jìn)行逐漸緩慢增加，當(dāng)升至設(shè)定溫度30°C時，干燥爐降低加熱功率，處于保溫狀態(tài)，保溫時間為180分鐘；
(4)立即抽真空至相對真空度<-99.0,并連續(xù)抽真空180分鐘；
(5)依次對(2)、(3)、(4)步驟進(jìn)行3次循環(huán)。
[0018]本實施例中干燥工序總時間為18小時20分鐘，采用卡爾費休水分測試儀總結(jié)20批次水分含量測試結(jié)果，水分平均值為456.2ppm。
[0019]實施例2
本實施中大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，具體步驟如下:
(1)將待干燥電池電芯(由正極片、負(fù)極片、隔膜通過疊片方式制備，單體容量為100AH)置于真空干燥爐(相對真空度可調(diào)范圍為O?-100)內(nèi)，設(shè)定干燥爐爐溫為50°C，開始加熱升溫，并抽真空至相對真空度< -99.0 ；
(2)立即用干燥氣體卸真空至相對真空度為-30.0 ； (3)立即運行干燥爐內(nèi)風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，爐內(nèi)溫度隨著鼓風(fēng)的進(jìn)行逐漸緩慢增加，當(dāng)升至設(shè)定溫度50°C時，干燥爐降低加熱功率，處于保溫狀態(tài)，保溫時間為160分鐘；
(4)立即抽真空至相對真空度<-99.0,并連續(xù)抽真空160分鐘；
(5)依次對(2)、(3)、(4)步驟進(jìn)行4次循環(huán)。
[0020]本實施例中干燥工序總時間為21小時45分鐘，采用卡爾費休水分測試儀總結(jié)20批次水分含量測試結(jié)果，水分平均值為430.5ppm。
[0021]實施例3
本實施中大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，具體步驟如下:
(1)將待干燥電池電芯(由正極片、負(fù)極片、隔膜通過疊片方式制備，單體容量為200AH)置于真空干燥爐(相對真空度可調(diào)范圍為O?-100)內(nèi)，設(shè)定干燥爐爐溫為70°C，開始加熱升溫，并抽真空至相對真空度< -99.0 ；
(2)立即用干燥氣體卸真空至相對真空度為-50.0 ；
(3)立即運行干燥爐內(nèi)風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，爐內(nèi)溫度隨著鼓風(fēng)的進(jìn)行逐漸緩慢增加，當(dāng)升至設(shè)定溫度70°C時，干燥爐降低加熱功率，處于保溫狀態(tài)，保溫時間為140分鐘；
(4)立即抽真空至相對真空度<-99.0,并連續(xù)抽真空140分鐘；
(5)依次對(2)、(3)、(4)步驟進(jìn)行6次循環(huán)。
[0022]本實施例中干燥工序總時間為24小時35分鐘，采用卡爾費休水分測試儀總結(jié)20批次水分含量測試結(jié)果，水分平均值為461.6ppm。
[0023]實施例4
本實施中大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，具體步驟如下:
(1)將待干燥電池電芯(由正極片、負(fù)極片、隔膜通過疊片方式制備，單體容量為400AH)置于真空干燥爐(相對真空度可調(diào)范圍為O?-100)內(nèi)，設(shè)定干燥爐爐溫為80°C，開始加熱升溫，并抽真空至相對真空度< -99.0 ；
(2)立即用干燥氣體卸真空至相對真空度為-70.0 ；
(3)立即運行干燥爐內(nèi)風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，爐內(nèi)溫度隨著鼓風(fēng)的進(jìn)行逐漸緩慢增加，當(dāng)升至設(shè)定溫度80°C時，干燥爐降低加熱功率，處于保溫狀態(tài)，保溫時間為120分鐘；
(4)立即抽真空至相對真空度<-99.0,并連續(xù)抽真空120分鐘；
(5)依次對(2)、(3)、(4)步驟進(jìn)行8次循環(huán)。
[0024]本實施例中干燥工序總時間為32小時45分鐘，采用卡爾費休水分測試儀總結(jié)20批次水分含量測試結(jié)果，水分平均值為479.4ppm。
[0025]實施例5
本實施中大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，具體步驟如下:
(1)將待干燥電池電芯(由正極片、負(fù)極片、隔膜通過疊片方式制備，單體容量為500AH)置于真空干燥爐(相對真空度可調(diào)范圍為O?-100)內(nèi)，設(shè)定干燥爐爐溫為90°C，開始加熱升溫，并抽真空至相對真空度< -99.0 ；
(2)立即用干燥氣體卸真空至相對真空度為-85.0 ；
(3)立即運行干燥爐內(nèi)風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，爐內(nèi)溫度隨著鼓風(fēng)的進(jìn)行逐漸緩慢增加，當(dāng)升至設(shè)定溫度90°C時，干燥爐降低加熱功率，處于保溫狀態(tài)，保溫時間為100分鐘；
(4)立即抽真空至相對真空度<-99.0,并連續(xù)抽真空100分鐘； (5 )依次對(2 )、( 3 )、( 4 )步驟進(jìn)行10次循環(huán)。
[0026]本實施例中干燥工序總時間為34小時15分鐘，采用卡爾費休水分測試儀總結(jié)20批次水分含量測試結(jié)果，水分平均值為488.lppm。
[0027]對比例I
本發(fā)明實施例1?5所提及的各類型號電池(40AH、100 AH,200 AH,400 AH,500 AH)采用傳統(tǒng)方法即85°C恒溫下連續(xù)抽真空的干燥時間依次為30、40、50、60、70小時，干燥后電池電芯的水分含量采用卡爾費休水分測試儀測試，其均值介于500?SOOppm之間?？梢?，本發(fā)明方法與傳統(tǒng)恒溫條件下連續(xù)抽真空的方法相比，能夠大幅度降低干燥時間，提高生產(chǎn)效率，同時降低產(chǎn)品的水分含量。
[0028]對比例2
本發(fā)明實施例1?5所提及的各類型號電池(40AH、100 AH,200 AH,400 AH,500 AH)采用專利(公布號=CN 102735023 A)實施例1中方法干燥的時間依次為22、32.6,43.3、54、64.6小時，干燥后電池電芯的水分含量采用卡爾費休水分測試儀測試，其均值介于500?650ppm之間。且消耗的循環(huán)氣體量約為本發(fā)明實施例的20?25倍，尤其對真空泵損耗較大，真空泵油乳化嚴(yán)重。
【權(quán)利要求】
1.一種大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將待干燥電池電芯置于干燥爐內(nèi)，加熱升高爐溫，并抽真空至相對真空度(-99.0 ； (2)用氣體卸真空至相對真空度為-5.0?-85.0 ； (3)運行干燥爐內(nèi)鼓風(fēng)設(shè)備，保溫； (4)抽真空至相對真空度<-99.0并連續(xù)抽真空； (5)依次對(2)、(3)、(4)步驟進(jìn)行循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，其特征在于:所述步驟(I)的電池電芯是通過疊片方式制備的含有隔膜的電芯，電芯封口于六面電池殼內(nèi)，留有注液孔用于氣體進(jìn)出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，其特征在于:所述步驟(I)的爐溫為30?100°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，其特征在于:所述步驟(2)的氣體為露點小于_40°C的干燥空氣或惰性氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，其特征在于:所述步驟(3)的鼓風(fēng)設(shè)備為風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，其特征在于:所述步驟(3)的保溫時間為30?180分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，其特征在于:所述步驟(4)的連續(xù)抽真空時間為30?180分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量鋰離子動力電池電芯的干燥方法，其特征在于:所述步驟(5)的循環(huán)次數(shù)為I?10次。
【文檔編號】H01M10/058GK104142045SQ201310292510
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】劉慶海, 馮旭東, 鄭喜軍, 張偉, 唐喜慶, 裴新來, 王虹 申請人:中航鋰電（洛陽）有限公司