[發明專利]一種確定電池中電解液的注液量的方法

有效

• 申請號: 202110713477.4
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113433465B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 吳劍;魏成卓;杜雙龍;苑丁丁;呂正中;劉金成
• 申請（專利權）人: 湖北億緯動力有限公司
• 主分類號: G01R31/3835
• 分類號: G01R31/3835;G01R31/389;H01M50/609
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種確定電池中電解液的注液量的方法。所述方法包括以下步驟：對已知容量的未注液電芯以不同的注液系數進行電解液注液，經過負壓化成后得到電池，對所述電池進行性能測試，根據測試結果，確定所需的注液系數，用所述注液系數計算注液量。本發明提供的制備方法簡單易行并具有很強的現實意義，可以實現已知容量電池的電解液注液量的選擇；本發明提供的制備方法可以優化電解液注液量的使用，在保證電池性能的同時控制成本，避免了大量繁雜的理論計算結果，鋰離子電池的容量與電解液對應關系簡單，具有較低的操作門檻。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種確定電池中電解液的注液量的方法。

背景技術

鋰離子二次電池由于其輸出電壓高、循環性能好、能量密度高以及環境友好性而被廣泛地應用在消費類電子產品、動力和儲能等領域。新能源電動車行業，被認為是未來替代燃油車的新興領域，而電池的支出被認為是占據成本中最大的份額。為了更好地滿足人民的生產生活需要，電動車的輕便性、持續性和安全性受到了越來越多的關注，這就要求電動車配組的電池具有更高的能量密度、更好的循環穩定性以及更可靠的安全性，從而給電池的生產企業更高的期望和更大的壓力。

電池是一種化學能轉化成電能的系統，具有復雜性和多變性，其影響性能因素有很多，比如正負極活性物質的晶型結構和顆粒尺寸、粘結劑和導電劑的比例及濃度、隔膜的孔隙率和水分含量以及電解液的摩爾濃度和溶劑的組分搭配等等。拋開上述因素，電解液的注液量同樣是一個決定電池性能的關鍵參數。當電解液注液量較少時，電解液無法有效填充正負極極片和隔膜的空隙，更無法保證多余電解液來補充電芯與殼體間的空隙，因此就會造成電解液浸潤效果不佳，鋰離子傳輸路徑變遠仍至阻斷，嚴重阻礙了鋰離子在正負極之間的來回穿梭，影響正負極活性物質參與反應，導致其理論容量無法有效發揮。此外，電解液未浸潤地方會使電池界面電阻增大，電池倍率性能、循環壽命衰減嚴重。而當電解液注液量過多時，一方面會額外增加電池的整體重量，使電池的能量密度下降，電動車的續航能力受到影響；另一方面，過多的電解液會導致成本的增加，不符合企業的利益和社會資源的高效使用。另外，電解液過多會提高電解液泄露、電解液與活性金屬鋰反應的概率，進一步降低了電池的安全系數并提供了電池生產中的難度如噴液現象等。因此，對于一款已知容量的鋰離子電池，明確合適的電解液注液量具有很強的現實和研究意義。

目前，針對電解液注液領域，研究人員分別從注液工藝與設備、電解液注液量的計算與測量及注液化成方法三個方面進行了研究，具體內容如下：(1)注液工藝與設備。調整注液機的電解液儲存和分流形式來實現電解液的高效利用并通過改善注液方式使電解液能有效浸潤極片達到降低靜置時間提高生產效率的目的(如CN 108390009 A，CN108054337 A，CN 103441235 A，CN 110098372A，CN 109742311 A，CN 106450142 A)；(2)電解液注液量的計算與測量。關聯內阻與電解液注液量的對應情況來間接表現電解液注液量的合適與否，和采用理論計算電解液在電池中的分布情況來最大化計量電解液量并計算實際情況下極片與薄膜吸附電解液的情況來衡量電解液的最佳需求量，以及優化稱量設備來計量電解量的消耗量(如CN 109186711 A，CN 106595823 A，CN 109682448A和CN206804127 U)；(3)注液化成方法。使用脈沖化成和高溫化成相結合的方式得到緊密穩定的正極SEI膜來有效保護正極材料，和改變電解液成分來多次化成得到形貌較好的SEI膜，以及通過對圓柱形鋰離子電池預化成和二次補液來降低化成產氣的危害和電解液用量的一致性(如CN 110071340 A，CN 109216642 A，CN 109742451 A)。

上述現有技術的方案在一定程度上實現了電解液的有效利用、電解液需求量的計算和化成后電池整體性能的提升，但對于電解液需求量的計算還停留在理論計算階段，其數據與電阻(此數據存在本身一致性的些微差異)、主材隔膜孔隙率(不同材料的性質差異大)及實際吸液量(受測試方法和當時環境影響大)相關聯，而缺少對于一款已知設計容量的電池的合適電解液注液量需求數據，因此，探究一種確定已知容量電池的電解液注液量的方法就很有必要。

發明內容