鋰離子電池真空化成方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明

《鋰離子電池真空化成方法》是深圳市鴻德電池有限公司於2009年5月15日申請的專利，該專利的公布號為：2009100395306，專利公布日：2010年11月17日，發明人是：李尹慶；包有江。

《鋰離子電池真空化成方法》公開了一種鋰離子電池真空化成方法，該方法採用同時具有注液和充電功能的一體化夾具以及同時具有充電和抽真空功能的真空化成裝置完成電池的注液及化成工藝，所述真空化成裝置對放置在一體化夾具內的電池進行充電，電池通過一體化夾具與真空化成裝置之間實現電連線。該真空化成方法提供了密閉可控的微環境，減少電解液的浪費、避免了電解液的溢出損耗以及對電池外殼、夾具或充電設備的腐蝕，有效減小了對環境的污染。

2020年7月14日，《鋰離子電池真空化成方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《鋰離子電池真空化成方法》摘要附圖）

基本介紹

中文名：鋰離子電池真空化成方法
公布號：CN101887994A
專利權人：深圳市鴻德電池有限公司
發明人：李尹慶；包有江
Int. Cl.：H01M10/38(2006.01)I; H01M2/36(2006.01)I; H01M10/44(2006.01)I; H01M2/10(2006.01)I; H01M2/20(2006.01)I
申請號：2009100395306
代理人：戴建波
專利代理機構：廣州三環專利代理有限公司
公布日：2010年11月17日
地址：廣東省深圳市南山區西麗鎮紅花嶺工業北區A4棟西
申請日：2009年5月15日
類別：發明專利

專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,

專利背景

隨著對不可再生能源危機和環境保護的重視，綠色環保的鋰離子電池在手機移動電源、電動車、電動工具和電動玩具等方面的套用取得了快速發展。在2009年的鋰離子電池的製造過程中，鋰離子電池注液和化成（即鋰離子電池的第一次充電）工藝一般是分開操作的。首先，通常採用倒吸抽真空注液的方式或者利用帶有密封圈的夾具進行注液操作。倒吸抽真空注液是將電池倒置於一個底部裝有電解液的密閉容器內，然後抽真空，在氣壓作用下，電解液進入電池內部，從而完成注液過程。而利用帶有密封圈的夾具進行注液操作，是在電池的注液孔上方連線電解液容器，而電池的注液孔與電解液容器通過密封圈實現密封，隨後往容器內注液，接著抽真空，同樣，在氣壓作用下，電解液進入電池內部完成注液操作。化成設備為密集型多點恆流充電櫃，此類化成櫃具有256、512或其他數量的充電點，每個充電點包括正極端和負極端，將充電點的正極端和負極端與電池的相應極對接，從而完成化成工藝。生產過程中，鋰離子電池化成工藝為開口化成工藝，一般是在將電解液注入電池之後，採用簡易膠紙暫時密封注液孔，然後直接在開放的大環境下進行化成工藝。

在化成工藝中電池內部會產生正壓力，由於上述化成工藝在開放的環境中進行，因而電池內部所產生的正壓力極易造成電解液的外溢，這必然導致電解液的浪費；其次，電解液與外界空氣長期接觸，空氣中的水蒸氣與電解液發生反應將會導致電解液變質，若這部分電解液回流到電池內部將會嚴重影響到電池的各項性能，例如容量、電壓等等；另外，由於溢出的電解液直接流到電池外部，可能腐蝕充電設備和電池外殼；再者，揮發到空氣中的電解液將會與空氣一起形成混合氣體，而該混合氣體對於長期作業的操作人員是有害的，會引起其皮膚和呼吸系統的不良反應，同時，溢出的電解液和隨後形成的混合氣體均會造成對環境的污染。

發明內容

專利目的

《鋰離子電池真空化成方法》所要解決的技術問題是，提供一種改進的鋰離子電池真空化成方法，其可以減少電解液的浪費、防止對設備和電池外殼的腐蝕並且避免電池化成過程中對環境的污染以及對操作人員的不良影響。

技術方案

《鋰離子電池真空化成方法》：提供一種鋰離子電池真空化成方法，該方法包括：採用同時具有注液和充電功能的一體化夾具完成電池的注液；採用同時具有充電和抽真空功能的真空化成裝置完成電池的化成工藝；其中，在化成工藝中，真空化成裝置對放置在一體化夾具內的電池進行充電，電池通過一體化夾具與真空化成裝置之間實現電連線。

優選的，所述方法包括以下步驟：（1）、第一次抽真空、充氣；（2）、抽真空靜置；（3）、充電；（4）、第二次抽真空、充氣。

優選的，所述真空化成裝置包括進、出氣孔，利用真空泵經由真空化成裝置的進、出氣孔來控制真空化成裝置內的氣壓。

優選的，電池真空化成的環境為-0.01兆帕至-0.10兆帕之間的負壓狀態。

優選的，電池真空化成的環境為大約-0.05兆帕或以下。

優選的，充電電流在0.05庫侖至1.5庫侖之間，充電時間在2至300分鐘之間。

優選的，所述方法中採用的一體化夾具包括底座、安裝於底座上的電池固定槽以及設定在底座上的正、負極充電端、與電池固定槽樞轉連線的電解液裝載容器，電解液裝載容器與電池固定槽的內部相通，在電解液裝載容器的底部表面上朝向電池固定槽的內部設定有正、負極充電探針。

優選的，所述方法中採用的真空化成裝置包括密閉且可抽真空的箱體、設定在箱體的內部空間中的電池固定支架、設定於箱體中的至少一對正、負極充電端子以及對箱體的內部空間進行封閉的活動門，所述進、出氣孔設定在箱體的內部空間中。

優選的，通過真空管道將電池化成所產生的混合氣體抽走並進行無害化處理。

優選的，充氣所用到的氣體包括乾燥空氣、氮氣或氬氣。

有益效果

（1）採用該方法既能對電池進行真空注液，同時還可以與恆流充電設備相對接，對電池進行充電，一次裝配即可完成注液及化成兩個工藝，簡化了生產過程，降低了生產成本，提高了生產效率；

（2）該方法採用密閉的真空化成裝置提供密閉可控的微環境，其真空環境能夠有效提高電池排氣的效率，並且有效禁止了外部環境的水份及其它雜質在化成過程中對電池造成的負面影響，有效避免了水分對電解液導電鹽以及負極活性物表面鈍化膜的有害作用，降低了化成工藝對環境濕度的要求，有效提高成品電芯各項性能的一致性；

（3）《鋰離子電池真空化成方法》的方法使得整個充電過程在密閉的真空環境中進行，可以達到0到-95千帕的真空度，替代了以往鋰離子電池製造過程中所採用的開口化成，電池注液孔與一體化夾具的電解液裝載容器3相對接，充電過程中電池排出的電解液將上浮至一體式夾具的電解液裝載容器3中，有效解決了腐蝕性電解液泄漏的問題，避免了電解液的溢出損耗，可以防止對電池外殼、夾具或充電設備的腐蝕並減少電解液的浪費；

（4）除使用精密計量泵將電解液注入該一體化夾具的操作之外，其餘的操作都是在封閉的微環境中進行，因此大大降低了電解液揮發的可能，而在化成結束後，電池化成所產生的混合氣體可以統一通過真空管道抽走並進行無害化處理，可避免排出的混合氣體對生產環境的污染，最大限度地減少了電解液揮發和充電排出的混合氣體對操作人員和環境的負面影響，使得整個生產過程更環保清潔。