[發明專利]一種改善高比能量密度電池的浸潤性能的設備與方法

在審

• 申請號: 201611044580.X
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106602145A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 蘭建云;馮樹南;從長杰;王馳偉
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司12211
• 代理人: 王雨杰

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，尤其是涉及一種改善高比能量密度電池的浸潤性能的設備與方法。

背景技術

日常生活與工作中，人類對3C等通訊工具的使用越來越頻繁，日使用時間越來越長，對電池的續航能力提出了更高的要求。同時，為緩解環境污染及人類環保意識的提高，采用新型節能環保的電動交通工具作為出行解決方案越來越被人們所接受。鑒于此，手機與電動交通工具等的續航能力受到社會的廣泛關注，續航時間越長，產品競爭力越強，市場越大，開發高比能量密度(250Wh/kg及以上)、長續航能力的電池成為當前各鋰電制造廠商的重點開發項目。開發高比能量密度電池的基本思路是減少惰性組分的含量，增加具有電化學活性材料的含量。最被鋰電廠商接受的做法是提高單位銅鋁箔上的活性材料附著量(即涂層面密度)，而高面密度涂層會影響電解液對涂層的浸潤性能，浸潤性差會惡化電池的循環、倍率等電性能。因此，開發高效率浸潤工藝成為當前鋰電廠商開發高能量密度電池的重點攻關項目，越來越受到行業的重視。

目前各鋰電廠商廣泛采用的電池浸潤工藝是采用高溫靜置條件與延長靜置時間，高溫靜置會增加鋰電池生產成本，延長靜置時間會降低產線使用效率，間接增加鋰電池成本，降低產品市場競爭力。即便采用高溫靜置與延長靜置時間等手段，還是無法解決高比能量密度電池體系的浸潤問題。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種改善高比能量密度電池的浸潤性能的設備與方法，通過在電芯注液后的浸潤工序增加電場、紅外、微波等外部輔助浸潤手段，配合旋轉機構來改善電芯浸潤效果，提高電芯浸潤效率，降低單位產品的制造成本，提高產品的市場競爭力。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種改善高比能量密度電池的浸潤性能的設備，包括微波發生裝置、電場發生裝置和紅外發生裝置，所述微波發生裝置電連接有微波檢測裝置，所述電場發生裝置電連接有電場檢測裝置，所述紅外發生裝置電連接有紅外檢測裝置，所述設備還包括用于傳輸待浸潤電芯的傳輸裝置，所述傳輸裝置設置在微波發生裝置產生的微波場、電場發生裝置產生的電場以及紅外發生裝置產生的紅外場內部，所述微波發生裝置、電場發生裝置、紅外發生裝置、微波檢測裝置、電場檢測裝置、紅外檢測裝置均與綜合控制樞紐電連接。

進一步的，所述微波檢測裝置通過數顯或指針的方式顯示微波的頻率，通過示波器顯示微波的波長。

進一步的，所述電場發生裝置由直流電源或交流電源供電。

進一步的，所述電場檢測裝置通過數字或指針顯示電場力的大小，所述電場檢測裝置根據綜合控制樞紐中的設定值進行自動閉環來調整電場力大小。以確保電場強度按預設流程進行調整。

進一步的，所述紅外檢測裝置通過示波器顯示紅外線的波形與波長，通過計波器顯示紅外線的復合度。

進一步的，所述微波發生裝置產生的微波場中設置有旋轉裝置與旋轉速度調節裝置。

進一步的，所述旋轉裝置與旋轉速度調節裝置均由電機或壓縮氣流驅動。

一種改善高比能量密度電池的浸潤性能的方法，包括如下步驟：

步驟一：先將電芯放置于微波場中預熱至45-80℃；

步驟二：將經過熱處理的電芯放置于電場中靜置0.5-10min

步驟三：將電芯放置于紅外場中靜置1-2h即完成電芯的浸潤。

進一步的，所述步驟一中的電芯在微波場中先靜置后旋轉。

進一步的，所述旋轉的角度為0-360°，旋轉間隔時間為1-3h。

進一步的，所述電場由直流電源或交流電源驅動產生，直流電源的電壓為380V或220V，所述交流電源的電壓為380V或220V。

進一步的，所述紅外場中紅外線為復合光或波長為0.7um-80um的單色光。

進一步的，所述電場的電場強度大小為1N/C～10MN/C。。

進一步的，所述微波場中微波的頻率為300MHz～300GHz，波長為1mm～1000mm。微波發射面積可根據電芯大小進行調整，微波頻率可根據電芯厚度進行動態調整，確保電芯內部溫度的均勻與一致。

相對于現有技術，本發明所述的一種改善高比能量密度電池的浸潤性能的設備與方法具有以下優勢：