1.本发明涉及电池制备技术领域，尤其涉及一种电池化成装置及电池化成方法。
背景技术：2.锂离子电池因具有能量密度高，循环寿命长，工作温度范围宽，自放电率小，工作电压平台稳定，无记忆效应及清洁无污染等优点被广泛应用于电动汽车、电子、储能等领域，具有广袤的应用前景及市场需求量。
3.锂离子电池是一个复杂的体系，包含了正极、负极、隔膜、电解液、集流体和粘结剂、导电剂等，涉及的反应包括正负极的电化学反应、锂离子传导和电子传导，以及热量的扩散等。锂电池的生产工艺流程较长，生产过程中涉及有50多道工序。
4.锂电池封装完毕后，可进入化成工序(化成工序也是影响电池性能最重要工序之一)。所谓化成指给一定的电流，使得锂电池正负极活性物质被激发，最后使电池具有放电能力的电化学过程。影响化成的因素条件有化成电流、soc、老化时间及温度，还需要考虑电池材料体系和产能要求。化成不是仅简单的充放电，而是衡量对电池性能的影响。需要做大量的研究和验证，与电池进行匹配。
5.在锂离子电池制造工艺过程中，化成是决定锂离子电池性能至关重要的一步。锂离子电池在经过注液及高温静置浸润后，化成时，电池内部发生化学反应，导致电池内部电解液减少。当电解液总量难以满足要求时，直接影响电池的电性能及循环性能。
技术实现要素：6.本发明提供一种电池化成装置及电池化成方法，用以解决现有技术中由于化学反应等原因导致的电池内部电解液减少的缺陷，实现减少电解液的损失量，保证化成时电解液浸润充分，提高电池化成时sei形成良率，同时减少化成后常温静置时。
7.本发明提供一种电池化成方法，包括：所述化成方法包括恒流阶段，在所述恒流阶段内，依据气体产生的速度将所述恒流阶段划分为至少两个阶段，至少两个所述阶段中包括第一阶段和第二阶段，所述第二阶段发生在所述第一阶段之后，所述第二阶段为高速产气阶段，在所述第一阶段内气体产生的速度小于在所述第二阶段内气体产生的速度，所述第二阶段和/或所述第二阶段以后的阶段对电池进行补液。
8.根据本发明提供的电池化成方法，所述第一阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为低负压状态，
9.所述第二阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为高负压状态，所述第一阶段的负压绝对值小于所述第二阶段负压绝对值。
10.根据本发明提供的电池化成方法，依据气体产生的速度，所述恒流阶段还包括第三阶段，所述第三阶段发生在所述第二阶段之后，所述第二阶段内气体产生的速度大于所述第三阶段内气体产生的速度，第三阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为低负压状态，所述第三阶段的负压绝对值小于所述第二阶段负压绝对值。
11.根据本发明提供的电池化成方法，所述第一阶段负压值的绝对值的范围35-45mpa，所述第二阶段负压值的绝对值的范围为75-85mpa，所述第三阶段的负压值的绝对值的范围为35-45mpa。
12.根据本发明提供的电池化成方法，还包括恒压阶段，所述恒压阶段在所述恒流阶段之后，在所述恒压阶段内，进行补液。
13.根据本发明提供的电池化成方法，对所述电池补液时，补液量为电池内电解液总量的5％-10％。
14.根据本发明提供的电池化成方法，电池化成装置用于电池化成且包括注液泵、液路切换阀和并联设置的多个补液支路，所述液路切换阀适于控制每个所述补液支路的通断，所述注液泵用于将电解液泵入对应的所述补液支路内。
15.根据本发明提供的电池化成方法，在对所述电池补液时，向每条所述补液支路内输送的电解液的量相同。
16.根据本发明提供的电池化成方法，当补液次数为多次时，每次的补液量均相同。
17.根据本发明提供的电池化成方法，在电池化成的过程中，补液量的总和不超过电池内电解液总量的15％。
18.本发明还提供一种电池化成装置，所述电池化成装置适于应用如上所述的电池化成方法，所述电池化成装置包括：
19.注液装置，所述注液装置内具有注液腔，所述注液腔内电解液适于流向电池内部；
20.补液支路，所述补液支路与所述注液腔连通，用于向所述注液腔内补液；
21.注液泵，所述注液泵用于将电解液泵入对应的所述补液支路内。
22.根据本发明提供的电池化成装置，还包括：液路切换阀，所述液路切换阀适于控制所述补液支路的通断。
23.根据本发明提供的电池化成装置，还包括：负压管路，所述负压管路与所述注液腔连通，用于对所述注液腔抽真空。
24.根据本发明提供的电池化成装置，还包括：负压吸嘴，所述注液装置通过所述负压吸嘴与所述电池连接。
25.根据本发明提供的电池化成装置，所述补液支路为多条，多条所述补液支路并联设置。
26.根据本发明实施例的电池化成方法，将恒流阶段分为至少两个阶段，并对电池内部进行补液，电解液更容易流向电池内，从而可以提升补液效率，由此可以提升化成时电解液浸润充分性，提高电池化成时sei形成良率。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明提供的电池化成装置的结构示意图；
29.图2是本发明提供的注液装置与电池配合的结构示意图；
30.图3是本发明提供的注液装置的结构示意图；
31.附图标记：
32.100：电池化成装置；200：电池；
33.110：注液装置；
34.120：注液泵；130：液路切换阀；140：补液支路；
35.150：负压管路；160：负压吸嘴。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.下面结合图1至图3描述本发明实施例的电池化成方法及电池化成装置100。需要说明的是，化成是通过第一次充电使电芯激活，在此过程中负极表面生成有效钝化膜(sei膜)，以实现电池200的“初始化”。电池200在生产的过程中，电池化成方法可以在电池化成装置100内进行；电池200在化成反应过程中，电池200内部有气体产生。在化成反应过程中，化成方法包括恒流阶段，在恒流阶段内，依据气体产生的速度将所述恒流阶段划分为至少两个阶段，至少两个阶段中包括第一阶段和第二阶段，第二阶段发生在第一阶段之后，第二阶段为高速产气阶段，在第一阶段内气体产生的速度小于在第二阶段内气体产生的速度，第二阶段和/或第二阶段以后的阶段对电池进行补液。
38.这里需要说明的是，电池的化成反应过程中的恒流阶段，一般情况下，气体产生量与时间之间的关系，大致呈正弦曲线。基于气体产生量与时间之间的关系可以将化成反应的过程划分为多个阶段，例如，化成反应过程中的多个阶段可以分为第一阶段和第二阶段，其中第一阶段为低负压阶段，气体产生的速度可以为v1；第二阶段为高负压阶段，气体产生的速度可以为v2，其中，v2≥v1。
39.根据本发明实施例的电池化成方法，将恒流阶段分为至少两个阶段，并对电池内部进行补液，电解液更容易流向电池内，从而可以提升补液效率，由此可以提升化成时电解液浸润充分性，提高电池化成时sei形成良率。
40.根据本发明的一些实施例，第一阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为低负压状态，第二阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为高负压状态，第一阶段的负压绝对值小于第二阶段负压绝对值。由此，在不同的负压状态下，可以加速气体溢出，进而可以缩短化成时间。
41.根据本发明的一些实施例，依据气体产生的速度，恒流阶段还包括第三阶段，第三阶段发生在第二阶段之后，第二阶段内气体产生的速度大于第三阶段内气体产生的速度，第三阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为低负压状态，第三阶段的负压绝对值小于第二阶段负压绝对值。由此，可以使补液迅速流入到电池内部，从而可以提升补液的顺畅性。
42.根据本发明的一些实施例，第一阶段负压值的绝对值的范围35-45mpa，第二阶段负压值的绝对值的范围为75-85mpa，第三阶段的负压值的绝对值的范围为35-45mpa。
43.在化成反应中，电池化成方法还包括恒压阶段，所述恒压阶段在所述恒流阶段之
后，在恒压阶段内，进行补液。由此，可以对电池内部进行再次补液，电解液更容易流向电池内，从而可以提升补液效率，由此可以提升化成时电解液浸润充分性，提高电池化成时sei形成良率。
44.根据本发明的一些实施例，对电池补液时，补液量为电池内电解液总量的。需要说明的是，在化成反应的第二阶段，进行第一次补液的步骤中，第一次补液的补液量为电池200内电解液总量的5％-10％。由此，可以使电池200内具有充足的电解液，可以提升化成时电解液浸润充分性。根据本发明的一些实施例，在第三阶段中，对电池的补液量可以为电池内电解液总量的5％-10％。根据本发明的一些实施例，在恒压阶段，进行补液的步骤中，补液量为电池200内电解液总量的5％-10％，由此可以保证电池内电解液的量充足。
45.如图1-图3所示，根据本发明实施例的电池化成装置100，包括：注液装置110、补液支路140、注液泵120和液路切换阀130。
46.具体而言，注液装置110内具有注液腔，注液腔可以起到暂时存储电解液的作用，从而易于使电解液流向电池200内部。需要说明的是，电解液可以先流入到注液腔内，然后再流向电池200内部，由此可以使电解液顺利地流向电池200内部。这里，对电池200的型号不做具体限制，例如，在一些示例中，电池200可以为方形电池200；再如，在另一些示例中，电池200也可以为圆柱电池200。
47.补液支路140与注液腔连通，用于向注液腔内补液，注液泵120用于将电解液泵入对应的补液支路140内，液路切换阀130适于控制补液支路140的通断。这里，注液泵120可以作为驱动电解液流动的动力源。
48.需要说明的是，液路切换阀130通过开启和关闭动作控制补液支路140的通断。例如，当需要向补液支路140内补充电解液时，液路切换阀130打开，此时补液支路140与注液腔连通，补液支路140内的液体可以流向注液腔内；当无需向补液支路140内补充电解液时，液路切换阀130关闭，此时补液支路140与注液腔被阻断，补液支路140内的液体无法流向注液腔。
49.当补液支路140为多个、且多个补液支路140并联设置时，液路切换阀130可以控制对应的补液支路140的通断，这样可以定向控制对应的补液支路140的通断，进而可以对特定的电池200进行补液。此外，通过控制液路切换阀130的工作时间，可以控制补液支路140连通的时间，进而可以控制补液量。
50.由此，通过设置补液支路140，可以对电池200内部进行补液，这样可以减少电解液的损失，保证化成时电解液浸润充分，进而可以提高电池200化成时sei膜形成良率。此外，电池200内电解液的量充足，还可以减少化成后的常温静置时间。进一步地，通过设置液路切换阀130，还可以对控制对应的补液支路140的通断，而且通过控制补液支路140连通的时间，还可以控制补液量，由此方便控制补液量。
51.根据本发明的一些实施例，在每次补液步骤中，向每条补液支路内输送的电解液的量可以相同。这样便于控制补液量，同时也便于控制对每个电池的补液量。当然，在一些实施例中，每个阶段的补液量均相同。由此，可以使电池200内具有充足的电解液，可以提升化成时电解液浸润充分性。
52.当然，为了提升补液效率，根据本发明的一些实施例，在每个阶段中的补液量的总和不超过电池内电解液总量的15％。例如，第一次补液的补液量和第二次补液的补液量的
总和不超过电池200内电解液总量的15％。
53.根据本发明的一些实施例，参见图2所示，电池化成装置100还可以包括负压管路150，负压管路150与注液腔连通，用于对注液腔抽真空。需要说明的是，负压管路150可以使注液腔处于负压状态，这样在负压环境下，电池200内部产生的气体更容易逸出，由此不但可以缩短电池200化成时间，而且还可以缩短化成后的常温静置时间。需要说明的是，电池200的化成反应过程中，在低负压阶段，注液腔内的压强为p1，在高负压阶段，注液腔内的压强为p2，其中，p2≥p1。这样，化成反应过程中产生的气体可以快速逸出。
54.根据本发明的一些实施例，参见图2所示，电池化成装置100还包括负压吸嘴160，注液装置110通过负压吸嘴160与电池200连接。这样，不但便于将注液装置110与电池200连接，而且还便于在电池200内部和注液装置110内部形成负压环形，由此可以加速气体逸出。
55.根据本发明实施例的电池化成方法，基于电池化成反应中气体产生速度，将化成反应划分为至少两个阶段，在每个阶段中均进行补液。
56.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.一种电池化成方法，其特征在于，所述电池化成方法包括恒流阶段，在所述恒流阶段内，依据气体产生的速度将所述恒流阶段划分为至少两个阶段，至少两个所述阶段中包括第一阶段和第二阶段，所述第二阶段发生在所述第一阶段之后，所述第二阶段为高速产气阶段，在所述第一阶段内气体产生的速度小于在所述第二阶段内气体产生的速度，所述第二阶段和/或所述第二阶段以后的阶段对电池进行补液。2.根据权利要求1所述的电池化成方法，其特征在于，所述第一阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为低负压状态，所述第二阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为高负压状态，所述第一阶段的负压绝对值小于所述第二阶段负压绝对值。3.根据权利要求2所述的电池化成方法，其特征在于，依据气体产生的速度，所述恒流阶段还包括第三阶段，所述第三阶段发生在所述第二阶段之后，所述第二阶段内气体产生的速度大于所述第三阶段内气体产生的速度，所述第三阶段采用抽真空的方式保持电池内腔为低负压状态，所述第三阶段的负压绝对值小于所述第二阶段负压绝对值。4.根据权利要求3所述的电池化成方法，其特征在于，所述第一阶段负压值的绝对值的范围35-45mpa，所述第二阶段负压值的范围为绝对值的75-85mpa，所述第三阶段的负压值的绝对值的范围为35-45mpa。5.根据权利要求1所述的电池化成方法，其特征在于，还包括恒压阶段，所述恒压阶段在所述恒流阶段之后，在所述恒压阶段内，进行补液。6.根据权利要求1-5中任一项所述的电池化成方法，其特征在于，对所述电池补液时，补液量为电池内电解液总量的5％-10％。7.根据权利要求1-5中任一项所述的电池化成方法，其特征在于，电池化成装置用于电池化成且包括注液泵、液路切换阀和并联设置的多个补液支路，所述液路切换阀适于控制每个所述补液支路的通断，所述注液泵用于将电解液泵入对应的所述补液支路内。8.根据权利要求7所述的电池化成方法，其特征在于，在对所述电池补液时，向每条所述补液支路内输送的电解液的量相同。9.根据权利要求1-5中任一项所述的电池化成方法，其特征在于，当补液次数为多次时，每次的补液量均相同。10.根据权利要求1-5中任一项所述的电池化成方法，其特征在于，在电池化成的过程中，补液量的总和不超过电池内电解液总量的15％。11.一种电池化成装置，其特征在于，所述电池化成装置适于应用根据权利要求1-10中任一项所述的电池化成方法，所述电池化成装置包括：注液装置，所述注液装置内具有注液腔，所述注液腔内电解液适于流向电池内部；补液支路，所述补液支路与所述注液腔连通，用于向所述注液腔内补液；注液泵，所述注液泵用于将电解液泵入对应的所述补液支路内。12.根据权利要求11所述的电池化成装置，其特征在于，还包括：液路切换阀，所述液路切换阀适于控制所述补液支路的通断。13.根据权利要求11所述的电池化成装置，其特征在于，还包括：负压管路，所述负压管路与所述注液腔连通，用于对所述注液腔抽真空。14.根据权利要求13所述的电池化成装置，其特征在于，还包括：
负压吸嘴，所述注液装置通过所述负压吸嘴与所述电池连接。15.根据权利要求11所述的电池化成装置，其特征在于，所述补液支路为多条，多条所述补液支路并联设置。
技术总结本发明涉及电池制备技术领域，尤其涉及一种电池化成装置及电池化成方法。化成方法包括恒流阶段，在恒流阶段内，依据气体产生的速度将恒流阶段划分为至少两个阶段，至少两个阶段中包括第一阶段和第二阶段，第二阶段发生在第一阶段之后，第二阶段为高速产气阶段，在第一阶段内气体产生的速度小于在第二阶段内气体产生的速度，第二阶段和/或第二阶段以后的阶段对电池进行补液。根据本发明的电池化成方法，将恒流阶段分为至少两个阶段，并对电池内部进行补液，电解液更容易流向电池内，从而可以提升补液效率，由此可以提升化成时电解液浸润充分性，提高电池化成时SEI形成良率。提高电池化成时SEI形成良率。提高电池化成时SEI形成良率。
技术研发人员：徐鑫 程亚中
受保护的技术使用者：三一技术装备有限公司
技术研发日：2022.07.19
技术公布日：2022/11/1
