[發(fā)明專利]一種提升軟包鋰離子電池循環(huán)性能的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110023917.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112864464B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢義;李翔;祁傳磊;趙元宇;楊江海;王振堯;齊小鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M10/058
• 分類號(hào): H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/44
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 沈軍

本發(fā)明提供一種提升軟包鋰離子電池循環(huán)性能的方法及裝置，所述方法包括將軟包鋰離子電池夾持于夾具上；采用施力裝置對(duì)夾具施加預(yù)設(shè)加載力，以使得夾具對(duì)軟包鋰離子電池施加的夾持力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力；按照施力調(diào)整周期對(duì)軟包鋰離子電池進(jìn)行充放電循環(huán)測(cè)試，施力裝置在上一個(gè)施力調(diào)整周期結(jié)束時(shí)對(duì)夾具卸載加載力，在下一個(gè)施力調(diào)整周期開(kāi)始時(shí)再次對(duì)夾具施加加載力，使得軟包鋰離子電池受到的夾持力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力，并在施力調(diào)整周期內(nèi)，確保施力裝置的施力端對(duì)夾具施力的位置保持不變。本發(fā)明既通過(guò)夾具實(shí)現(xiàn)對(duì)軟包鋰離子電池施加壓力，又可防止電池在循環(huán)過(guò)程中電池壓應(yīng)力的增加，有效地緩解了電池容量的衰減，延長(zhǎng)了軟包鋰離子電池的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提升軟包鋰離子電池循環(huán)性能的方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具、儲(chǔ)能電站等設(shè)備對(duì)電池比能量和安全性越來(lái)越高的要求，硬殼鋰離子電池的使用受到較大的限制，軟包鋰離子電池由于具有比能量大、安全性高，逐漸成為鋰電池行業(yè)的主要產(chǎn)品。

軟包鋰離子電池的鋁塑膜易受力變形，并在電池長(zhǎng)時(shí)間的充放電循環(huán)過(guò)程中，由于熱應(yīng)力、電極體積變化及產(chǎn)氣等因素的影響，可能造成軟包鋰離子電池的集流體、電極產(chǎn)生形變，使其正、負(fù)極之間的接觸性變差，增加了電池內(nèi)鋰離子的遷移難度，導(dǎo)致電池的阻抗增加，循環(huán)性能降低。

當(dāng)前，為了改善軟包鋰離子電池循環(huán)過(guò)程中電極的接觸性，一般在循環(huán)過(guò)程中使用夾具將電池夾緊，以延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命。然而，鋰離子電池在充放電過(guò)程中，鋰離子不斷嵌入脫出電極材料，使得電極材料發(fā)生膨脹，特別是容量遠(yuǎn)高于石墨的硅碳負(fù)極，導(dǎo)致電池體積有一定程度的膨脹。與此同時(shí)，鋰離子電池中電極材料中的應(yīng)力在循環(huán)過(guò)程中不斷產(chǎn)生和積累，當(dāng)使用夾具夾緊電池時(shí)，鋰離子電池在循環(huán)過(guò)程中受到的作用力也在不斷地積累。鋰離子電池在受到壓力增加時(shí)，其正、負(fù)極的離子擴(kuò)散因數(shù)均會(huì)下降，且負(fù)極受到的影響更大。在較高的壓力作用下，鋰離子電池內(nèi)的鋰離子在負(fù)極內(nèi)的擴(kuò)散進(jìn)一步變慢，可能導(dǎo)致鋰離子在負(fù)極表面積累，從而引起金屬鋰在負(fù)極表面的析出，導(dǎo)致加速鋰離子電池的壽命衰降。另外，過(guò)高的壓力也會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)的隔膜局部閉孔，引起局部電流密度增加，加速鋰離子電池的壽命衰降。

由此可見(jiàn)，雖然使用夾具在一定程度上改善了鋰離子電池的循環(huán)性能，但是，未考慮循環(huán)過(guò)程中的鋰離子電池內(nèi)部增加的應(yīng)力對(duì)其自身的反作用力，并不能從根本上延長(zhǎng)電池的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種提升軟包鋰離子電池循環(huán)性能的方法及裝置，用以解決當(dāng)前對(duì)軟包鋰離子電池進(jìn)行夾具夾持的方式并不能從根本上延長(zhǎng)電池使用壽命的問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種提升軟包鋰離子電池循環(huán)性能的方法，包括：將軟包鋰離子電池夾持于夾具上；采用施力裝置對(duì)所述夾具施加加載力，以使得所述夾具對(duì)所述軟包鋰離子電池施加的夾持力達(dá)到預(yù)設(shè)壓力；按照施力調(diào)整周期對(duì)所述軟包鋰離子電池進(jìn)行充放電循環(huán)測(cè)試，所述施力裝置在上一個(gè)所述施力調(diào)整周期結(jié)束時(shí)對(duì)所述夾具卸載加載力，并在下一個(gè)所述施力調(diào)整周期開(kāi)始時(shí)再次對(duì)所述夾具施加加載力，使得所述軟包鋰離子電池受到的夾持力達(dá)到所述預(yù)設(shè)壓力，并在所述施力調(diào)整周期內(nèi)，確保所述施力裝置的施力端對(duì)所述夾具施力的位置保持不變。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種提升軟包鋰離子電池循環(huán)性能的方法，所述將軟包鋰離子電池夾持于夾具上，包括：將所述軟包鋰離子電池夾持于所述夾具的固定夾板與活動(dòng)夾板之間；相應(yīng)地，所述采用施力裝置對(duì)所述夾具施加加載力，包括：所述施力裝置的施力端對(duì)所述活動(dòng)夾板施加朝向所述軟包鋰離子電池的方向的加載力。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種提升軟包鋰離子電池循環(huán)性能的方法，所述采用施力裝置對(duì)所述夾具施加加載力，包括：采用應(yīng)力片檢測(cè)所述活動(dòng)夾板與所述軟包鋰離子電池之間的作用力，根據(jù)所述應(yīng)力片所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)對(duì)所述施力裝置進(jìn)行施力控制。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種提升軟包鋰離子電池循環(huán)性能的方法，所述施力裝置包括氣缸，相應(yīng)地，在所述施力調(diào)整周期內(nèi)，確保所述氣缸的伸縮端對(duì)所述夾具施力的位置保持不變；所述預(yù)設(shè)壓力為0.2-10MPa。