一种改善锂电池循环次数的压实工艺的制作方法

本发明涉及锂电池生产，特别是涉及一种改善锂电池循环次数的压实工艺。

背景技术：

1、极片作为锂离子电池的电化学反应主要场所，其结构完整性和界面稳定性直接决定了电池的电化学性能和服役寿命，而极片的压实状态是连接电池结构完整性与循环寿命之间的关键桥梁，合理且稳定的极片压实能够确保活性物质颗粒之间的紧密接触、降低界面接触电阻、抑制循环过程中的结构松散，从而能够延长锂离子电池的循环寿命。因此，在锂电池极片的压实加工过程中采用的压实工艺成为提升锂电池循环次数的关键技术方向。

2、然而，传统锂电池极片的压实工艺通常在叠片前采用固定辊压力对极片进行整体压实，并在电芯入壳后通过刚性限位或恒定压力进行整形保压。但是锂电池极片在涂布、干燥及辊压过程中，受涂层厚度差异、材料收缩以及压辊受力不均等因素影响，局部区域容易形成弯曲和回弹应力。而现今采用的压实工艺无法针对极片弧形区域的最大回弹应力位置进行定向消减，也难以随电芯入壳后的实时厚度膨胀状态调整保压作用，容易使叠片前残留的局部回弹应力在电芯内部叠加，从而在后续膨胀过程中容易形成局部过压，从而影响极片层间贴合状态和电芯循环稳定性。

3、因此，为解决上述技术问题，现提出一种改善锂电池循环次数的压实工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改善锂电池循环次数的压实工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改善锂电池循环次数的压实工艺，包括以下步骤：

3、第一压实工序：在极片涂布工序后，向压辊施加具有不同相位的行波振动序列，使极片上弧形区域位置形成驻波节点来定向抵消极片上局部回弹应力；

4、第二压实工序：在极片叠片成电芯进入外壳后，监测外壳内侧壁位置的柔性压力囊的压力变化率，通过压力变化率动态调整磁流变液阻尼器的屈服应力，使电芯上受到的保压压力和实时厚度膨胀率呈现负相关动态匹配。

5、优选的，所述具有不同相位的行波振动序列由所述极片上弧形区域的曲率半径分布数据计算得到，所述驻波节点的位置与极片上弧形区域的最大回弹应力位置重合，其中，所述极片弧形区域的最大回弹应力位置由所述弧形区域的曲率半径梯度发生反转的曲率过渡带与卸载后厚度恢复峰值所在的恢复峰值带共同确定；

6、在所述曲率过渡带与恢复峰值带形成的重叠区域在相邻压实行程中的位置变化小于任一单独带区的位置变化时，将所述重叠区域确定为最大回弹应力位置，以排除由涂层局部厚度差引起的瞬时恢复峰值。

7、优选的，以所述最大回弹应力位置作为相位汇合位置，在其两侧分别设置多个成对的行波激振区段；

8、根据各行波激振区段至所述相位汇合位置的传播时延以及传播路径对应的曲率半径梯度，设置成对的行波激振区段之间的相位差，使两侧行波到达所述相位汇合位置时振动位移相互抵消，并在该位置两侧形成相向作用的动态线压力峰值。

9、优选的，多个成对的行波激振区段按照距所述相位汇合位置由远至近的顺序依次启动，后一成对的行波激振区段在前一成对的行波经过振动位移过零时刻时启动，使各成对行波形成的动态线压力峰值逐级向所述相位汇合位置靠拢；

10、若任一动态线压力峰值越过所述相位汇合位置时，通过反向修正对应行波的相位差使其返回所述相位汇合位置的同侧，而不增加压辊的基础压实载荷。

11、优选的，在所述驻波节点两侧的振动相位反转分界沿同一方向连续移动，且靠近移动方向一侧的振幅降低且另一侧的振幅升高时，判定驻波节点发生真实漂移；

12、在仅有振幅变化而所述振动相位反转分界保持于所述最大回弹应力位置时，判定为极片局部刚度变化，并保持所述行波振动序列的相位差不变。

13、优选的，在所述驻波节点发生真实漂移时，仅调整漂移方向一侧行波的到达时刻，使驻波节点两侧行波的振动位移过零时刻重新重合；

14、且每次相位调整量根据漂移区间内的曲率半径梯度确定，曲率半径变化越快，单次相位调整量越小，以避免驻波节点越过所述最大回弹应力位置而产生反向漂移。

15、优选的，在所述驻波节点返回所述最大回弹应力位置后，该位置的厚度恢复幅度降低，而相邻位置的曲率恢复峰值沿远离驻波节点的方向移动时，判定回弹应力发生转移；

16、沿所述曲率恢复峰值的移动方向依次迁移驻波节点，并使驻波节点在后一迁移位置的保持时间小于前一迁移位置的保持时间，直至各迁移位置之间的厚度恢复幅度差处于预设范围内。

17、优选的，根据第一压实工序结束时驻波节点的迁移方向、迁移范围以及各迁移位置的厚度恢复幅度形成极片残余回弹分布；

18、在叠片过程中，按照各极片的叠放层序和正反面朝向，将各极片的残余回弹分布对应叠加至电芯入壳后的外壳内侧壁，并将叠加后残余回弹集中的侧壁位置与所述柔性压力囊的不同压力分区建立对应关系。

19、优选的，将与残余回弹集中的侧壁位置对应的压力分区先于其余压力分区建立保压压力；

20、若该残余回弹集中的侧壁位置的实时厚度膨胀率先于柔性压力囊内压力变化率升高时，预先降低对应磁流变液阻尼器的屈服应力，使限位模块随电芯膨胀受控移动；

21、若柔性压力囊内压力变化率先于实时厚度膨胀率升高时，保持或提高对应磁流变液阻尼器的屈服应力，以阻止相邻压力分区传递的压力造成局部过压。

22、优选的，在相邻压力分区的压力变化率方向相反，且实时厚度膨胀峰值由压力变化率升高的压力分区向压力变化率降低的压力分区迁移时，判定电芯内部发生层间滑移，并沿所述厚度膨胀峰值的迁移方向依次降低相邻磁流变液阻尼器的屈服应力，再按照相反顺序恢复所述屈服应力；

23、在相邻压力分区的压力变化率方向一致，且实时厚度膨胀峰值的位置保持稳定时，判定电芯发生整体弹性膨胀，并继续执行所述负相关动态匹配。

24、本发明的技术效果和优点：

25、本发明在叠片前根据极片弧形区域的曲率半径分布生成具有不同相位差的行波振动序列，使压辊在最大回弹应力位置形成驻波节点，以定向抵消局部回弹应力，同时在电芯入壳后，又通过柔性压力囊的压力变化率调节磁流变液阻尼器的屈服应力，使保压压力与实时厚度膨胀率呈负相关动态匹配，从而将极片叠片前的应力消减与入壳后的膨胀补偿联系起来，减少极片上残余回弹应力叠加和局部过压，从而提高电芯的循环稳定性和循环次数。

26、本发明通过曲率过渡带与恢复峰值带的重叠关系来确定最大回弹应力位置，并根据驻波节点两侧的相位反转分界和振幅变化来区分节点真实漂移与极片局部刚度变化，能够避免将涂层厚度差或刚度波动误认为回弹位置变化，并通过调整行波到达时刻和逐级迁移驻波节点进行补偿，从而无需增加压辊的基础压实载荷即可提高弧形区域的压实均匀性，从而提高对极片压实的加工质量。

27、本发明通过将第一压实工序中极片上形成的极片残余回弹分布按照极片的叠放层序和正反面朝向对应叠加至电芯外壳内侧壁，并由柔性压力囊的对应压力分区实施定向保压，再根据相邻压力分区的压力变化方向和厚度膨胀峰值迁移状态来区分层间滑移与整体弹性膨胀现象，从而通过依次调节磁流变液阻尼器的屈服应力来减少电芯内部层间错动和局部压力集中，从而提高各层极片贴合状态以及电芯厚度的一致性。