本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種軟包鋰電池二次排氣與補(bǔ)充電解液的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著各國(guó)政府對(duì)大氣污染及氣候變暖的重視，特別是近年來(lái)冬季霧霾天的頻繁出現(xiàn)，使各國(guó)政府與人民意識(shí)到縮減煤、石油等化石燃料在生產(chǎn)與生活中的使用量，增加風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源的使用比例，同時(shí)對(duì)煤等化石燃料進(jìn)行清潔利用，對(duì)廢棄物進(jìn)行集中無(wú)害化處理，對(duì)改善空氣質(zhì)量具有重要的實(shí)踐意義。因風(fēng)能、太陽(yáng)能及煤等集中利用(發(fā)電)所產(chǎn)生的能量具有間斷、地域限制的約束，需要能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)移裝置方可服務(wù)于人類(lèi)生產(chǎn)與生活活動(dòng)中，現(xiàn)階段儲(chǔ)能型鋰離子電池在能量存儲(chǔ)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

為降低傳統(tǒng)燃油汽車(chē)對(duì)大氣污染的加劇，近年來(lái)各國(guó)政府加大對(duì)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)化的財(cái)政支持力度，搭載有綠色環(huán)保型鋰離子電池的電動(dòng)汽車(chē)得到了空前的發(fā)展機(jī)遇與發(fā)展速度，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)占有率及保有量逐年提高?，F(xiàn)階段應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的鋰電池一般日歷壽命在8年左右，隨著時(shí)間的推移，早期投放市場(chǎng)的電動(dòng)車(chē)用鋰電池需進(jìn)行專(zhuān)業(yè)維護(hù)及保養(yǎng)，根據(jù)性能衰減情況進(jìn)行分類(lèi)再利用。鋰電池性能的衰減主要是在使用過(guò)程中電解液發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致電池因電解液減少而離子斷路或正極與負(fù)極在循環(huán)過(guò)程中發(fā)生膨脹產(chǎn)生新的空隙，導(dǎo)致鋰離子輸運(yùn)路徑中斷。如何對(duì)這些性能退化的鋰電池進(jìn)行性能修復(fù)及二次梯級(jí)再利用，充分發(fā)揮鋰電池的價(jià)值成為當(dāng)前各國(guó)政府及鋰電廠商的重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，越來(lái)越受到行業(yè)的重視。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種軟包鋰電池二次排氣與補(bǔ)充電解液的方法和設(shè)備，以解決目前投放市場(chǎng)的軟包鋰電池在研發(fā)過(guò)程中忽視了鋰電池在二次利用前對(duì)性能提升所需的設(shè)備，很難對(duì)循環(huán)使用后的電池進(jìn)行低成本性能再生的技術(shù)問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種軟包鋰電池二次排氣與補(bǔ)充電解液的方法，包括如下步驟：

a、預(yù)先將鋁塑膜的邊緣沖切出用于安裝排氣補(bǔ)液管的預(yù)置槽，之后將裸電芯與鋁塑膜進(jìn)行封裝得到電芯，同時(shí)將排氣補(bǔ)液管的一端伸入至鋁塑膜的預(yù)置槽中與電芯內(nèi)部連通，另一端密封形成密封端，其外表面并與鋁塑膜密封；

b、將電芯制成成品后使用至容量衰減后，將排氣補(bǔ)液管的密封端裁切掉后對(duì)容量衰減的電芯進(jìn)行真空排氣；

c、在惰性氣體環(huán)境下通過(guò)排氣補(bǔ)液管將電解液注入經(jīng)過(guò)真空排氣的電芯中；

d、在惰性氣體環(huán)境下將排氣補(bǔ)液管再次進(jìn)行熱封裝后即完成對(duì)容量衰減后電芯的排氣和補(bǔ)液。

進(jìn)一步的，所述步驟b中真空排氣的真空度為-100kpa。

進(jìn)一步的，所述步驟b中在對(duì)電芯進(jìn)行真空排氣的過(guò)程同時(shí)對(duì)電芯進(jìn)行加壓處理。

進(jìn)一步的，所述加壓處理的壓力范圍為0-5T。

進(jìn)一步的，所述步驟c中電解液在振動(dòng)工況下通過(guò)排氣補(bǔ)液管注入電芯中。

進(jìn)一步的，所述振動(dòng)工況的振動(dòng)頻率為1Hz-50Hz，振幅為1mm-3mm。

進(jìn)一步的，所述步驟c和步驟d中惰性氣體的組分為氮?dú)夂?或氬氣，氣體氧含量小于5ppm，水分小于3ppm。

進(jìn)一步的，所述步驟c和步驟d均在溫度為120-180℃的條件下進(jìn)行，所述步驟d中的熱封裝壓力為10-99kpa。

一種軟包鋰電池二次排氣與補(bǔ)充電解液的設(shè)備，包括：

-預(yù)制于電芯鋁塑膜外殼邊緣且一端設(shè)置有密封端的排氣補(bǔ)液管；

-鋁塑膜成型裝置，所述鋁塑膜成型裝置中的上模和下模表面設(shè)置有相互對(duì)應(yīng)的凸起和第一凹槽用于在鋁塑膜的邊緣沖切出安裝排氣補(bǔ)液管的預(yù)置槽；

-鋁塑膜封裝裝置，所述鋁塑膜封裝裝置中的第一上封頭和第一下封頭的表面內(nèi)均設(shè)置有與排氣補(bǔ)液管外輪廓相配合的第二凹槽；

-排氣與補(bǔ)液裝置，所述排氣與補(bǔ)液裝置內(nèi)設(shè)置有用于容納電芯的容置腔，所述容置腔的頂部設(shè)置有電芯增壓板，底部設(shè)置有振動(dòng)部，所述電芯增壓板由高壓氣源驅(qū)動(dòng)，所述振動(dòng)部由振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述容置腔內(nèi)依次設(shè)置有封裝機(jī)構(gòu)、切刀和惰性氣體填充管，所述封裝機(jī)構(gòu)和切刀均由氣缸驅(qū)動(dòng)，所述的惰性氣體填充管與容置腔內(nèi)部連通；

所述的容置腔的側(cè)壁設(shè)置有與電芯鋁塑膜邊緣的排氣補(bǔ)液管相互對(duì)接的排氣補(bǔ)液針管，所述排氣補(bǔ)液針管分別與真空排氣管和電解液注液管連接。

進(jìn)一步的，所述排氣補(bǔ)液管包括相互連接的不銹鋼空心管和塑料空心管，所述塑料空心管的外壁設(shè)置有加強(qiáng)筋。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的軟包鋰電池二次排氣與補(bǔ)充電解液的方法和設(shè)備具有以下優(yōu)勢(shì)：

本發(fā)明所述的方法和設(shè)備可以將在電動(dòng)汽車(chē)上及儲(chǔ)能電站使用后的鋰電池進(jìn)行性能改善及再生，可以將循環(huán)后的軟包鋰電池進(jìn)行無(wú)損性能恢復(fù)，使性能衰減的鋰電池重新達(dá)到二次利用的標(biāo)準(zhǔn)，有效提高了鋰電池的使用周期，降低了產(chǎn)品的平均研發(fā)費(fèi)用，提高企業(yè)生產(chǎn)效益，有力地提高了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，有利于廣泛地在生產(chǎn)中應(yīng)用，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的排氣補(bǔ)液管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的預(yù)置有排氣補(bǔ)液管的電芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的鋁塑膜成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的鋁塑膜封裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述的排氣與補(bǔ)液裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-電芯；2-排氣補(bǔ)液管；21-不銹鋼空心管；22-塑料空心管；23-密封端；24-加強(qiáng)筋；31-上模；32-下模；33-凸起；34-第一凹槽；41-上封頭；42-下封頭；43-第二凹槽；50-容置腔；51-電芯增壓板；52-振動(dòng)部；53-封裝機(jī)構(gòu)；54-切刀；55-惰性氣體填充管；56-排氣補(bǔ)液針管；57-真空排氣管；58-電解液注液管；59-氣動(dòng)三通閥。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過(guò)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

一種軟包鋰電池二次排氣與補(bǔ)充電解液的方法，包括如下步驟：

a、預(yù)先將鋁塑膜的邊緣(除了連接有極片一邊的其他三邊均可)沖切出用于安裝排氣補(bǔ)液管的預(yù)置槽，預(yù)置槽的寬度在50μm至2mm之間，之后將裸電芯與鋁塑膜放入鋁塑膜成型裝置中進(jìn)行封裝得到包裹有鋁塑膜的電芯，在封裝的同時(shí)將排氣補(bǔ)液管的一端伸入至鋁塑膜的預(yù)置槽中與電芯內(nèi)部連通，另一端采用密封膠密封形成密封端，并將排氣補(bǔ)液管的外表面與鋁塑膜密封，防止在電池使用的過(guò)程中漏液或進(jìn)氣；

優(yōu)選地，電芯熱封后將排氣補(bǔ)液管采用膠帶貼至封印直角處，防止影響其他工序的進(jìn)行；

b、將電芯經(jīng)過(guò)其他化成及分容等工序完成制備出廠使用，電池經(jīng)過(guò)一定的充放電循環(huán)后，容量衰減，性能無(wú)法滿(mǎn)足相應(yīng)使用工況，將排氣補(bǔ)液管的密封端裁切掉后對(duì)容量衰減的電芯進(jìn)行真空排氣；

優(yōu)選地，步驟b中真空排氣的真空度為-100kpa。

更優(yōu)選地，步驟b中在對(duì)電芯進(jìn)行真空排氣的過(guò)程同時(shí)對(duì)電芯進(jìn)行加壓處理，加壓處理的壓力范圍為0-5T。

c、在惰性氣體環(huán)境下通過(guò)排氣補(bǔ)液管將電解液注入經(jīng)過(guò)真空排氣的電芯中；

優(yōu)選地，步驟c中電解液在振動(dòng)工況下通過(guò)排氣補(bǔ)液管注入電芯中，振動(dòng)工況的振動(dòng)頻率為1Hz-50Hz，振幅為1mm-3mm。振動(dòng)可增強(qiáng)電解液在電芯內(nèi)部的流動(dòng)及浸潤(rùn)效果。

d、在惰性氣體環(huán)境下將排氣補(bǔ)液管再次進(jìn)行熱封裝后即完成對(duì)容量衰減后電芯的排氣和補(bǔ)液。

優(yōu)選地，步驟c和步驟d中惰性氣體的組分為氮?dú)夂?或氬氣，氣體氧含量小于5ppm，水分小于3ppm。步驟c和步驟d均在溫度為120-180℃的條件下進(jìn)行，所述步驟d中的熱封裝壓力為10-99kpa。

如圖1-5所示，一種軟包鋰電池二次排氣與補(bǔ)充電解液的設(shè)備，包括排氣補(bǔ)液管2、鋁塑膜成型裝置、鋁塑膜封裝裝置和排氣與補(bǔ)液裝置；

如圖1和圖2所示，排氣補(bǔ)液管2預(yù)制于電芯1鋁塑膜外殼邊緣且一端設(shè)置有密封端23，排氣補(bǔ)液管2包括相互連接的不銹鋼空心管21和塑料空心管22，塑料空心管22的外壁設(shè)置有加強(qiáng)筋24，加強(qiáng)筋24的設(shè)置可防止排氣補(bǔ)液管1收縮。加強(qiáng)筋24寬度為1mm至5mm，加強(qiáng)筋間距為5mm至8mm，不銹鋼空心管21的管徑在50μm至2mm之間，長(zhǎng)度在3mm至8mm之間，根據(jù)電芯1邊緣的寬度進(jìn)行調(diào)整。

如圖3所示，鋁塑膜成型裝置中的上模31和下模32表面設(shè)置有相互對(duì)應(yīng)的凸起33和第一凹槽34用于在鋁塑膜的邊緣沖切出安裝排氣補(bǔ)液管2的預(yù)置槽；

如圖4所示，鋁塑膜封裝裝置中的上封頭41和下封頭42的表面內(nèi)均設(shè)置有與排氣補(bǔ)液管2外輪廓相配合的第二凹槽43；

如圖5所示，排氣與補(bǔ)液裝置內(nèi)設(shè)置有用于容納電芯的容置腔50，所述容置腔50的頂部設(shè)置有電芯增壓板51，底部設(shè)置有振動(dòng)部52，電芯增壓板51由高壓氣源驅(qū)動(dòng)，振動(dòng)部52由振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，振動(dòng)電機(jī)采用220V電壓。容置腔50內(nèi)依次設(shè)置有封裝機(jī)構(gòu)53、切刀54和惰性氣體填充管55，封裝機(jī)構(gòu)52和切刀54均由氣缸驅(qū)動(dòng)，惰性氣體填充管55與容置腔50內(nèi)部連通；

容置腔50的側(cè)壁設(shè)置有與電芯1鋁塑膜邊緣的排氣補(bǔ)液管2相互對(duì)接的排氣補(bǔ)液針管56，排氣補(bǔ)液針管56分別與真空排氣管57和電解液注液管58連接，連接處設(shè)置有氣動(dòng)三通閥59，抽真空排氣結(jié)束后，高壓氣源驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)三通閥59切換至電解液注液管58，開(kāi)始補(bǔ)充電解液。電解液注液管58的材質(zhì)可采用不銹鋼材質(zhì)，管徑在80μm至2.1mm之間，管長(zhǎng)在5mm至3cm之間。

該設(shè)備的工作過(guò)程為：在軟包電芯1制備過(guò)程中，采用鋁塑膜成型模具，將鋁塑膜邊緣沖切成可放置排氣補(bǔ)液管2的預(yù)置槽，在封裝時(shí)，將裸電芯放入沖切好的鋁塑膜中，然后放在鋁塑膜封裝裝置中，放入一端采用密封膠密封的排氣補(bǔ)液管2，然后蓋上上層鋁塑膜，電芯1邊緣熱封后將排氣補(bǔ)液管2采用膠帶貼至封印直角處，經(jīng)過(guò)其他化成及分容等工序完成制備出廠使用，電池經(jīng)過(guò)一定的充放電循環(huán)后，容量衰減，性能無(wú)法滿(mǎn)足相應(yīng)使用工況。將容量衰減的電芯1邊緣的的膠帶撕下，放入排氣與補(bǔ)液裝置內(nèi)，通過(guò)惰性氣體填充管55向容置腔50內(nèi)填充惰性氣體，將排氣補(bǔ)液管2的密封端23通過(guò)切刀切斷，之后通過(guò)機(jī)械手等輔助裝置將排氣補(bǔ)液管2與排氣補(bǔ)液針管56連接，電芯1內(nèi)通過(guò)真空排氣管57將其內(nèi)部抽真空，同時(shí)利用電芯增壓板51對(duì)電芯1進(jìn)行加壓加速其內(nèi)部的氣體排出，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)部52工作，將一定質(zhì)量的電解液在振動(dòng)工況下流經(jīng)電解液注液管58、排氣補(bǔ)液針管56、排氣補(bǔ)液管2注入循環(huán)后的電芯中，然后在惰性氣體環(huán)境下利用封裝機(jī)構(gòu)53將排氣補(bǔ)液管2再次熱封，完成循環(huán)后的電芯排氣補(bǔ)液作業(yè)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。