锂离子电池的干燥方法发明专利

专利名称：锂离子电池的干燥方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310163857.4

专利申请（专利权）人：湖北亿纬动力有限公司
权利人地址：湖北省荆门市荆门高新区掇刀区荆南大道68号

专利发明（设计）人：发明人:沈军才,李恒

专利摘要：本发明提供一种锂离子电池的干燥方法，包括以下步骤：步骤一：将待干燥电芯置于烤箱中；步骤二：执行多次以下干燥步骤：调整烤箱内的温度和真空度，在一定的温度和真空度下，待干燥电芯在烤箱中真空干燥预设时间，而后对烤箱进行破真空；在执行下一次干燥步骤时，重新调整烤箱内的温度和真空度，与上一次执行干燥步骤相比，烤箱内的温度呈阶梯式降低，烤箱内的真空度呈阶梯式升高；步骤三：对待干燥电芯进行水分测试，若测试合格，则结束干燥，若测试不合格，则循环执行步骤二。整个烘烤时间短，烘烤效率高，所需要的能耗低，多次执行干燥步骤后，电芯烘烤水分一致性好，烘烤后水分不合格效率低。

主权利要求：
1.一种锂离子电池的干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将待干燥电芯置于烤箱中；
步骤二：执行多次以下干燥步骤：调整所述烤箱内的温度和真空度，在一定的温度和真空度下，所述待干燥电芯在所述烤箱中真空干燥预设时间，而后对所述烤箱进行破真空，在执行下一次所述干燥步骤时，重新调整所述烤箱内的温度和真空度，与上一次执行所述干燥步骤相比，所述烤箱内的温度呈阶梯式降低，所述烤箱内的真空度呈阶梯式升高；
步骤三：对所述待干燥电芯进行水分测试，若测试合格，则结束干燥，若测试不合格，则循环执行步骤二；
所述步骤二中，执行三次所述干燥步骤，第一次执行所述干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1；第二次执行所述干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2；第三次执行所述干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，T1＞T2＞T3，P1＜P2＜P3；
其中，80℃≤T1≤120℃，60℃≤T2≤100℃，40℃≤T3≤80℃；
10pa≤P1≤100pa，100pa≤P2≤300pa，200pa≤P3≤500pa。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的干燥方法，其特征在于，每次执行所述干燥步骤时，所述待干燥电芯在所述烤箱中真空干燥的所述预设时间的时长不同。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池的干燥方法，其特征在于，第一次执行所述干燥步骤时，所述待干燥电芯真空干燥的所述预设时间的时长为h1；第二次执行所述干燥步骤时，所述待干燥电芯真空干燥的所述预设时间的时长为h2；第三次执行所述干燥步骤时，所述待干燥电芯真空干燥的所述预设时间的时长为h3；
其中，60min≤h1≤200min，10min≤h2≤300min，200min≤h3≤500min。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池的干燥方法，其特征在于，在步骤二之前，对烤箱进行预热。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池的干燥方法，其特征在于，所述预热的时长为h4，
40min≤h4≤100min。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池的干燥方法，其特征在于，步骤二中，通过向所述烤箱内充入惰性气体进行破真空。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池的干燥方法，其特征在于，所述惰性气体可以为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池的干燥方法，其特征在于，所述氮气的纯度≥
99.9%。 说明书 : 锂离子电池的干燥方法技术领域[0001] 本发明涉及电池制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池的干燥方法。背景技术[0002] 锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、一般使用，水分含量对电池的首次放电容量、SEI膜的质量、内阻、循环等性能均有很大的影响，因此，在锂电池制造过程中，需要严格控制水分。[0003] 在锂电池制造过程中，采用两道烘烤工序：一道是涂布完后的烘烤，主要采用运风式烘烤方法，烘烤出浆料中的NMP(N‑甲基吡咯烷酮)，使浆料由湿膜变为干膜，粘附在集流体上，涂布后的烘烤会管控湿重和NMP残留量；一道是装配后的烘烤，主要是在真空状态下，采用接触式或者运风式的烘烤方式，进一步降低装配好的电芯极片和隔膜水分含量，满足水分含量的控制要求。存在烘烤时间长、效率低、设备成本高的问题。发明内容[0004] 本发明的实施例提供了一种锂离子电池的干燥方法，可以改善现有干燥技术存在烘烤时间长、效率低和设备投入成本高的技术问题。[0005] 第一方面，本发明的实施例提供了一种锂离子电池的干燥方法，包括以下步骤：[0006] 步骤一：将待干燥电芯置于烤箱中；[0007] 步骤二：执行多次以下干燥步骤：调整所述烤箱内的温度和真空度，在一定的温度和真空度下，所述待干燥电芯在所述烤箱中真空干燥预设时间，而后对所述烤箱进行破真空，在执行下一次所述干燥步骤时，重新调整所述烤箱内的温度和真空度，与上一次执行所述干燥步骤相比，所述烤箱内的温度呈阶梯式降低，所述烤箱内的真空度呈阶梯式升高；[0008] 步骤三：对所述待干燥电芯进行水分测试，若测试合格，则结束干燥，若测试不合格，则循环执行步骤二。[0009] 在一实施例中，所述步骤二中，执行三次所述干燥步骤，第一次执行所述干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1；第二次执行所述干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2；第三次执行所述干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，T1＞T2＞T3，P1＜P2＜P3；[0010] 其中，80℃≤T1≤120℃，60℃≤T2≤100℃，40℃≤T3≤80℃；[0011] 10pa≤P1≤100pa，100pa≤P2≤300pa，200pa≤P3≤500pa。[0012] 在一实施例中，每次执行所述干燥步骤时，所述待干燥电芯在所述烤箱中真空干燥的所述预设时间的时长不同。[0013] 在一实施例中，第一次执行所述干燥步骤时，所述待干燥电芯真空干燥的所述预设时间的时长为h1；第二次执行所述干燥步骤时，所述待干燥电芯真空干燥的所述预设时间的时长为h2；第三次执行所述干燥步骤时，所述待干燥电芯真空干燥的所述预设时间的时长为h3；[0014] 其中，60min≤h1≤200min，10min≤h2≤300min，200min≤h3≤500min。[0015] 在一实施例中，在步骤二之前，对烤箱进行预热。[0016] 在一实施例中，所述预热的时长为h4，40min≤h4≤100min。[0017] 在一实施例中，步骤二中，通过向所述烤箱内充入惰性气体进行破真空。[0018] 在一实施例中，所述惰性气体可以为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气中的至少一种。[0019] 在一实施例中，所述氮气的纯度≥99.9％。[0020] 在一实施例中，所述步骤二中执行所述干燥步骤的次数为3～6次。[0021] 本发明的实施例的有益效果：[0022] 在本发明的实施例中，干燥步骤按照调整温度和真空度、干燥一定时间、破真空的顺序，循环多次干燥步骤，每次执行干燥步骤时，重新调整温度和真空度，与上一次执行干燥步骤相比，温度依次降低，真空度依次升高，整个烘烤时间短，烘烤效率高，所需要的能耗低，多次执行干燥步骤后，电芯烘烤水分一致性好，烘烤后水分不合格效率低。具体实施方式[0023] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。[0024] 本发明提供一种锂离子电池的干燥方法，包括以下步骤：[0025] 步骤一：将待干燥电芯置于烤箱中；[0026] 步骤二：执行多次以下干燥步骤：[0027] (1)，调整烤箱内的温度和真空度；[0028] (2)，在一定的温度和真空度下，待干燥电芯在烤箱中真空干燥预设时间；[0029] (3)，对烤箱进行破真空；[0030] 在执行下一次(1)至(3)的干燥步骤时，重新调整烤箱内的温度和真空度，与上一次执行(1)至(3)的干燥步骤相比，烤箱内的温度呈阶梯式降低，烤箱内的真空度呈阶梯式升高；[0031] 步骤三：对待干燥电芯进行水分测试，若测试合格，则结束干燥，若测试不合格，则循环执行步骤二。[0032] 在一些实施方式中，步骤三中三次执行干燥步骤，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1；第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2；第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，真空度为P3，T1＞T2＞T3，P1＜P2＜P3；[0033] 调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，破真空后，再次调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，其中，T1＞T2＞T3，P1＜P2＜P3。[0034] 80℃≤T1≤120℃，60℃≤T2≤100℃，40℃≤T3≤80℃；10pa≤P1≤100pa，100pa≤P2≤300pa，200pa≤P3≤500pa；60min≤h1≤200min，10min≤h2≤300min，200min≤h3≤500min。[0035] 在一些实施方式中，在步骤二之前，对烤箱进行预热，烤箱的预热温度至T1，80℃≤T1≤120℃。[0036] 在一些实施方式中，预热的时长为h4，40min≤h4≤100min。[0037] 在一些实施方式中，上述步骤二中，通过向所述烤箱内充入惰性气体进行破真空，置换出烘烤出的水分。[0038] 在一些实施方式中，上述的惰性气体可以为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气中的至少一种。[0039] 在一些实施方式中，上述的氮气的纯度≥99.9％。[0040] 实施例1[0041] 本发明提供一种锂离子电池的干燥方法，包括以下步骤：[0042] 步骤一：将待干燥电芯置于烤箱中；[0043] 步骤二：执行三次干燥步骤：[0044] 第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为120℃，P1为10pa，h1为200min，而后破真空；[0045] 第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为100℃，P2为100pa，h2为300min，而后破真空；[0046] 第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为80℃，P3为200pa，h3为500min，而后破真空；[0047] 步骤三：对待干燥电芯进行水分测试，若测试合格，则结束干燥，若测试不合格，则循环执行步骤二。[0048] 实施例2[0049] 与实施例1的不同的是：[0050] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为110℃，P1为10pa，h1为200min；[0051] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为90℃，P2为100pa，h2为300min；[0052] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为70℃，P3为200pa，h3为500min。[0053] 实施例3[0054] 与实施例1的不同的是：[0055] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为100℃，P1为10pa，h1为200min；[0056] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为80℃，P2为100pa，h2为300min；[0057] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为60℃，P3为200pa，h3为500min。[0058] 实施例4[0059] 与实施例1的不同的是：[0060] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为90℃，P1为10pa，h1为200min；[0061] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为70℃，P2为100pa，h2为300min；[0062] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为50℃，P3为200pa，h3为500min。[0063] 实施例5[0064] 与实施例1的不同的是：[0065] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为80℃，P1为10pa，h1为200min；[0066] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为60℃，P2为100pa，h2为300min；[0067] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为40℃，P3为200pa，h3为500min。[0068] 实施例6[0069] 与实施例1的不同的是：[0070] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为120℃，P1为50pa，h1为100min；[0071] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为100℃，P2为150pa，h2为200min；[0072] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为80℃，P3为250pa，h3为300min。[0073] 实施例7[0074] 与实施例1的不同的是：[0075] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为110℃，P1为50pa，h1为100min；[0076] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为90℃，P2为150pa，h2为200min；[0077] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为70℃，P3为250pa，h3为300min。[0078] 实施例8[0079] 与实施例1的不同的是：[0080] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为100℃，P1为50pa，h1为100min；[0081] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为80℃，P2为150pa，h2为200min；[0082] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为60℃，P3为250pa，h3为300min。[0083] 实施例9[0084] 与实施例1的不同的是：[0085] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为90℃，P1为50pa，h1为100min；[0086] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为70℃，P2为150pa，h2为200min；[0087] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为50℃，P3为250pa，h3为300min。[0088] 实施例10[0089] 与实施例1的不同的是：[0090] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为80℃，P1为50pa，h1为100min；[0091] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为60℃，P2为150pa，h2为200min；[0092] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为40℃，P3为250pa，h3为300min。[0093] 实施例11[0094] 与实施例1的不同的是：[0095] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为120℃，P1为100pa，h1为60min；[0096] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为100℃，P2为300pa，h2为10min；[0097] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为80℃，P3为500pa，h3为200min。[0098] 实施例12[0099] 与实施例1的不同的是：[0100] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为110℃，P1为100pa，h1为60min；[0101] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为90℃，P2为300pa，h2为10min；[0102] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为70℃，P3为500pa，h3为200min。[0103] 实施例13[0104] 与实施例1的不同的是：[0105] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为100℃，P1为100pa，h1为60min；[0106] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为80℃，P2为300pa，h2为10min；[0107] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为60℃，P3为500pa，h3为200min。[0108] 实施例14[0109] 与实施例1的不同的是：[0110] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为90℃，P1为100pa，h1为60min；[0111] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为70℃，P2为300pa，h2为10min；[0112] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为50℃，P3为500pa，h3为200min。[0113] 实施例15[0114] 与实施例1的不同的是：[0115] 步骤二中，第一次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T1，真空度为P1，待干燥电芯真空干燥的时长为h1，T1为80℃，P1为100pa，h1为60min；[0116] 步骤二中，第二次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T2，真空度为P2，待干燥电芯真空干燥的时长为h2，T2为60℃，P2为300pa，h2为10min；[0117] 步骤二中，第三次执行干燥步骤时，调整烤箱内的温度为T3，真空度为P3，待干燥电芯真空干燥的时长为h3，T3为40℃，P3为500pa，h3为200min。[0118] 对比例1[0119] 将待干燥的电芯置于烤箱中，烤箱内恒定温度和恒定真空度，温度为95℃，真空度10pa。[0120] 对比例2[0121] 将待干燥的电芯置于烤箱中，烤箱内恒定温度和恒定真空度，温度为95℃，真空度50pa。[0122] 对比例3[0123] 将待干燥的电芯置于烤箱中，烤箱内恒定温度和恒定真空度，温度为95℃，真空度100pa。[0124] 结论与分析[0125] 各实施例和对比例对干燥效果的影响见表1[0126]组别 含水量 总干燥时长 合格率实施例1 正极：74.65ppm；负极：115.39ppm 1060min 100％实施例2 正极：85.43ppm；负极：138.06ppm 1060min 100％实施例3 正极：88.87ppm；负极：134.68ppm 1060min 100％实施例4 正极：90.75ppm；负极：145.99ppm 1060min 100％实施例5 正极：92.63ppm；负极：157.31ppm 1060min 100％实施例6 正极：95.81ppm；负极：101.65ppm 660min 100％实施例7 正极：114.04ppm；负极：125.52ppm 660min 100％实施例8 正极：112.95ppm；负极：144.87ppm 660min 100％实施例9 正极：124.42ppm；负极：158.74ppm 660min 100％实施例10 正极：134.03ppm；负极：169.80ppm 660min 100％实施例11 正极：110.63ppm；负极：139.76ppm 330min 100％实施例12 正极：125.00ppm；负极：122.19ppm 330min 100％实施例13 正极：156.07ppm；负极：153.95ppm 330min 100％实施例14 正极：162.19ppm；负极：149.34ppm 330min 100％实施例15 正极：174.35ppm；负极：169.08ppm 330min 100％对比例1 正极：111.48ppm；负极：154.33ppm 1260min 98.95％对比例2 正极：112.88ppm；负极：178.15ppm 1260min 97.89％对比例3 正极：140.91ppm；负极：186.30ppm 1260min 96.45％[0127] 表1[0128] 由表1可见，本发明的实施例中，每次执行干燥步骤时，重新调整温度和真空度，与上一次执行干燥步骤相比，温度依次降低，真空度依次升高，整个烘烤时间短，烘烤效率高，所需要的能耗低，烘烤后的含水量低，均能复合规范要求，合格率高。[0129] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。[0130] 在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。[0131] 以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

专利地区：湖北

专利申请日期：2023-02-24

专利公开日期：2024-10-15

专利公告号：CN116105466B