一种电芯的烘烤方法、电芯的制造方法及电池的制造方法与流程

本发明属于二次电池的制造方法领域，特别是涉及一种电芯的烘烤方法、电芯的制造方法及电池的制造方法。

背景技术：

1、锂离子软包电池的电芯包括正极片、负极片和隔膜，在向软包电池中注入电解液之前，需要对软包电池进行高温负压烘烤，以去除电芯的正极片、负极片和隔膜中的水分。但在软包电池的烘烤过程中，由于极片的内应力需要释放、极片内的水分是在负压抽真空的条件下进行蒸发(在蒸发过程中，极片内的水分子离开极片的表面，导致极片表面的压力变小)、且极片与极片之间通过粘性隔膜和热压工艺紧密贴合，所以会产生极片表面和极片内部的压力瞬时压差过大的现象，从而导致极片产生褶皱或断裂。而一旦负极片出现褶皱或断裂现象，相应的软包电池就需要进行报废，影响软包电池的成品率。

2、为解决上述问题，授权公告号为cn109373707b，授权公告日为2021.02.26的中国发明专利公开了一种用于减少软包装锂电池电芯含水量的烘烤方法，该烘烤方法包括如下步骤：

3、s1、将电芯放入接触式夹具中，并使夹具的夹持力为100n，确保在抽真空的过程中，极片的表面受到夹具的拘束力；

4、s2、将电芯和夹具一同送入烘箱(即干燥装置)内，并抽真空至小于50pa，抽真空时间小于5min；

5、s3、向烘箱内通入干燥气体，提升烘箱内的气压，通气时间小于3min；

6、s4、夹具通电升温至80～85℃以进行预热，通电升温时间小于40min；

7、s5、将夹具松开至夹具的夹持力为20n，通过放松夹持机构来保证电芯内的水分被充分蒸发，再次抽真空至小于50pa，抽真空时间小于5min，在真空状态下保持夹具温度为80～85℃，烘烤电芯的时间为120～150min，在烘烤过程中，每隔40～50min抽一次真空，以避免电芯中的水分被蒸发后导致烘箱内的气压升高(铝塑膜内为高压源，铝塑膜外为低压源，水蒸气会从高压源进入低压源内)，从而保证烘烤效果，每次抽真空时间小于2min；

8、s6、到达预定烘烤时间后，停止加热，向烘箱内通入干燥气体以平衡烘箱内外的气压，打开烘箱，将电芯取出并放入冷却装置中。

9、在上述烘烤方法中，通过设置夹具，并使夹具夹紧电池来避免极片出现褶皱现象，但仅通过放松夹具的夹持力(夹具的20n的夹持力仍然能够夹紧电芯，避免极片出现褶皱现象)来提高水分的蒸发率，且在预热后使夹具始终保持相同的夹持力，导致电芯内的水分的蒸发率较低，即电芯的含水量较高。

10、此外，现有技术中还存在采用真空度变换的方式以减小电芯的含水量的方法，例如，申请公布号为cn115014045a，申请公布日为2022.09.06的中国发明专利申请公开了一种锂电池电芯烘烤工艺，该烘烤工艺包括如下步骤：

11、s1、将电芯放入夹具，并将夹具放入真空干燥箱(即干燥装置)；

12、s2、抽真空至真空度为500pa；

13、s3、充氮气至90kpa，保压一段时间；

14、s4、升温至80～100℃；

15、s5、抽真空至150～300pa，保压60～90min；

16、s6、充氮气至90kpa；

17、s7、重复步骤s5～s6三到六次，停止加热，并充氮气使真空干燥箱内为一个标准大气压。

18、在上述烘烤工艺中，在烘烤的过程通过进行对烘箱内的气压进行真空度变换来提高水分的蒸发率，与上述烘烤方法中相同的是，在预热后的烘烤过程中，夹具的夹持力始终不变，导致电芯内的水分的蒸发率仍然较低，因此，电芯的含水量仍然较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电芯的烘烤方法，以解决现有技术中在预热后的烘烤过程中，夹具的夹持力始终不变，导致电芯内的水分的蒸发率仍然较低，因此导致电芯的含水量仍然较高的技术问题。本发明的目的还在于提供一种电芯的制造方法，以解决上述相同的技术问题。本发明的目的还在于提供一种电池的制造方法，以解决上述相同的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明所提供的电芯的烘烤方法的技术方案是：

3、一种电芯的烘烤方法，将夹有夹具的电芯送入干燥装置后烘烤，烘烤过程中通过切换不同的真空度，使电芯具有在相对低压状态下的蒸发状态和相对高压状态下换气状态，电芯处于蒸发状态时的真空度下的水的沸点温度减去相应的实时烘烤温度的差值小于电芯处于换气状态时的真空度下的水的沸点温度减去相应的实时烘烤温度的差值；在电芯处于换气状态时的真空度下，水的沸点温度大于实时烘烤温度；夹具在所述蒸发状态中的夹紧力大于在所述换气状态中的夹紧力。

4、更进一步地，在电芯处于蒸发状态时的真空度下，水的沸点温度不大于实时烘烤温度。

5、更进一步地，在电芯处于蒸发状态时，执行第一烘烤步骤；在第一烘烤步骤中，干燥装置内的气压的相对真空度不大于-80kpa，并保持150～210min。

6、更进一步地，在电芯处于换气状态时，执行第二烘烤步骤；在第二烘烤步骤中，干燥装置内的气压的相对真空度不小于10kpa，并保持20～40min；所述第二烘烤步骤在第一烘烤步骤之后执行。

7、更进一步地，重复执行第一烘烤步骤和第二烘烤步骤2～6次。

8、更进一步地，在软包电池的烘烤过程中还包括首先执行的预烘烤步骤，在预烘烤步骤中，首先，使电芯处于蒸发状态，并保持40～80min；之后，使电芯处于换气状态，并保持40～80min。

9、更进一步地，所述预烘烤步骤连续重复2～4次。

10、更进一步地，在电芯处于换气状态时，夹具的夹持力为0n。

11、更进一步地，夹具每隔20～40min上下翻转一次。

12、本发明的电芯的烘烤方法的有益效果为：本发明为改进型发明创造。在电芯处于相对低压状态时，水的沸点温度较低且与相应的实时烘烤温度的差值较小，故在电芯处于蒸发状态时，水分的蒸发速率较大，从而保证水分能够被快速地从电芯内烘出；在电芯处于相对高压状态时，水的沸点温度较高且与相应的实时烘烤温度的差值较大，同时，水的沸点温度大于实时烘烤温度，故在电芯处于换气状态时，水分的蒸发速率较小，使极片的表面压力增大，且干燥装置内的气压较大，即干燥装置内的气压对极片的表面的压力较大，从而减小极片表面和内部的压力的压差，为放松夹具提供条件；在减小夹具的夹紧力后，有利于极片和极片之间的气体交换，由于铝塑膜内的水分子的密度较高，铝塑膜外的水分子的密度较低，因此水分子会从铝塑膜内自由扩散到铝塑膜外；通过减小夹具的夹紧力，能够减小水分子从铝塑膜内自由扩散到铝塑膜外时需要克服的阻力，有利于降低电芯的含水量。

13、为实现上述目的，本发明所提供的电芯的制造方法的技术方案是：

14、一种电芯的制造方法，包括对电芯进行烘烤的烘烤过程，将夹有夹具的电芯送入干燥装置后烘烤，烘烤过程中通过切换不同的真空度，使电芯具有在相对低压状态下的蒸发状态和相对高压状态下换气状态，电芯处于蒸发状态时的真空度下的水的沸点温度减去相应的实时烘烤温度的差值小于电芯处于换气状态时的真空度下的水的沸点温度减去相应的实时烘烤温度的差值；在电芯处于换气状态时的真空度下，水的沸点温度大于实时烘烤温度；夹具在所述蒸发状态中的夹紧力大于在所述换气状态中的夹紧力。

15、更进一步地，在电芯处于蒸发状态时的真空度下，水的沸点温度不大于实时烘烤温度。

16、更进一步地，在电芯处于蒸发状态时，执行第一烘烤步骤；在第一烘烤步骤中，干燥装置内的气压的相对真空度不大于-80kpa，并保持150～210min。

17、更进一步地，在电芯处于换气状态时，执行第二烘烤步骤；在第二烘烤步骤中，干燥装置内的气压的相对真空度不小于10kpa，并保持20～40min；所述第二烘烤步骤在第一烘烤步骤之后执行。

18、更进一步地，重复执行第一烘烤步骤和第二烘烤步骤2～6次。

19、更进一步地，在软包电池的烘烤过程中还包括首先执行的预烘烤步骤，在预烘烤步骤中，首先，使电芯处于蒸发状态，并保持40～80min；之后，使电芯处于换气状态，并保持40～80min。

20、更进一步地，所述预烘烤步骤连续重复2～4次。

21、更进一步地，在电芯处于换气状态时，夹具的夹持力为0n。

22、更进一步地，夹具每隔20～40min上下翻转一次。

23、本发明的电芯的制造方法的有益效果为：本发明为改进型发明创造。在电芯处于相对低压状态时，水的沸点温度较低且与相应的实时烘烤温度的差值较小，故在电芯处于蒸发状态时，水分的蒸发速率较大，从而保证水分能够被快速地从电芯内烘出；在电芯处于相对高压状态时，水的沸点温度较高且与相应的实时烘烤温度的差值较大，同时，水的沸点温度大于实时烘烤温度，故在电芯处于换气状态时，水分的蒸发速率较小，使极片的表面压力增大，且干燥装置内的气压较大，即干燥装置内的气压对极片的表面的压力较大，从而减小极片表面和内部的压力的压差，为放松夹具提供条件；在减小夹具的夹紧力后，有利于极片和极片之间的气体交换，由于铝塑膜内的水分子的密度较高，铝塑膜外的水分子的密度较低，因此水分子会从铝塑膜内自由扩散到铝塑膜外；通过减小夹具的夹紧力，能够减小水分子从铝塑膜内自由扩散到铝塑膜外时需要克服的阻力，有利于降低电芯的含水量，提升电芯的质量。

24、为实现上述目的，本发明所提供的电池的制造方法的技术方案是：

25、一种电池的制造方法，包括制造电芯的电芯制造过程，电芯制造过程包括对电芯进行烘烤的烘烤过程，将夹有夹具的电芯送入干燥装置后烘烤，烘烤过程中通过切换不同的真空度，使电芯具有在相对低压状态下的蒸发状态和相对高压状态下换气状态，电芯处于蒸发状态时的真空度下的水的沸点温度减去相应的实时烘烤温度的差值小于电芯处于换气状态时的真空度下的水的沸点温度减去相应的实时烘烤温度的差值；在电芯处于换气状态时的真空度下，水的沸点温度大于实时烘烤温度；夹具在所述蒸发状态中的夹紧力大于在所述换气状态中的夹紧力。

26、更进一步地，在电芯处于蒸发状态时的真空度下，水的沸点温度不大于实时烘烤温度。

27、更进一步地，在电芯处于蒸发状态时，执行第一烘烤步骤；在第一烘烤步骤中，干燥装置内的气压的相对真空度不大于-80kpa，并保持150～210min。

28、更进一步地，在电芯处于换气状态时，执行第二烘烤步骤；在第二烘烤步骤中，干燥装置内的气压的相对真空度不小于10kpa，并保持20～40min；所述第二烘烤步骤在第一烘烤步骤之后执行。

29、更进一步地，重复执行第一烘烤步骤和第二烘烤步骤2～6次。

30、更进一步地，在软包电池的烘烤过程中还包括首先执行的预烘烤步骤，在预烘烤步骤中，首先，使电芯处于蒸发状态，并保持40～80min；之后，使电芯处于换气状态，并保持40～80min。

31、更进一步地，所述预烘烤步骤连续重复2～4次。

32、更进一步地，在电芯处于换气状态时，夹具的夹持力为0n。

33、更进一步地，夹具每隔20～40min上下翻转一次。

34、本发明的电池的制造方法的有益效果为：本发明为改进型发明创造。在电芯处于相对低压状态时，水的沸点温度较低且与相应的实时烘烤温度的差值较小，故在电芯处于蒸发状态时，水分的蒸发速率较大，从而保证水分能够被快速地从电芯内烘出；在电芯处于相对高压状态时，水的沸点温度较高且与相应的实时烘烤温度的差值较大，同时，水的沸点温度大于实时烘烤温度，故在电芯处于换气状态时，水分的蒸发速率较小，使极片的表面压力增大，且干燥装置内的气压较大，即干燥装置内的气压对极片的表面的压力较大，从而减小极片表面和内部的压力的压差，为放松夹具提供条件；在减小夹具的夹紧力后，有利于极片和极片之间的气体交换，由于铝塑膜内的水分子的密度较高，铝塑膜外的水分子的密度较低，因此水分子会从铝塑膜内自由扩散到铝塑膜外；通过减小夹具的夹紧力，能够减小水分子从铝塑膜内自由扩散到铝塑膜外时需要克服的阻力，有利于降低电芯的含水量，提升电芯的质量，提升电池的质量。