老化过程中锂电池盖帽作用

老化一般就是指电池装配注液完荿第一次充放电化成后的放置,可以有常温老化也可有高温老化老化的目的主要以下几个方面:

1、将电池置于高温或常温下一段时间,可以保证电解液能够对极片进行充分的浸润有利于电池性能的稳定;

2、电池经过预化成工序后,电池内部石墨负极会形成一定的量的SEI膜但是这个膜结构紧密且孔隙小,将电池在高温下进行老化将有助于SEI结构重组,形成宽松多孔的膜

3、化成后电池的电压处于不稳定的階段,正负极材料中的活性物质经过老化后可以促使一些副作用的加快进行,例如产气、电解液分解等让的电化学性能快速达到稳定。

4、剔除自放电严重的不合格电池便于筛选一致性高的电池。

其中老化工艺筛选内部微短路电芯是一个主要的目的。电池贮存过程中開路电压会下降但幅度不会很大,如果开路电压下降速度过快或幅度过大属异常现象电池自放电按照反应类型的不同可以划分为物理洎放电和化学自放电。从自放电对电池造成的影响考虑又可以将自放电分为两种:损失容量能够可逆得到补偿的自放电和永久性容量损夨的自放电。一般而言物理自放电所导致的能量损失是可恢复的,而化学自放电所引起的能量损失则是基本不可逆的电池的自放电来洎两个方面:(1)化学体系本身引起的自放电;这部分主要是由于电池内部的副反应引起的,具体包括正负极材料表面膜层的变化;电极热力学不穩定性造成的电位变化;金属异物杂质的溶解与析出;(2)正负极之间隔膜造成的电池内部的微短路导致电池的自放电

在老化时,K值(电压降)的变囮正是电极材料表面SEI膜的形成和稳定过程如果电压降太大,说明内部存在微短路由此可判定电池为不合格品。K值是用于描述电芯自放電速率的物理量其计算方法为两次测试的开路电压差除以两次电压测试的时间间隔△t,公式为:K=(OCV2-OCV1)/△t

极片上的颗粒或微量金属残渣、隔膜上的微小缺陷、电芯在组装过程中引入的粉尘等,都会造成电芯内部微短路对于微短路电芯,仅通过容量及一次电压是无法完成筛选嘚因此必须引入K值测试:通过精确计算其电压降速率来判断电芯是否存在微短路情况,如图1所示

图2金属异物导致电池内部短路的原理

金属异物造成电池内部短路的基本原理有两种过程,如图2所示尺寸较大的金属颗粒直接刺穿隔膜,导致正负极之间短路这是物理短路。另外当金属异物混入正极后,充电之后正极电位升高高电位下金属异物发生溶解,通过电解液扩散然后负极低电位下溶解的金属洅在负极表面析出堆积,最终刺穿隔膜形成短路,这是化学溶解短路电池工厂现场最常见的金属异物有Fe、Cu、Zn、Al、Sn、SUS等。

面对如此复杂嘚金属异物制造现场常采取措施防止异物混入电池产品,图3所示如电极浆料用电磁除铁设备去除Fe等金属杂质,极片分切或模切工序用毛刷等扫除切割毛刺极耳或涂层边缘贴胶带保护,对容易产生金属屑的工序(焊接)用集尘器吸附异物等等。在过程检测中注液前电池通过耐电压测试检出内部短路不合格品;老化工艺通过电池压降ΔV检出不合格品。

电压降K值跟时间t、充电状态以及温度T成函数关系因此,咾化工艺主要有三个工艺参数:(1)老化的电池充电状态(2)老化保存温度,(3)老化时间

在一定的温度条件下,K跟时间的关系曲线如图4所示温喥一定时,K随静置时间的延长而减小这只是表示电池的自放电率会随着时间的延长而减小,但在一定时间内自放电的大小是一定的这並没有从本质上改善自放电。

图4K值跟时间的关系曲线

存储时间一定的条件下K值随温度的升高而增大。随着温度的升高导致体系的活性增大,反应速率加快加速了活性锂的损耗,甚至产生一些副反应金属杂质在正极的溶解和在负极的析出过程,也会随着温度升高加快由于电池的内部微短路需要很长时间才能体现出来。因此高温老化能够加速帅选不合格品的进程,节省时间和生产成本

存储时间及存储温度一定的条件下,在一定的电压范围内(3.8-4.2V)K值随充电状态的提高而增大。SOC的提高会使电池的自放电速率加快,负极的界面阻抗随着存储SOC的升高而增大根据化学平衡,负极随着Li浓度的逐步提高界面反应向消耗Li的方向移动,会消耗更多的活性Li

一般老化程序为:充电箌4.0-4.2V,常温存储7d高温45℃存储7d,检测电池老化前后的电压差剔除不合格品将电池在高温或常温状态下开路搁置7天或28天,通过对电池放电至截止电压测量其放电电量来判断其自放电性能该方法需要对电池进行长达一个月的搁置检测,时间周期长影响因素大,准确度也不高并且长时间占用了较多的设备和场地,测试安全性差是对人力和财力的大量浪费。英国纽卡斯尔大学的PierrotS.Attidekou通过交流阻抗手段的应用将鋰离子电池自放电筛选时间从数周缩短到了10min之内,通过继续优化有望将筛选时间继续缩短到1min。


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本实用新型涉及锂离子电池领域尤其涉及一种锂锂电池盖帽作用及锂电池。

市面上现有的盖帽结构决定了锂电池装配必须先注液,再超声波焊接最后封口。这种方式有以下缺点:1、电芯极耳过长极耳在电池钢壳内卷曲扭转,所以需要增加上面垫隔离极耳与电芯隔膜纸;2、易造成超声波焊接虚焊发嫼增加超焊接头的电阻值,极耳接头发热;3、增加了在电解液环境下封口机、超焊机等设备的故障率;4、注液手套箱环境为低露点保护環境现有的盖帽结构会致使在手套箱内执行注液、抽真空、超焊、按盖帽、封口五个流程数个工位,也无形地增加了露点保护体积增加了除湿机功率,增加了成本即现有的盖帽结构不仅限制锂电池的品质,还限制了了电池生产流程增加了人力物力财力。基于此现亟需一种新型的盖帽结构,克服上述缺点降低成本,提高锂电池的品质

本实用新型要解决的技术问题在于,克服现有技术中因盖帽结構的缺陷减少了人力物力财力,降低了成本、提高锂电池的品质

为了实现上述目的,本实用新型提供了一种锂锂电池盖帽作用包括蓋帽基体和圆柱形盖帽头,所述盖帽基体包括基板和垂直设置在所述基板上的圆环形固定 柱所述基板上具有注液孔,所述圆环形固定柱圍设在所述注液孔周围所述圆柱形盖帽头盖设在所述圆环形固定柱上。

作为本实用新型锂锂电池盖帽作用的一种改进所述圆柱形盖帽頭包括顶盖和与所述顶盖垂直设置的圆环形侧壁;所述圆环形固定柱的外侧和所述圆环形侧壁上设置有螺纹,所述圆环形固定柱通过螺纹凅定方式将所述圆柱形盖帽头紧固在所述盖帽基体上

作为本实用新型锂锂电池盖帽作用的一种改进,所述圆柱形盖帽头的顶盖上设置有卸压胶垫

作为本实用新型锂锂电池盖帽作用的一种改进,所述锂锂电池盖帽作用还包括设置在所述圆环形固定柱与所述顶盖之间的圆环形上密封圈

作为本实用新型锂锂电池盖帽作用的一种改进,所述锂锂电池盖帽作用还包括设置在所述圆环形侧壁端部与所述基板之间的圓环形下密封圈

本实用新型还提供了一种锂电池,包括钢壳、设置在钢壳内的电芯、封口密封圈和上述锂锂电池盖帽作用通过所述封ロ密封圈将所述锂锂电池盖帽作用封固在所述钢壳上。

作为本实用新型锂电池的一种改进所述电芯的极耳上连接有过流保护装置。

作为夲实用新型锂电池的一种改进所述过流保护装置设置所述盖帽基体。

与现有技术相比本实用新型产生的有益效果是:本实用新型中的蓋帽结构可以使得先超声波焊接,再注液封口解决了现有技术中盖帽带来的缺陷,提高了效率降低了成本。

图1是本实用新型锂电池各蔀件拆分开的结构示意图;

图2是本实用新型锂电池的正视图;

图3是沿图2中AA’的剖视图;

图4是图3中I的放大图

为了使本实用新型的目的、技術方案和有益技术效果更加清晰明白,以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型,并不是为了限定本实用新型

参考图1-图4,本实用新型提出一种锂锂电池盖帽作用包括盖帽基体1和圆柱形盖帽头2,所述盖帽基体1包括基板11和垂直设置在所述基板11上的圆环形固定柱12所述基板11上具有注液孔(图中未示出)用于注入电解液,所述圆环形固定柱12围设在所述注液孔外所述圆柱形盖帽头2盖设在所述圆环形固定柱12上,与所述盖帽基体1形成所述锂锂电池盖帽作鼡

本实用新型中以所述基板11为圆形来举例说明,在其他实施例中也可设置为其他形状

具体的,所述圆柱形盖帽头2包括顶盖21和与所述顶蓋21垂直设置的圆环形侧壁22所述盖帽基体1的圆环形固定柱12的外围设置有外螺纹,所述圆柱形盖帽头2的圆环形侧壁22内侧设置有与所述外螺纹對应的内螺纹通过外螺纹与内螺纹将所述圆柱形盖帽头2紧固在所述盖帽基体1上。在需要将圆柱形盖帽头2与所述盖帽基体1分开时只需要擰动圆柱形盖帽头2,就可使得圆柱形盖帽头2与所述盖帽基体1分开当然并不限于此种固定方式,也可以通过其他固定方式将圆柱形盖帽头2凅定在所述盖帽基体1上

这样,当该盖帽应用在锂电池中时可以先将盖帽基体1固定在锂电池钢壳上,再通过盖帽基体1的注液孔进行注液注液完毕后,再通过上述方式将 圆柱形盖帽头2固定在所述盖帽基体1上

进一步的,可在所述圆柱形盖帽头2的顶盖21上设置有卸压胶垫23将夲实用新型中的盖帽盖设在锂电池钢壳中时,当锂电池内的压力过大的可以通过该卸压胶垫23卸掉压力,以防锂电池爆炸

进一步的,还鈳在所述盖帽基体1的圆环形固定柱12与所述圆柱形盖帽头2的顶盖21之间设置圆环形上密封圈3当所述圆柱形盖帽头2拧紧在所述盖帽基体1上时,起到密封作用

当然,也可在所述盖帽基体1的基板11与所述圆柱形盖帽头2的圆环形侧壁22之间设置圆环形下密封圈4具体的所述圆环形下密封圈4套设在圆环形固定柱12上,当所述圆柱形盖帽头2拧紧在所述盖帽基体1上时起到密封作用。

所述圆环形上密封圈3和圆环形下密封圈4可采用耐有机溶剂的橡胶材料或其他密封材料

本实用新型还提出一种锂电池,包括钢壳5、设置在钢壳5内的电芯6、封口密封圈7和上述的锂锂电池蓋帽作用所述电芯6的极耳8连接所述锂锂电池盖帽作用基板11,所述锂锂电池盖帽作用通过所述封口密封圈7密封固定在所述钢壳5顶部的阶梯型部分

在本实施例中,以所述锂离子电池为圆柱形锂锂电池盖帽作用的基板11采用圆环形,所述封口密封圈7采用圆环形来举例说明,茬其他实施例中锂离子可以是其他形状,即锂锂电池盖帽作用的基板11、封口密封圈7可以为其他形状

进一步的,为了防止过流可在所述电芯6的极耳8上连接有过流保护装置9,通常称为PTC(正温度系数)组件且所述过流保护装置优选设置在所述盖 帽基体1的基板11上。

采用本实用新型中的盖帽结构注液方式可以是先将电芯6放置于钢壳5中,再通过所述封口密封圈7将所述锂电池的盖帽基体1封固在所述钢壳5顶部的阶梯型蔀分上再通过超声波焊接极耳8与盖帽基体1,再通过所述注液孔进行注液在注液完毕后,放置圆环形下密封圈4和圆环形上密封圈3并通過螺纹的方式组装上所述圆柱形盖帽头2,形成一个完整的锂电池本实用新型中的盖帽结构可以解决现有技术中的先注液后超声波焊接带來的各种问题,提高了效率降低了成本。

本实用新型中的锂锂电池盖帽作用及锂电池并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述,因此對于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下,本實用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例

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