CN102814290B - 一种电池电芯的筛选方法及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池电芯的筛选方法及电池，其筛选方法包括：将成品电芯进行充电处理；在电芯的表面包覆PH试纸；对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理；电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯。通过本发明的电池电芯的筛选方法从化成后的电芯中剔除次品电芯，筛选出合格电芯，提高了电池的出货品质，提高了电解液在正负极极片和隔膜内部的渗透、扩散，同时减少正负极极片、隔膜接触介面的微小气泡，降低介面阻抗，改善电芯电性能和延长电芯循环寿命；有利于挑出漏液电芯、胀气电芯、及自放电大的电芯。
Description
技术领域
本发明涉及电池出货检测技术，特别涉及一种电池电芯的筛选方法及电池。
背景技术
随着便携式电子产品的日益普及以及电动工具，电动汽车技术的迅速发展，行业对锂离子电池质量的要求，及对锂离子电池一致性的要求越来高。影响锂离子电池质量最常见的问题有：1、电池在电能储存和充放电循环使用过程中胀气（电池胀气是指电池内部副反应产生气体，造成电池胀气的原因有很多种，常见的有：电池过充、过放、环境温度湿度过高、电芯密封性不好、电芯漏液、电芯内部微短、电芯内部水份含量过多等）；2、电池在充放电使用过程中漏液（电池漏液是指电池外壳有液体浸出或者有电解液气体挥发）；3、电池一致性差，性能不稳定，串并联的电池循环寿命短。这些致命的问题严重影响用户体验，提高锂离子电池的品质，是各锂离子电池生产厂家一直追求的目标，已成为用户要求急需解决的问题。在电芯完成化成工序后，已经形成成品电芯，如何从外观看上去一模一样的成品电芯中，剔除不良电芯，及如何改善电芯性能已成为本领域急需解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电池电芯的筛选方法及电池，能从化成工序后的电芯中剔除不良品，从而提高电池的出货品质。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种电池电芯的筛选方法，其包括以下步骤：
将成品电芯进行充电处理；
在电芯的表面包覆PH试纸；
对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理；
电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯。
所述的电池电芯的筛选方法中，在所述电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯的步骤之后，所述的筛选方法还包括：
将合格电芯放电后，进行充电放电循环处理直到电芯容量恢复；
使合格电芯充电至出货状态。
所述的电池电芯的筛选方法中，所述对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理的步骤具体包括：
将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力；
电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出。
所述的电池电芯的筛选方法中，所述对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理的步骤具体包括：
将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力；
电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出；
电芯被放在常温常压环境中存放第二预设时间。
所述的电池电芯的筛选方法中，所述对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理的步骤具体包括：
将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力；
电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出；
电芯被放在常温常压环境中存放第二预设时间；
将电芯在高温低压箱中存放第三预设时间后取出。
所述的电池电芯的筛选方法中，所述将成品电芯进行充电处理的步骤中，电芯的充电截止电压为4.2～4.4V，充电截止电流为0.01CmA~0.05CmA。
所述的电池电芯的筛选方法中，所述电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯的步骤中，在筛选合格电芯时，将PH试纸有颜色变化、电芯表面不平整或者温度冲击和压力冲击处理后电压变化大的电芯剔除，筛选出合格电芯。
所述的电池电芯的筛选方法中，所述在电芯的表面包覆PH试纸的步骤中，在电芯的表面包覆PH试纸后将电芯放入测试盒中使电芯之间隔开。
所述的电池电芯的筛选方法中，所述预设温度为40℃～75℃，所述预设压力为-0.01Mpa～-0.10Mpa。
所述的电池电芯的筛选方法中，所述第一预设时间为3～7天、所述第二预设时间为1～4天、所述第三预设时间为1～4天。
一种电池，包括电芯，所述电芯采用上述任意一种电池电芯的筛选方法挑选。
相较于现有技术，本发明提供的一种电池电芯的筛选方法及电池，先将成品电芯进行充电处理；在电芯的表面包覆PH试纸后进行温度冲击和压力冲击处理；之后将电芯放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯。通过本发明提供的电池电芯的筛选方法从化成后的电芯中剔除次品电芯，筛选出合格电芯，提高了电池的出货品质，而且还提高了电解液在正负极极片和隔膜内部的渗透、扩散，同时减少正负极极片、隔膜接触介面的微小气泡，降低介面阻抗，改善电芯电性能和延长电芯循环寿命；有利于挑出漏液电芯、胀气电芯、及自放电大（即荷电保持能力差）的电芯。
附图说明
图1为本发明电池电芯的筛选方法流程图。
图2为本发明没有进行高温低压存放的电芯循环寿命图。
图3为本发明第一应用实施例进行高温低压处理后的电芯循环寿命图。
图4为本发明第二应用实施例进行高温低压存放后的电芯循环寿命图。
具体实施方式
本发明提供一种电池电芯的筛选方法及电池，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明实施例提供的电池电芯的筛选方法包括以下步骤：
S100、将成品电芯进行充电处理。
具体实施过程中，在电芯完成化成工序后，形成成品电芯，本实施例可将全部的成品电芯进行充电处理，其充电截止电压为4.2V~4.4V，充电截止电流为0.01CmA~0.05CmA。
S200、在电芯的表面包覆PH试纸。
将上述S100步骤充完电的电芯的表面包覆至少一层PH试纸，由于一次可以处理较多的电芯，可将电芯放置于测试盒中使电芯之间隔开，以便于后续对电芯是否漏电解液进行判断。本实施例中，所述测试盒可采用吸塑盒。
S300、对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理。
具体实施时，温度冲击和压力冲击处理的方式有多种，可以仅进行高温低压处理（其中，温度为40℃～75℃，压力为-0.01Mpa～-0.10Mpa）；也可以在高温低压处理后，进行常温常压存放；还可以先进行高温低压处理，之后进行常温常压存放，再进行高温低压处理，只要能使电芯在不同温度、不同压力环境下至少存放一次即可，本发明对此不做限制。
当仅对电芯进行高温低压处理时，所述步骤S300具体包括：第一步、将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力。其中，所述预设温度为40℃～75℃，所述预设压力为-0.01Mpa～-0.10Mpa。第二步、电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出。所述第一预设时间为3～7天。
当对电芯进行高温低压处理后，进行常温常压存放时，所述步骤S300具体包括：第一步、将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力；其中，所述预设温度为40℃～75℃，所述预设压力为-0.01Mpa～-0.10Mpa。第二步、电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出。第三步、电芯被放在常温常压环境中存放第二预设时间。其中，第一预设时间为3～7天、所述第二预设时间为1～4天。
当对电芯先进行高温低压处理，之后进行常温常压处理，再进行高温低压处理时，所述步骤S300具体包括：第一步、将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力；其中，所述预设温度为40℃～75℃，所述预设压力为-0.01Mpa～-0.10Mpa。第二步、电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出。第三步、电芯被放在常温常压环境中存放第二预设时间。第四步、将电芯在高温低压箱中存放第三预设时间后取出。其中，第一预设时间为3～7天、所述第二预设时间为1～4天、所述第三预设时间为1～4天。
经过上述三种方式的高温低压处理后，电芯内部的电解液可以更好地渗透和扩散到正负极极片微孔和隔膜微孔中，同时减少了正负极极片、隔膜接触介面的微小气泡，降低了介面阻抗，改善了电芯电性能和延长电芯循环寿命。
S400、电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯。
经过步骤S300处理后的电芯，在常温常压环境中存放，直到电芯表面温度接近常温时，剔除次品电芯，筛选出合格电芯。在剔除次品电芯时，可同时观察电芯表面的PH试纸和电芯外表平整性，如果PH试纸在一定范围内出现颜色变化，则可判定电芯某个点漏电解液，将漏液电芯剔除（因为电解液一般呈酸性，如果电芯漏电解液，PH试纸的颜色会发生变化）。如果电芯外表不平整，手指轻按电芯表面有凹点，则可判定电芯胀气，将胀气电芯剔除。另外，还可比较电芯存放前后的电压变化，如果电压降变化比较大，则可判定该电芯存在缺陷导致自放电大、荷电保持能力比较弱，判定电压差大小可以使用正态分布分析方法，剔除正态分布中3δ外的电芯。通过这三种方式筛选，使电芯一致性得到大大提高。
经过上述筛选方式便可剔除次品电芯，经过上述四个步骤之后得到的是半成品电芯，一般还不能直接出货，因此在步骤S400之后，所述的筛选方法还包括：
S500、将合格电芯放电后，进行充电放电循环处理直到电芯容量恢复。
本发明实施例中，将合格的电芯放电至2.5V～3.0V后，再充电放电循环至少一次，一般充电放电循环三次效果最佳，使电芯容量得到恢复。其中，在充电时充电截止电压为4.2V～4.4V。
S600、将合格电芯充电至出货状态。
经过上述方法筛选后，剔除了次品电芯保证了产品的一致性和稳定性，以下举两个应用实施例，对本发明的技术方案及其技术效果进行详细说明：
第一应用实施例
电芯完成化成工序后，使电芯充电至4.2V，将充完电的电芯包覆一层PH试纸放置在吸塑盒中，然后进行高温低压处理，存放条件为：温度：45℃，气压：－0.10Mpa，在这种高温低压环境下放置3天后取出进行电压、外观检测，然后使电芯容量恢复至出货状态。
其测试结果如下：
电压：存放前后电芯的电压平均下降0.005V，超过±3σ的范围属于自放电大的电池，不合格比率占1.5%。
电芯容量：存放前后的容量恢复几乎没有变化。
外观不良：包括胀气、漏液电芯的不合格产品占0.1%。
通过以上不良品的挑出，使电池的一致性和稳定性得到了保证，该批电芯出货了半年，没有客户投诉有胀气、漏液等不合格现象。
通过该第一应用实施例的处理方案同时可以改善电芯循环性能，延长电芯循环寿命，具体数据见图2和图3。其中，没有进行高温低压存放的电芯循环寿命见图2，图2所示：1C（1C是一种放电速率，表示放电快慢的一种量度，所用容量1小时放电完毕称为1C放电）循环250周后，循环性能急剧下降，整个电芯的循环寿命只有300周。图3所示：1C循环300周后，循环性能才急剧下降，整个电芯的循环寿命达到400周。此数据对比图2存放前的电芯循环性能有明显的改善。
第二应用实施例
电芯完成化成工序后，使电芯充电至4.2V，将充完电的电芯包覆一层PH试纸放置在吸塑盒中，然后进行高温低压存放，存放条件为：温度：55℃，气压：－0.10Mpa，在这种高温低压环境下放置3天后取出常温常压放置2天，再以相同的条件在高温低压环境下放置2天后，取出电芯进行电压、外观检测，然后使容量恢复至出货状态。
其测试结果如下：
电压：存放前后的电压降平均0.010V，超过±3σ的范围属于自放电大的电池，不合格比率占2.5%
电芯容量：存放前后的容量恢复相差约1%，极片表面SEI膜更稳定。
外观不良：包括胀气、漏液电池的不合格产品占0.1%。
以上数据显示，该种高温低压环境冲击下，可挑出的电芯不合格比例增大，保证了出货电芯不胀气、不漏液、不降低电压。该第二应用实施例的处理方案，电芯的循环寿命见图4，比图2存放前的电芯循环性能有明显的改善。进行该方案高温低压存放7天后的电芯循环寿命见图4所示：1C循环340周后，循环性能才急剧下降，整个电芯的循环寿命达到400周。此数据对比图2存放前的电芯循环性能有明显的改善。
本发明实施例还对应提供一种电池，该电池为锂电池其包括电芯，所述电芯采用上述的电池电芯的筛选方法挑选，从而提高电池出货的品质。
综上所述，通过本发明提供的电池电芯的筛选方法从化成后的电芯中剔除次品电芯，筛选出合格电芯，提高了电池的出货品质，而且还提高了电解液在正负极极片和隔膜内部的渗透、扩散，同时减少正负极极片、隔膜接触介面的微小气泡，降低介面阻抗，改善电芯电性能和延长电芯循环寿命；有利于挑出漏液电芯、胀气电芯；有利于挑出自放电大的电芯。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (11)
1.一种电池电芯的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
将成品电芯进行充电处理；
在电芯的表面包覆PH试纸；
对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理；
电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯。
2.根据权利要求1所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，在所述电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯的步骤之后，所述的筛选方法还包括：
将合格电芯放电后，进行充电放电循环处理直到电芯容量恢复；
使合格电芯充电至出货状态。
3.根据权利要求1所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，所述对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理的步骤具体包括：
将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力；
电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出。
4.根据权利要求1所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，所述对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理的步骤具体包括：
将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力；
电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出；
电芯被放在常温常压环境中存放第二预设时间。
5.根据权利要求1所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，所述对包覆有PH试纸的电芯进行温度冲击和压力冲击处理的步骤具体包括：
将包覆有PH试纸的电芯放入高温低压箱中，并使高温低压箱调节至预设温度和预设压力；
电芯在高温低压箱中存放第一预设时间后取出；
电芯被放在常温常压环境中存放第二预设时间；
将电芯在高温低压箱中存放第三预设时间后取出。
6.根据权利要求1所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，所述将成品电芯进行充电处理的步骤中，电芯的充电截止电压为4.2～4.4V，充电截止电流为0.01CmA~0.05CmA。
7.根据权利要求1所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，所述电芯被放置在常温常压环境中，在电芯温度为常温时，筛选出合格电芯的步骤中，在筛选合格电芯时，将PH试纸有颜色变化、电芯表面不平整或者温度冲击和压力冲击处理后电压变化大的电芯剔除，筛选出合格电芯。
8.根据权利要求1所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，所述在电芯的表面包覆PH试纸的步骤中，在电芯的表面包覆PH试纸后将电芯放入测试盒中使电芯之间隔开。
9.根据权利要求3或4或5所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，所述预设温度为40℃～75℃，所述预设压力为-0.01Mpa～-0.10Mpa。
10.根据权利要求5所述的电池电芯的筛选方法，其特征在于，所述第一预设时间为3～7天、所述第二预设时间为1～4天、所述第三预设时间为1～4天。
11.一种电池，包括电芯，其特征在于，所述电芯采用权利要求1至10中任一所述的电池电芯的筛选方法挑选。
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