CN107723109A - 清洗剂及其制备方法、锂离子电池注液零件的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池工艺技术领域，具体涉及一种清洗剂及其制备方法、锂离子电池注液零件的清洗方法。清洗剂包括如下质量百分含量的成分：磷酸5‑60％；硝酸1‑40％；缓蚀剂0.2‑0.5％；表面活性剂0.4‑1.0％；溶剂15‑85％。清洗方法包括如下步骤：提供上述用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，并收集待清洗的注液零件；将待清洗的所述注液零件置于所述清洗剂中进行浸泡处理；将浸泡处理后的所述注液零件用水清洗，然后干燥处理。本发明的清洗剂通过各成分和含量的协同作用，可将锂离子电池注液零件中污垢清洗干净，最终清洗后的注液零件重新用于生产电芯，得到的电池的电压合格率显著提升，电池性能取得较明显的改善。

Description

清洗剂及其制备方法、锂离子电池注液零件的清洗方法

技术领域

本发明属于电池工艺技术领域，具体涉及一种清洗剂及其制备方法、锂离子电池注液零件的清洗方法。

背景技术

锂离子电池制造过程(包括合、涂布、辊压、分切、卷绕、烘烤、注液、电焊、封口、清洗、活化、化成分容等)中，注液工序是非常重要步骤，不但决定着锂离子电池的多项关键性能指标，而且有很多控制难点。

众所周知，锂离子电池用电解液是由电解质锂盐和有机溶剂组成。六氟磷酸锂是目前最优良的锂离子电池电解质盐，而商品化的有机溶剂主要是烷基碳酸酯，六氟磷酸锂遇痕量的水即会分解生成氢氟酸，这种酸腐蚀性极强。整个锂离子电池的注液过程，电解液通过注液设备的零配件及管道进行流通(注液过程，电解液一般会依次流向：电解液桶、管道、储液罐、管道、海霸泵、注液腔、注液头、渗液装置等)，日积月累，相关零配件及管道与空气有接触的地方就会形成一种绿色或白色的类似“水垢”的物质。此异物严重时会堵塞管道，或偶尔脱落一小块掉入电芯内部，影响电池性能。经过多次实验得知，此异物在正常生产过程中进入到电芯里面，会对电芯的电性能产生不良影响，如电芯自放电加大、循环寿命缩短等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种清洗剂及其制备方法、锂离子电池注液零件的清洗方法，旨在解决现有锂离子电池的注液过程，注液设备的零配件及管道长期没有清洗以致产生异物，从而影响电池性能的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，以所述清洗剂的总质量为100％计，所述清洗剂包括如下质量百分含量的成分：

本发明提供的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，其中磷酸和硝酸可与清洗零件的表面物质发生化学反应而生成氧化膜；而缓蚀剂依靠分子吸附作用，与清洗零件金属表面形成分子定向排列的保护膜，以防止金属被腐蚀介质所腐蚀；表面活性剂利用其乳化、润湿、渗透原理，并借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达到除油脂的目的；因此，本发明的清洗剂通过各成分和含量的协同作用，可将锂离子电池注液零件中污垢清洗干净，最终清洗后的注液零件重新用于生产电芯，得到的电池的电压合格率显著提升，电池性能取得较明显的改善。

另一方面，本发明提供一种清洗剂的制备方法，包括如下步骤：

按上述本发明的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂所含的成分及其含量分别称取各成分原料；

将所述磷酸、所述硝酸、所述缓蚀剂、所述表面活性剂和所述溶剂混合处理后即得所述清洗剂。

本发明的清洗剂的制备方法，工艺简单，条件易于控制，生产效率高，成本低，最终制得的清洗剂可将锂离子电池注液零件中污垢清洗干净，清洗后的注液零件重新用于生产电芯时，得到的电池的电压合格率显著提升，电池性能取得较明显的改善。

最后，本发明还提供一种锂离子电池注液零件的清洗方法，包括如下步骤：

提供上述本发明的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，并收集待清洗的注液零件；

将待清洗的所述注液零件置于所述清洗剂中进行浸泡处理；

将浸泡处理后的所述注液零件用水清洗，然后干燥处理。

本发明的锂离子电池注液零件的清洗方法工艺简单，条件易于控制，清洗成本低，最终清洗后的注液零件重新用于生产电芯时，得到的电池的电压合格率显著提升，电池性能取得较明显的改善。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一方面，本发明实施例提供了一种用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，以所述清洗剂的总质量为100％计，所述清洗剂包括如下质量百分含量的成分：

本实施例提供的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，其中磷酸和硝酸可与清洗零件的表面物质发生化学反应而生成氧化膜；而缓蚀剂依靠分子吸附作用，与清洗零件金属表面形成分子定向排列的保护膜，以防止金属被腐蚀介质所腐蚀；表面活性剂利用其乳化、润湿、渗透原理，并借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达到除油脂的目的；因此，本发明的清洗剂通过各成分和含量的协同作用，可将锂离子电池注液零件中污垢清洗干净，最终清洗后的注液零件重新用于生产电芯，得到的电池的电压合格率显著提升，电池性能取得较明显的改善。

为解决本发明实施例所要解决的技术问题，先获取电芯生产车间注液设备处的“水垢”进行元素分析，最终得此“水垢”的主要成分是Fe、Li、O、F和P等成分。然后，根据“相似相溶”原理及多次实验验证，配制出本实施例的一种酸性混合清洗剂，可实现将上述“水垢”清洗干净。

本发明实施例提供清洗剂中，磷酸和硝酸的主要的作用是：一方面与清洗零件表面化学反应而生成氧化膜；另一方面又及时溶解氧化膜而生成硝酸盐和磷酸盐，这样循序渐进的反应，对提高化学抛光质量起了重要作用。本发明实施例中，磷酸含量为5-60％，具体可以为6-50％、7-40％、8-30％等，进一步优选为8-25％，如超声波条件下可优选为6-18％，加热条件下优选为10-15％。硝酸的浓度对于抛光性能具有较大的影响，本发明实施例中，硝酸含量为1-40％，具体可以为1-30％、2-20％、2-10％等，进一步优选为2-8％。在本发明优选的磷酸和硝酸含量范围内，对清洗零件的化学抛光效果达到最佳。在配制清洗剂时，一般选用初始浓度为85％的磷酸和68％的硝酸进行配制最终得到本发明实施例的清洗剂。

进一步地，本发明实施例提供清洗剂中，缓蚀剂包括天冬氨酸(PASP)和/或含硫的氨基酸酸。缓蚀剂依靠分子吸附作用在金属表面上形成分子定向排列的保护膜，以防止金属被腐蚀介质所腐蚀。一方面氧、氮、硫、磷等元素含有孤对电子，他们在有机化合物中都以极性基团的形式存在，如：-NH2(胺基)、N(叔胺或杂环氮化合物)、-S-(硫醚基)、-SH(巯基)等；另一方面铁、铜等过渡金属由于d电子轨道未添满可以作为电子受体，这些元素与金属元素配位结合，形成牢固的化学吸附层。此外双键、三键、苯环也可以通过π键的作用在金属表面发生化学吸附。优选地，缓冲剂为含硫的氨基酸(如蛋氨酸、半胱氨酸和胱氨酸等)，进一步地，含硫的氨基酸的含量优选0.3％-0.4％。该条件下，对金属表面防腐蚀作用的效果达到最佳。

进一步地，本发明实施例提供清洗剂中，表面活性剂为烷基苯磺酸钠、硫酸氢钠、松节油和OP类非离子型活性剂中的至少一种。利用表面活性剂的乳化、润湿、渗透原理，并借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达到除油脂的目的。优选地，表面活性剂为烷基苯磺酸钠，进一步地，烷基苯磺酸钠的含量优选0.5-0.7％；该条件下，对金属表面除油效果达到最佳。

进一步地，本发明实施例提供清洗剂中，溶剂为水。用水作为溶剂配制成的清洗剂，化学性能稳定，易于存储。

另一方面，本发明实施例还提供一种清洗剂的制备方法，包括如下步骤：

按上述本发明实施例的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂所含的成分及其含量分别称取各成分原料；然后将各磷酸、硝酸、缓蚀剂、表面活性剂和溶剂混合处理后即得清洗剂。

本实施例清洗剂的制备方法，工艺简单，条件易于控制，生产效率高，成本低，最终制得的清洗剂可将锂离子电池注液零件中污垢清洗干净，清洗后的注液零件重新用于生产电芯时，得到的电池的电压合格率显著提升，电池性能取得较明显的改善。

最后，本发明实施例还提供一种锂离子电池注液零件的清洗方法，包括如下步骤：

S01：提供上述本实施例的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，并收集待清洗的注液零件；

S02：将待清洗的上述注液零件置于上述清洗剂中进行浸泡处理；

S03：将浸泡处理后的注液零件用水清洗，然后干燥处理。

本实施例的锂离子电池注液零件的清洗方法工艺简单，条件易于控制，清洗成本低，最终清洗后的注液零件重新用于生产电芯时，得到的电池的电压合格率显著提升，池性能取得较明显的改善。

进一步地，在上述步骤S01中，注液零件为电解液流过的注液设备零配件或管道。在电芯的注液过程中，电解液一般会依次流向：电解液桶、管道、储液罐、管道、海霸泵、注液腔、注液头、渗液装置等。上述注液设备零配件或管道都可以用本实施例的清洗剂进行清洗，效果显著。

进一步地，在上述步骤S02中，将待清洗的注液零件置于清洗剂前，可先用水清洗注液零件。将要清洗的注液零件用水清洗去除表面的脏污，使较粗的氧化层剥落，为后续浸泡处理提供更好的效果。

进一步地，在上述步骤S02中，浸泡处理的过程为：浸泡温度25-50℃，浸泡时间15-25min。在该条件下，浸泡效果达到最佳。

进一步地，在上述步骤S02中，浸泡处理完成后，可再超声处理10-60min。必要时可用耐酸液的刷子擦洗，再超声处理。如此，可进一步提高除污的效果。

进一步地，在上述步骤S03中，干燥处理的过程为：干燥温度80-100℃，干燥时间1-4h。在该条件下，可更好地除去清洗后的注液零件中的水分。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种清洗剂，包括如下质量百分含量的成分：磷酸25％；硝酸8％；缓蚀剂0.5％；表面活性剂0.5％；溶剂66％。

用该实施例的清洗剂清洗锂离子电池注液零件，包括如下步骤：

S11：配制好上述清洗剂，并收集待清洗的注液零件。

S12：用水清洗上述注液零件，并将其置于上述清洗剂中进行浸泡处理，然后超声处理10-60min；其中，浸泡处理的过程为：浸泡温度25-50℃，浸泡时间15-25min。

S13：将浸泡处理后的注液零件用水清洗，然后干燥处理；其中，干燥处理的过程为：干燥温度80-100℃，干燥时间1-4h。

实施例2

一种清洗剂，包括如下质量百分含量的成分：磷酸5％；硝酸30％；缓蚀剂0.2％；表面活性剂0.8％；溶剂64％。

用该实施例的清洗剂清洗锂离子电池注液零件，包括如下步骤：

S21：配制好上述清洗剂，并收集待清洗的注液零件。

S22：用水清洗上述注液零件，并将其置于上述清洗剂中进行浸泡处理，然后超声处理10-60min；其中，浸泡处理的过程为：浸泡温度25-50℃，浸泡时间15-25min。

S23：将浸泡处理后的注液零件用水清洗，然后干燥处理；其中，干燥处理的过程为：干燥温度80-100℃，干燥时间1-4h。

实施例3

一种清洗剂，包括如下质量百分含量的成分：磷酸8％；硝酸40％；缓蚀剂0.5％；表面活性剂1％；溶剂50.5％。

用该实施例的清洗剂清洗锂离子电池注液零件，包括如下步骤：

S31：配制好上述清洗剂，并收集待清洗的注液零件。

S32：用水清洗上述注液零件，并将其置于上述清洗剂中进行浸泡处理，然后超声处理10-60min；其中，浸泡处理的过程为：浸泡温度25-50℃，浸泡时间15-25min。

S33：将浸泡处理后的注液零件用水清洗，然后干燥处理；其中，干燥处理的过程为：干燥温度80-100℃，干燥时间1-4h。

实施例4

一种清洗剂，包括如下质量百分含量的成分：磷酸60％；硝酸1％；缓蚀剂0.4％；表面活性剂0.6％；溶剂38％。

用该实施例的清洗剂清洗锂离子电池注液零件，包括如下步骤：

S41：配制好上述清洗剂，并收集待清洗的注液零件。

S42：用水清洗上述注液零件，并将其置于上述清洗剂中进行浸泡处理，然后超声处理10-60min；其中，浸泡处理的过程为：浸泡温度25-50℃，浸泡时间15-25min。

S43：将浸泡处理后的注液零件用水清洗，然后干燥处理；其中，干燥处理的过程为：干燥温度80-100℃，干燥时间1-4h。

性能测试

对上述实施例1-实施例4清洗后的注液零件的效果进行测试：检测清洗结束后的最终清洗液的PH值接近7(说明污渍基本清洗干净)，然后干燥注液零件后重新安装使用，取第一天生产的圆柱18650电池与原来未清洗注液零件所生产的相同电池进行45℃陈化5天的电压进行对比：清洗后的电池电压合格率提升1-3％，电池电压值平均高出2-6mV，电池性能取得较明显的成效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，其特征在于，以所述清洗剂的总质量为100％计，所述清洗剂包括如下质量百分含量的成分：

2.如权利要求1所述的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，其特征在于，所述缓冲剂包括：聚天冬氨酸和/或含硫的氨基酸。

3.如权利要求1所述的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，其特征在于，所述表面活性剂包括：烷基苯磺酸钠、硫酸氢钠、松节油和OP类非离子型活性剂中的至少一种。

4.如权利要求1所述的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，其特征在于，所述溶剂为水。

5.一种清洗剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照权利要求1-4任一项所述的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂所含的成分及其含量分别称取各成分原料；

将所述磷酸、所述硝酸、所述缓蚀剂、所述表面活性剂和所述溶剂混合处理后即得所述清洗剂。

6.一种锂离子电池注液零件的清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供权利要求1-4任一项所述的用于清洗锂离子电池注液零件的清洗剂，并收集待清洗的注液零件；

将待清洗的所述注液零件置于所述清洗剂中进行浸泡处理；

将浸泡处理后的所述注液零件用水清洗，然后干燥处理。

7.如权利要求6所述锂离子电池注液零件的清洗方法，其特征在于，将待清洗的所述注液零件置于所述清洗剂前，先用水清洗所述注液零件。

8.如权利要求6所述的锂离子电池注液零件的清洗方法，其特征在于，所述浸泡处理完成后，超声处理10-60min。

9.如权利要求6-8任一项所述的锂离子电池注液零件的清洗方法，其特征在于，所述浸泡处理的过程为：浸泡温度25-50℃，浸泡时间15-25min；和/或

所述干燥处理的过程为：干燥温度80-100℃，干燥时间1-4h。

10.如权利要求6-8任一项所述的锂离子电池注液零件的清洗方法，其特征在于，所述注液零件为电解液流过的注液设备零配件或管道。