一种胀气失效软包电芯的容量恢复方法与流程

1.本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种胀气失效软包电芯的容量恢复方法。


背景技术：

2.随着储能市场的兴起，而储能电池中常使用锂离子电池，由于制程工艺、充电策略、高温使用等，造成现有的锂离子电池后期容易产生胀气失效现象，尤其是在满电状态发生，可能引发容量快速衰减、热失控等安全问题，因此如何解决锂离子电池产气鼓胀风险问题，恢复电池容量，确保锂离子动力电池的安全使用成为行业研究的热点之一。
3.公开号为cn114024048a的专利公开了锂离子电池负极析锂的恢复方法，该恢复方法可将负极析出的锂单质进行逆向恢复，可用于锂离子电池单体或电池组(包)不合理使用造成的析锂状态进行恢复从而恢复部分容量。
4.公开号为cn109686913a的专利公开了一种锂电池补液装置及补液方法，该方法将电池与补液装置放置在真空箱中，对真空箱进行抽气，保持真空环境直至补液容器内电解液的液面不再发生变化，完成电池补液，抽气的时候，其能将电池排出的气体抽走，且促进电池内部的气体排出，避免电池内部存在气体。
5.上述现有技术，主要针对新鲜电池补液，无法对鼓胀产气电芯进行容量恢复。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种快速、准确、可靠的胀气失效软包电芯的容量恢复方法。
7.为了实现创新本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种胀气失效软包电芯的容量恢复方法，包括如下步骤：
8.s1.对胀气失效软包电芯进行容量检测，再放电至空电状态；
9.s2.对胀气处进行穿刺排气处理；
10.s3.通过穿刺孔处对电芯进行补液随后将穿刺处密封；
11.s4.电芯抽真空处理；
12.s5.电芯高温静置后充满电，完成修复。
13.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，在步骤s1中，以小倍率放电至截止电压。
14.小倍率放电具有更好的热稳定性和化学稳定性，尤其在电池已处于胀气状态下，更加安全。
15.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，以0.01c～0.1c倍率恒流放电。
16.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，在步骤s2中，使用一次性负压抽气管对胀气处进行穿刺排气处理。
17.一次性负压抽气管使用成本低，便于将电芯中的气体顺利吸出，促进界面贴合，同
时一次性负压抽气管可收集气体便于转移和测试，操作方便，避免污染环境。
18.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，在步骤s3中，使用一次性注射器进行补液，使用ab胶对穿刺针孔处进行密封。
19.无需再使用注液设备进行，直接从原有的抽气孔即可进行注液，操作简便，避免电池破坏，降低成本，且可以快速、准确、可靠的进行精准补液，促进容量恢复。密封穿刺针孔可避免电解液接触空气失效，且通过ab胶密封，方式简易可行，成本较低。
20.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，在步骤s3中，按电芯总注液量的10％～20％进行补液。
21.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，在步骤s4之后还包括下述步骤：s4-1：对电芯两侧施加夹紧力增加界面贴合。
22.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，在步骤s4-1中，在电芯两侧装上钢性夹板并施加500～2000kg夹紧力。
23.夹紧电芯有利于促进界面贴合及电解液浸润效果，，当然，夹紧力不可太大，避免挤出电解液，且实验证明，500～2000kg夹紧力的条件下，电池容量恢复较好。
24.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，在步骤s5中，静置时间为10～14h，湿度为40～50％。
25.充足的静置时间利于电池容量的恢复。
26.在上述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法中，所述的静置时间为12h，温度为45℃。
27.高温环境可促进界面贴合及电解液浸润效果，有利于电池容量恢复，45℃环境条件下电池已经可以达到良好的容量恢复效果，且45℃环境对于电池较安全。
28.与现有技术相比；
29.1.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法通过一次性负压抽气管实现电池的排气处理，增强界面贴合效果，同时收集气体用于转移气体测试，操作简便，避免环境污染。
30.2.补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封，避免电解液接触空气失效，且方式简易可行，成本较低。
31.3.使用一次性注射器进行补液，直接从原有的抽气孔进行注液，操作简便，避免电池破坏，降低成本，同时，可以快速、准确、可靠的进行精准补液，促进容量恢复。
32.4.步骤s4中使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，促进界面贴合效果，保证电芯平整度，有利于容量进一步恢复。
33.5.使用一定的夹紧力夹紧电池，促进界面贴合及电解液浸润效果。
34.6.将处理好的电池在高温中静置恢复，促进电解液浸润，促进界面贴合及电解液浸润效果，有助于电池容量的缓慢恢复。
附图说明
35.图1是本发明实施例胀气失效软包电芯的容量恢复方法的流程图；
36.图2是实施例1-5的对应数据统计表；
37.图3是对比例1-4的对应数据统计表。
具体实施方式
38.以下是本发明的具体实施例，并结合图1-3，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
39.s1.对胀气失效软包电芯进行容量检测，再放电至空电状态；
40.s2.对胀气处进行穿刺排气处理；
41.s3.通过穿刺孔处对电芯进行补液随后将穿刺处密封；
42.s4.电芯抽真空处理；
43.s5.电芯高温静置后充满电，完成修复。
44.实施例1
45.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的实施例1，包括如下步骤：
46.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
47.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
48.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液10％；补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
49.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果；
50.步骤s4-1：上述状态的锂离子电池两侧装上玻璃夹板，两侧施加500kg夹紧力；
51.步骤s5：将上述状态的锂离子电池放在高温进行静置，静置时间12h，温度45℃，状态恢复后的锂离子电池充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况。
52.实施例2
53.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的实施例2，包括如下步骤：
54.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
55.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
56.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液10％，补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
57.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果；
58.步骤s4-1：上述状态的锂离子电池两侧装上玻璃夹板，两侧施加2000kg夹紧力；
59.步骤s5：将上述状态的锂离子电池放在高温进行静置，静置时间12h，温度45℃，状态恢复后的锂离子电池充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况。
60.实施例3
61.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的实施例3，包括如下步骤：
62.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
63.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的
排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
64.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液20％，补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
65.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果；
66.步骤s4-1：上述状态的锂离子电池两侧装上玻璃夹板，两侧施加500kg夹紧力；
67.步骤s5：将上述状态的锂离子电池放在高温进行静置，静置时间12h，温度45℃，状态恢复后的锂离子电池充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况。
68.实施例4
69.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的实施例4，包括如下步骤：
70.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
71.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
72.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液10％，补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
73.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果；
74.步骤s4-1：上述状态的锂离子电池两侧装上玻璃夹板，两侧施加500kg夹紧力；
75.步骤s5：将上述状态的锂离子电池放在高温进行静置，静置时间34h，温度45℃；状态恢复后的锂离子电池充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况。
76.实施例5
77.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的实施例5，包括如下步骤：
78.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
79.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
80.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液10％，补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
81.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果；
82.步骤s4-1：上述状态的锂离子电池两侧装上玻璃夹板，两侧施加500kg夹紧力；
83.步骤s5：将上述状态的锂离子电池放在高温进行静置，静置时间12h，温度25℃，状态恢复后的锂离子电池充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况。
84.对比例1
85.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的对比例1，包括如下步骤：
86.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
87.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的
排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
88.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液10％，补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
89.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果，两侧不施加夹紧力；
90.步骤s5：将上述状态的锂离子电池放在高温进行静置，静置时间12h，温度45℃，状态恢复后的锂离子电池充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况。
91.对比例2
92.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的对比例2，包括如下步骤：
93.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
94.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
95.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液10％，补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
96.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果；
97.步骤s4-1：上述状态的锂离子电池两侧装上玻璃夹板，两侧施加500kg夹紧力；
98.步骤s5：将上述状态的锂离子电池放在高温进行静置，静置时间12h，温度25℃，状态恢复后的锂离子电池充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况。
99.对比例3
100.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的对比例3，包括如下步骤：
101.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
102.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
103.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液5％，补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
104.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果；
105.步骤s4-1：上述状态的锂离子电池两侧装上玻璃夹板，两侧施加500kg夹紧力；
106.步骤s5：将上述状态的锂离子电池放在高温进行静置，静置时间12h，温度45℃；状态恢复后的锂离子电池充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况。
107.对比例4
108.本胀气失效软包电芯的容量恢复方法的对比例4，包括如下步骤：
109.步骤s1：将已胀气的方形软包锂离子电池单体以0.05c倍率恒流先定容，后放空电至截止电压(0％soc状态)，其中软包锂离子电池为两头出极耳；
110.步骤s2：再用一次性负压抽气管(携带集样管)刺穿极耳处的铝塑膜，实现电池的
排气处理及气体收集，其中刺穿深度以不接触极片为考量；
111.步骤s3：将通过原来的抽气孔使用一次性注射器进行补液进行精准补液10％，补液完成及时使用ab胶对针孔处进行密封；
112.步骤s4：使用抽真空设备再次对电芯进行抽真空处理，增加界面贴合效果；
113.步骤s4-1：上述状态的锂离子电池两侧装上玻璃夹板，两侧施加500kg夹紧力；
114.步骤s5：处理完成后的锂离子电池不静置恢复，直接充满电，测试容量恢复，然后在低湿环境下进行拆解，观察极片界面贴合恢复情况；
115.在上述实施例1-5及对比例1-4进行相应的步骤后，分别得到恢复后的锂离子电池，再进行容量检测验证恢复情况，统计得出相应数据如图2、图3所示，图中恢复情况的数值表征为：0-无恢复；1-轻度恢复；2-中度恢复；3-基本恢复；4-完全恢复。
116.由图2的实施例的实验结果可知：
117.1.锂离子电池容量恢复情况与夹紧力、补液量、静置温度和静置时间四个要素密切相关，与锂离子电池类型、单体或电池组、出极耳方式、soc状态无明显相关性；
118.2.夹紧力越大、补液量越大、静置温度越高以及静置时间越长，容量及界面贴合恢复效果越好。
119.由图3的对比例的实验结果可知：低的补液量(5％)、未带夹紧力(0kg)、常温静置(25℃)、静置时间为0，这四种条件下锂离子电池容量恢复的程度均很小，验证了补液量、夹紧力、静置温度和静置时间四个要素的重要性。
120.此外，值得说明的是，本领域技术人员应该知晓：
121.1.soc不能为负值，即锂离子电池不能处于过放状态，避免对电池寿命产生影响；
122.2.夹紧力不能过大，过大时电解液容易挤出至锂离子电池周围空间，内部电解液过少导致界面不良；
123.3.补液量不能过大，补液后实际电解液量不能超过实际注液量；
124.4.静置温度最好不能超过60℃，超过该温度后副反应严重，导致容量衰减严重；
125.5.静置时间过长效率低，不具操作可行性。
126.总结而言，本发明中的针对夹紧力、补液量、静置温度和静置时间进行确定进而对失效后的锂电池进行相应的恢复，进而实现容量逆向恢复。可用于锂离子电池单体或电池组(包)不合理使用过程中造成的胀气缺液状态进行恢复，包括由于大倍率充电由充电机制造成的产气；以及锂离子电池单体在生产过程中如化成前，由于锂电池制备工艺的问题所造成的正负极贴合不紧，高温使用工况等和电芯未夹具加压处理等上述情况所造成的容量衰减，通过采用本技术的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，可以实现将气体充分排出进行逆向恢复并重新利用起来，降低因为产气界面贴合不紧引发的安全问题，避免将出现上述情况的析锂电池直接报废，产生不必要的损失，延长使用寿命；同时，本技术的胀气失效软包电芯的容量恢复方法不仅可以用于手机锂离子电池，还可以用于汽车用动力锂离子电池。进而，本技术中的胀气失效软包电芯的容量恢复方法操作简单、方便，且实用性强。
127.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：
1.一种胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：s1.对胀气失效软包电芯进行容量检测，再放电至空电状态；s2.对胀气处进行穿刺排气处理；s3.通过穿刺孔处对电芯进行补液随后将穿刺处密封；s4.电芯抽真空处理；s5.电芯高温静置后充满电，完成修复。2.根据权利要求1所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，在步骤s1中，以小倍率放电至截止电压。3.根据权利要求2所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，以0.01c～0.1c倍率恒流放电。4.根据权利要求1所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，在步骤s2中，使用一次性负压抽气管对胀气处进行穿刺排气处理。5.根据权利要求1所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，在步骤s3中，使用一次性注射器进行补液，使用ab胶对穿刺针孔处进行密封。6.根据权利要求1所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，在步骤s3中，按电芯总注液量的10％～20％进行补液。7.根据权利要求1所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，在步骤s4之后还包括下述步骤：s4-1：对电芯两侧施加夹紧力增加界面贴合。8.根据权利要求7所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，在步骤s4-1中，在电芯两侧装上钢性夹板并施加500～2000kg夹紧力。9.根据权利要求1所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，在步骤s5中，静置时间为10～14h，湿度为40～50％。10.根据权利要求9所述的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，其特征在于，所述的静置时间为12h，温度为45℃。

技术总结
本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种胀气失效软包电芯的容量恢复方法，它解决了电池因产气鼓胀导致容量衰减、可能热失控的问题。本发明的胀气失效软包电芯的容量恢复方法，使用一次性抽气装置，对鼓胀电池进行抽气，并手动补液，然后使用一定的夹紧力对电芯进行固定后高温静置，测试容量恢复。实现了可快速、准确、可靠地恢复失效电池容量，提高电池使用性能，延长使用寿命的效果。延长使用寿命的效果。延长使用寿命的效果。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：江苏天合储能有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/8/5