CN207800791U - 一种软包电池化成装置 - Google Patents

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武兆辉
邵泽超
王建涛
庞静
李翔
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Abstract

本实用新型提出一种软包电池化成装置，包括恒温箱体、机械加压夹具、阶段性抽气装置，所述机械加压夹具包括多个平行设置的加压板，以及设置在第一个和最后一个加压板外侧的加压装置；所述机械加压夹具设置在恒温箱体内，加压板垂直于恒温箱体的底；所述阶段性抽气装置包括导气管和真空泵，导气管的一端位于加压板的上方，导气管的另一端连接于位于恒温箱体外的真空泵。本实用新型提供的软包装锂离子电池的化成装置，可以为化成过程提供一个恒定的温度环境，及时排出化成阶段所产生的气体，避免电解液的流失和电解液中溶剂的挥发，同时确保电池在化成阶段正负极的均匀接触。

Description

一种软包电池化成装置
技术领域
本实用新型属于电池生产领域，具体涉及一种用于电池化成的装置。
背景技术
随着锂离子电池在新能源电动汽车领域的应用，对离子电池能量密度的需求不断增加。因此高比容量的正负极材料不断的应用在高比能锂离子电池中。如正极高镍材料(NCM、NCA)、富锂锰基固溶体材料等，负极硅碳负极材料等。
软包装锂离子电池在化成初期SEI形成阶段会有气体产生，对于高电压软包装锂离子电池在电压高于4.4V时的活化阶段也有气体产生。这些气体如果残留在锂离子电池中会影响正负极之间的接触，影响电池的容量、效率等电化学性能。尤其在使用充放电过程中体积变化较大的硅基负极时，所产生的气体会导致硅基负极在软包装锂离子电池中发生较大的形变，对电池电化学性能的影响更为严重。目前主要是通过在化成阶段对软包装锂离子电池施加外压或者内部施加负压的方式来解决软包装锂离子电池在化成阶段产气的问题。
专利CN102637904公开了一种加压型软包装锂离子电池化成设备，这种设备可以在化成过程中用层叠的方式对电池主体平行施加压力，可以一定程度上促进化成阶段产气的排出，同时对电极结构变化不大的电池有一定的整形作用；但是对于电极结构变化较大(如硅基负极)的电池，无法彻底将电池中电极之间的气体彻底排出，这将会导致电极发生一定程度的褶皱，严重影响了电池的性能。
专利CN101887994公开了一种锂离子电池真空化成装置，在电池化成阶段对电池施加一个内部负压，使化成阶段产生的气体能够及时排出。但是此装置在长时间抽真空的过程中会使电解液中的溶剂挥发，造成电解液中的成分发生变化。
此外，将锂离子电池在一定的温度下进行化成，可以提高锂离子在正负极材料中的扩散能力，有利于稳定SEI的形成。
实用新型内容
针对本领域的不足之处，本实用新型的目的是提供一种包括恒温箱体、机械加压夹具、阶段性抽气装置的软包电池化成装置，从而提高电池的电化学性能。
实现本实用新型目的具体技术方案为：
一种软包电池化成装置，包括恒温箱体、机械加压夹具、阶段性抽气装置，
所述机械加压夹具包括多个平行设置的加压板，以及设置在第一个和最后一个加压板外侧的加压装置；所述机械加压夹具设置在恒温箱体内，加压板垂直于恒温箱体的底，
所述阶段性抽气装置包括导气管和真空泵，导气管的一端位于加压板的上方，导气管的另一端连接于位于恒温箱体外的真空泵。
其中，所述恒温箱体包括外层的金属层和内层的保温层，在恒温箱体外壁上设置有温控面板。
进一步地，所述加压板为不锈钢板、铝合金板或电木板，加压板下面连接有滚轮，滚轮置于水平方向布置的滑轨中，加压板的数量为2-20个；加压装置的压力源为机械压、油压或气压。
所述加压板可拆卸且在水平方向上可自由移动。
其中，所述加压板为矩形板，板的长和宽互相独立地为5cm-30cm。
更进一步地，所述导气管包括硬质的导气支管和软橡胶管，在恒温箱体内设置多个用于连接软包电池的硬质的导气支管，各硬质的导气支管连接至一根软橡胶管，所述软橡胶管延伸至恒温箱体外，位于恒温箱体外的管段上设置有阀门旋钮。
其中，所述硬质的导气支管的材质为PTFE或不锈钢；导气支管和软橡胶管的内径互相独地为0.5～9mm。
本装置化成的软包电池，系软包装锂离子电池，所述软包装锂离子电池包括电芯和电芯外部的铝塑膜包装袋、铝塑膜缓冲气袋、以及与铝塑膜缓冲气袋相连接的连接有阀门旋钮的导气/注液管几个部份。所述铝塑膜缓冲气袋的长度为1～10cm，所述导气/注液管为刚性树脂类材料，如PTFE等；所述阀门旋钮为耐电解液腐蚀材料，如PTFE材质、不锈钢材质等。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供了一种软包装锂离子电池的化成装置，可以为化成过程提供一个恒定的温度环境，及时排出化成阶段所产生的气体，避免电解液的流失和电解液中溶剂的挥发，同时确保电池在化成阶段正负极的均匀接触。即使对化成阶段电极结构变化较大的电极，如硅基负极，也能够保持电极结构的平整，防止其发生褶皱现象。
附图说明
图1为本实用新型所提供的软包装锂离子电池化成装置简图。
图2为软包电池结构示意图。
图中，1.恒温箱体，2.温控开关，3，控温旋钮，4.加压板，5.滑轨，6.滚轮，7.软包电池，701.电芯，702.铝塑膜缓冲气袋，8.导气管，9.阀门旋钮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过管道间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
参见图1，一种软包电池化成装置，包括恒温箱体1、机械加压夹具、阶段性抽气装置，
所述机械加压夹具包括多个平行设置的加压板4，以及设置在第一个和最后一个加压板外侧的加压装置；所述机械加压夹具设置在恒温箱体1内，加压板4垂直于恒温箱体的底；
所述阶段性抽气装置包括导气管和真空泵，导气管的一端位于加压板的上方，导气管的另一端连接于位于恒温箱体外的真空泵。
所述恒温箱体包括外层的金属层和内层的保温层，在恒温箱体外壁上设置有温控面板，控温面板上设置温控开关2和控温旋钮3，控温的范围为25℃～100℃。
加压板的长和宽均比所需化成电池内部电芯的长和宽大0.5-5cm，加压板下面有滚轮，水平方向上可在滑轨中自由移动，加压装置的压力源为气压。本实施例设置了3个不锈钢加压板，供两个软包电池7同时化成。参见图2，软包电池7包括电芯701和电芯外部的铝塑膜包装袋、铝塑膜缓冲气袋702、以及与铝塑膜缓冲气袋相连接的设置有阀门旋钮9的导气/注液管几个部份。所述铝塑膜缓冲气袋的长度为10cm，所述导气/注液管为刚性树脂类材料，如PTFE；所述阀门旋钮为耐电解液腐蚀的PTFE材质。
加压板的长和宽均比所需化成电池的长和宽大0.5-5cm，具体在本实施例中，所述加压板为矩形板，板的长宽为23×16cm。
所述导气管包括软橡胶管和硬质导气支管，软橡胶管内径为3mm，导气支管内径2.8mm。导气管位于恒温箱体内的管段分为多个用于连接软包电池的硬质导气支管。各导气支管连接至一根总的软橡胶管。导气支管、导气管位于恒温箱体外的管段上均设置有阀门旋钮9，所述阀门旋钮的材质为PTFE。硬质导气支管的材质为PTFE。
实施例2
针对不同型号的软包电池，加压板的大小可进行调整。本实施例中，控温箱体内设置7个不锈钢加压板，供6个软包电池同时化成。对于尺寸为10×6cm的软包电池，选用长宽为12×8cm的电木加压板。
其他设置同实施例1。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种软包电池化成装置，其特征在于，包括恒温箱体、机械加压夹具、阶段性抽气装置，
所述机械加压夹具包括多个平行设置的加压板，以及设置在第一个和最后一个加压板外侧的加压装置；所述机械加压夹具设置在恒温箱体内，加压板垂直于恒温箱体的底；
所述阶段性抽气装置包括导气管和真空泵，导气管的一端位于加压板的上方，导气管的另一端连接于位于恒温箱体外的真空泵。
2.根据权利要求1所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述恒温箱体包括外层的金属层和内层的保温层，在恒温箱体外壁上设置有温控面板。
3.根据权利要求1所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述加压板为不锈钢板、铝合金板或电木板，加压板下面连接有滚轮，滚轮置于水平方向布置的滑轨中，加压板的数量为2-20个；加压装置的压力源为机械压、油压或气压。
4.根据权利要求1所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述加压板为矩形板，板的长和宽互相独立地为5cm-30cm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述导气管包括硬质的导气支管和软橡胶管，在恒温箱体内设置多个用于连接软包电池的硬质的导气支管，各硬质的导气支管连接至一根软橡胶管，所述软橡胶管延伸至恒温箱体外，位于恒温箱体外的管段上设置有阀门旋钮。
6.根据权利要求5所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述硬质的导气支管的材质为PTFE或不锈钢；导气支管和软橡胶管的内径互相独地为0.5-9mm。
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