鈦酸鋰電池開口化成裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鈦酸鋰電池開口化成裝置，包括化成柜、密閉容器和抽氣裝置，化成柜包括正極測試線和負極測試線，用于與電池的正極和負極連接；密閉容器用于容納電池和抽氣裝置，抽氣裝置包括氣囊、回收囊和氣閥，氣囊具有進氣口和出氣口，氣囊的進氣口用于與電池的注液口連接，回收囊具有進氣口和出氣口，回收囊的進氣口通過氣閥與氣囊的出氣口連接。本實用新型的鈦酸鋰電池開口化成裝置，能及時將產(chǎn)生的氣體抽出，避免以后的使用過程中脹氣等問題；而且，電池化成時電池內產(chǎn)生的廢氣先傳入氣囊，然后再傳到回收囊中，通過回收囊與外界聯(lián)系，因此電池并不直接與空氣連接，避免了空氣中水分等進入電池內，對電池產(chǎn)生影響。
【專利說明】鈦酸裡電池開口化成裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋰離子電池制造領域，特別是涉及一種鈦酸鋰電池開口化成裝置。
【背景技術】
[0002]目前，以鈦酸鋰為負極材料制備的鋰離子電池因循環(huán)壽命長、倍率性能好、快充性能好以及安全性能好等優(yōu)點收到研究者的廣泛關注，已成為目前關注的熱點。
[0003]在鈦酸鋰電池實際研究中，由于鈦酸鋰的嵌鋰電位高，在I伏以上，按照以往的化成方法，不會在化成時產(chǎn)生電解質膜。在實際使用中，容易產(chǎn)生過電位，使鋰離子電池負極電位降到IV以下，造成鈦酸鋰與電解質反應分解產(chǎn)生氣體無法釋放而造成氣脹，進而影響電池的容量及循環(huán)性能。
[0004]目前，研究者多數(shù)采用在電解液中添加添加劑或吸氣材料以改善鈦酸鋰脹氣問題。雖有一定作用，但添加劑對純度要求較高，且可能帶來能量密度降低以及分散不均勻的問題，不利于產(chǎn)業(yè)化的實際應用。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術現(xiàn)狀，本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種鈦酸鋰電池開口化成裝置，其能將產(chǎn)生的氣體抽出，而且能避免空氣中水分進入電池內。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種鈦酸鋰電池開口化成裝置，包括化成柜，所述化成柜包括有正極測試線和負極測試線，所述化成裝置還包括密閉容器和抽氣裝置，所述密閉容器用于容納電池，所述正極測試線和所述負極測試線分別與所述密閉容器內電池的正極和負極連接；所述抽氣裝置包括氣囊、回收囊和氣閥，所述氣囊、回收囊和氣閥容納于所述密閉容器內，所述氣囊具有進氣口和出氣口，所述氣囊的進氣口用于與電池的注液口連接，所述回收囊具有進氣口和出氣口，所述回收囊的進氣口通過所述氣閥與所述氣囊的出氣口連接。
[0007]在其中一個實施例中，所述裝置還包括氣泵，所述氣泵設置于所述密閉容器外，且所述氣泵的進氣口與所述回收囊的出氣口連接。
[0008]本實用新型的鈦酸鋰電池開口化成裝置，能及時將產(chǎn)生的氣體抽出，避免以后的使用過程中脹氣等問題；而且，電池化成時電池內產(chǎn)生的廢氣先傳入氣囊，然后再傳到回收囊中，通過回收囊與外界聯(lián)系，因此電池并不直接與空氣連接，避免了空氣中水分等進入電池內，對電池產(chǎn)生影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型其中一個實施例中的鈦酸鋰電池開口化成裝置的原理圖；
[0010]圖2為本實用新型另一個實施例中的鈦酸鋰電池開口化成裝置的原理圖；
[0011]圖3為根據(jù)本實用新型實施例1中的開口化成方法活化的鈦酸鋰電池A-1的室溫循環(huán)性能(B-1為常規(guī)方式活化的電池，作為對比參照)。
[0012]圖1、2中，10、化成柜；20、電池；21、注液口 ；30、抽氣裝置；31、氣囊；32、氣閥；33、回收囊；34、氣泵；40、密閉容器。
【具體實施方式】
[0013]下面參考附圖并結合實施例對本實用新型進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，以下各實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0014]圖1所示為本實用新型其中一個實施例中的鈦酸鋰電池開口化成裝置的原理圖，開口化成裝置包括化成柜10、密閉容器40和抽氣裝置30，其中，所述化成柜10采用現(xiàn)有技術的化成柜，其包括有正極測試線(圖中未示出)和負極測試線(圖中未示出)。較優(yōu)地，密閉容器40為高溫烘箱。所述抽氣裝置30容納于所述密閉容器40內，用于抽走電池20化成時產(chǎn)生的廢氣。所述抽氣裝置30包括氣囊31、回收囊33和氣閥32，所述氣囊31具有進氣口和出氣口，所述氣囊31的進氣口用于與電池20的注液口 21連接，所述回收囊33具有進氣口和出氣口，所述回收囊33的進氣口通過所述氣閥32與所述氣囊31的出氣口連接?；蓵r，關閉氣閥32，這樣，電池20化成過程中產(chǎn)生的廢氣進入氣囊31中；當需要抽氣時，打開氣閥32，氣囊31中的廢氣進入回收囊33中，然后通過回收囊33排出，電池20并不直接與空氣連接，避免了空氣中水分等進入電池20內，對電池20產(chǎn)生影響。
[0015]圖2所示為本實用新型另一個實施例中的鈦酸鋰電池開口化成裝置的原理圖，與上述實施例中的鈦酸鋰電池開口化成裝置的不同在于，所述抽氣裝置30還包括氣泵34，所述氣泵34設置于所述密閉容器40外，且所述氣泵34的進氣口與所述回收囊33的出氣口連接。通過氣泵34快速將回收囊33中的廢氣排出。
[0016]本實用新型的鈦酸鋰電池的開口化成方法，采用上述開口化成裝置，所述電池20以鈦酸鋰為負極材料，所述開口化成方法包括以下步驟:
[0017]步驟S1、對電池20進行注液，注液后在第一預設溫度Tl下擱置第一預設時間tl，以保證電解液充分浸潤電池極片。
[0018]步驟S2、將所述電池置于所述密閉容器40中，將所述電池20的注液口 21與所述開口化成裝置的抽氣裝置30的氣囊31進氣口連接，并關閉所述氣閥32，將所述電池20的正極和負極分別與所述正極測試線和所述負極測試線連接；控制密閉容器40的溫度為第二預設溫度T2，然后在該第二預設溫度T2下擱置第二預設時間t2，以使電池20里面雜質充分反應，達到除去電池20內部痕量水及其他雜質的作用，從而解決電池20后期使用中出現(xiàn)脹氣的問題。
[0019]步驟S3、控制所述密閉容器40的溫度為第三預設溫度T3，在該第三預設溫度T3下對所述電池20以第一預設電流Il恒流充電至第一截止電壓Ul，并以所述第一截止電壓Ul恒壓充電第三預設時間t3。
[0020]步驟S4、將所述密閉容器40的溫度降低至第四預設溫度T4，打開所述密閉容器40，打開所述氣閥32對所述電池20進行減壓抽氣，抽氣完成后，關閉所述氣閥32，關閉所述密閉容器40。
[0021]步驟S5、控制所述密閉容器40的溫度至所述第三預設溫度T3，對所述電池20以第二預設電流12恒流放電至第二截止電壓U2，并以所述第二截止電壓U2恒壓放電第四預設時間t4，然后靜置第五預設時間t5，所述第二預設電流12小于所述第一預設電流II。
[0022]步驟S6、對所述電池20以第三預設電流13恒流充電至第三預設電壓U3，并以所述第三預設電壓U3恒壓充電至第四預設電流14或恒壓充電第六預設時間t6，然后靜置第七預設時間t7，所述第三預設電流13小于所述第一預設電流II。
[0023]步驟S7、重復執(zhí)行預設次數(shù)的步驟S5-步驟S6 ；
[0024]步驟S8、將所述密閉容器40的溫度降低至第四預設溫度T4，打開所述密閉容器40，打開所述抽氣裝置30的氣閥32，對所述電池20進行減壓抽氣，抽氣完成后，對所述電池20的注液口 21做密封處理。其中，注液口 21密封方式為鋼珠密封，激光焊接密封，螺紋鎖緊等密封方式中的一種或幾種。
[0025]下面結合具體實施例進一步說明本實用新型的鈦酸鋰電池20的開口化成方法。
[0026]實施例一:
[0027]正極材料:鎳鈷錳酸鋰，負極材料:鈦酸鋰，鋁殼圓柱鋰離子電池20。
[0028]將電池20進行抽真空注液后，在20°C下靜置48h以上，保證電池20里面氣體被抽走，極片被電解液充分浸潤。
[0029]靜置后，把電池20放置在高溫烘箱內，把上述實施例中抽氣裝置的氣囊31進氣口與電池20的注液口 21連接，關閉氣閥32，把化成柜10的正極測試線和負極測試線分別連接到電池20的正極和負極，關閉高溫烘箱；把高溫烘箱升溫到60°C，恒溫靜置2h，然后調整高溫烘箱的溫度為80°C，以3C的電流恒流充電至1.8V，再恒壓充電6h ;將高溫烘箱降溫至20°C，打開高溫烘箱箱門，并將抽氣裝置30的氣閥32打開，將氣囊31內氣體流出回收囊；抽氣完成后，關閉抽氣裝置30的氣閥32，關閉高溫烘箱箱門，然后調整高溫烘箱的溫度為400C，然后繼續(xù)進行第二步活化，小電流1.5C恒流充電至2.7V，再恒壓充電5min，靜置5min后，以小電流IC恒流充電至2.7V，再恒壓充電5min，然后靜置5min，重復2次，活化完畢，對電池20進行密封。
[0030]實施例二:
[0031]正極:鎳鈷錳酸鋰三元材料，負極:鈦酸鋰材料，鋁殼圓柱鋰離子電池電池20。
[0032]將電池電池20進行抽真空注液后，在45°C下靜置10h，保證電池20里面氣體被抽走，極片被電解液充分浸潤。
[0033]靜置后，把電池20放置在高溫烘箱內，把電池20的注液口 21擰開，用氣管30將電池20的注液口 21連接到上述實施例中的抽氣裝置30的氣囊31進氣口，再把電池20的正極和負極分別連接到化成柜10的正極測試線和負極測試線，把高溫烘箱升溫到90°C，恒溫靜置lOmin，然后調整高溫烘箱的溫度為120°C，以IC的電流恒流充電至2.7V，再恒壓充電Ih ;將高溫烘箱降溫至40°C，打開高溫烘箱箱門，并將抽氣裝置30的氣閥32打開，放掉里面氣囊31中的氣體；抽氣完成后，關閉抽氣裝置30的氣閥32，關閉溫烘箱箱門，然后調整高溫烘箱的溫度為120°C，然后繼續(xù)進行第二步活化，小電流0.3C恒流充電至2.7V，再恒壓充電lOOmin，靜置60min后，以小電流0.05C恒流充電至2.7V，再恒壓充電30min，然后靜置30min,重復6次,活化完畢,對電池20進行密封。
[0034]實施例三:
[0035]正極材料:錳酸鋰材料，負極材料:鈦酸鋰材料，鋁殼圓柱鋰離子電池20。
[0036]將電池20進行抽真空注液后，在30°C下靜置120h以上，保證電池20里面氣體被抽走，極片被電解液充分浸潤。
[0037]靜置后，把電池20放置在高溫烘箱內，把電池20的注液口 21擰開，用氣管30將電池20的注液口 21連接到上述實施例中的抽氣裝置30的氣囊31進氣口，再把電池20的正極和負極分別連接到化成柜10的正極測試線和負極測試線，把高溫烘箱升溫到60°C，恒溫靜置120h，然后調整高溫烘箱的溫度為60°C，以2C的電流恒流充電至1.8V，再恒壓充電120h ;將高溫烘箱降溫至20°C，打開高溫烘箱箱門，并將抽氣裝置30的氣閥32打開，放掉里面氣囊31中的氣體；抽氣完成后，關閉抽氣裝置30的氣閥32，關閉溫烘箱箱門，然后調整高溫烘箱的溫度為60°C，然后繼續(xù)進行第二步活化，小電流0.05C恒流充電至1.8V,再恒壓充電5h，靜置60min后，以小電流0.05C恒流充電至1.8V，再恒壓充電5h，然后靜置60min，重復6次，活化完畢，對電池20進行密封。
[0038]實施例四:
[0039]正極:鎳鈷錳酸鋰三元材料，負極:鈦酸鋰材料，鋁殼圓柱鋰離子電池20。
[0040]將電池20進行抽真空注液后，在40°C下靜置80h以上，保證電池20里面氣體被抽走，極片被電解液充分浸潤。
[0041]靜置后，把電池20放置在高溫烘箱內，把電池20的注液口 21擰開，用氣管30將電池20的注液口 21連接到上述實施例中的抽氣裝置30的氣囊31進氣口，再把電池20的正極和負極分別連接到化成柜10的正極測試線和負極測試線，把高溫烘箱升溫到80°C，恒溫靜置10h，然后調整高溫烘箱的溫度為100°C，以IC的電流恒流充電至2.7V，再恒壓充電40h ;將高溫烘箱降溫至40°C，打開高溫烘箱箱門，并將抽氣裝置30的氣閥32打開，放掉里面氣囊31中的氣體；抽氣完成后，關閉抽氣裝置30的氣閥32，關閉溫烘箱箱門，然后調整高溫烘箱的溫度為80°C，然后繼續(xù)進行第二步活化，小電流IC恒流充電至2.7V，再恒壓充電lh，靜置30min后，以小電流0.1C恒流充電至2.7V，再恒壓充電3h，然后靜置60min，重復3次，活化完畢，對電池20進行密封。
[0042]為便于更好的了解采用該化成方法與普通化成方法的區(qū)別，采用實施例四所述的化成方法后電池與采用傳統(tǒng)方法化成后電池進行循環(huán)性能對比。采用傳統(tǒng)工藝化成后電池采用的傳統(tǒng)工藝是:在常溫下IC恒流充電至截止電壓后采用截止電流或恒壓時間為作為停止條件。圖3為兩個電池在相同充放電條件下的循環(huán)放電曲線圖。如圖3所示，采用傳統(tǒng)工藝化成方法后的電池，在經(jīng)歷600次循環(huán)后，其電池放電容量降至電池原始容量的85%左右，并出現(xiàn)脹氣的現(xiàn)象；而采用本化成工藝的電池經(jīng)歷1250次循環(huán)后，其放電容量仍保持在97%，并沒有出現(xiàn)脹氣現(xiàn)象。這表明采用該化成工藝可以更好的防止脹氣，更好的提高電池的循環(huán)性能。
[0043]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種鈦酸鋰電池開口化成裝置，包括化成柜，所述化成柜包括有正極測試線和負極測試線，其特征在于，所述化成裝置還包括密閉容器和抽氣裝置，所述密閉容器用于容納電池，所述正極測試線和所述負極測試線分別與所述密閉容器內電池的正極和負極連接；所述抽氣裝置包括氣囊、回收囊和氣閥，所述氣囊、回收囊和氣閥容納于所述密閉容器內，所述氣囊具有進氣口和出氣口，所述氣囊的進氣口用于與電池的注液口連接，所述回收囊具有進氣口和出氣口，所述回收囊的進氣口通過所述氣閥與所述氣囊的出氣口連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的鈦酸鋰電池開口化成裝置，其特征在于，所述抽氣裝置還包括氣泵，所述氣泵設置于所述密閉容器外，且所述氣泵的進氣口與所述回收囊的出氣口連接。
【文檔編號】H01M10/058GK203733895SQ201420004394
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權日:2014年1月3日
【發(fā)明者】高峰, 詹世英, 羅曉華, 余瑞芳, 李海軍, 蔡惠群, 張兵, 魏銀倉, 楊凱, 高飛, 金翼 申請人:國家電網(wǎng)公司, 珠海銀隆新能源有限公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院, 中國電力科學研究院