CN102709511A - 一种锂离子电池注液装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液快速浸润膜片的注液装置。包括注液系统、电芯预加热系统和/或电解液加热系统，所述电芯预加热系统为注液系统的上工位且二者之间设有电芯出口，所述电解液加热系统位于注液系统上方。在注液过程中，电芯和/或电解液被加热到一定温度，从而降低电解液在整个浸润过程中的粘度，最终实现快速浸润的目的。因此，此装置能够有效的缓解注液后电解液浸润缓慢的问题，从而减少注液到化成之间的静置时间，提高生产效率。

Description

一种锂离子电池注液装置
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液快速浸润膜片的注液装置。
背景技术
随着现代社会的发展，越来越多的移动电子设备孕育而生，对锂离子电池的需求量呈现逐年递增的趋势；但与此相对应，大量的锂离子电池生产商如雨后春笋般拔地而起，随之而来的是各电池生产商之间激烈的市场竞争。为了保证所生产的电芯具有足够的价格优势，必须控制电芯的生成成本、提高电芯的生产效率。
现有的软包装电芯生成工艺中，大多采用常压注液，在这种情况下，注液前膜片微孔中被空气充满，注液后液面将平铺于膜片表面，从而将微孔中的空气液封于微孔中，为后续的膜片浸润增加难度。但是为了保证化成过程中固体电解质(SEI)膜的充分生长，必须保证化成前膜片的充分浸润。所以目前工艺中，注液后往往需要增加静置时间、提高静置温度等工序来确保膜片的充分浸润，这就带来了生产效率的降低、设备投入的增加，最终导致电芯生产成本的增加。
有鉴于此，确实有必要提供一种增加注液后膜片浸润速度从而缩短静置时间、提高生产效率的注液装置。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种能够加快电解液浸润膜片速度的锂离子电池注液装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种锂离子电池注液装置，包括注液系统、电芯预加热系统和/或电解液加热系统，所述电芯预加热系统为注液系统的上工位且二者之间设有电芯出口，所述电解液加热系统位于注液系统上方。
为了加快注液后膜片的浸润速度，可以通过提高注液时电解液的温度来实现。这可以通过以下三个途径来实现：
第一是加热电解液，使注液时电解液有较高的温度；
第二是加热电芯，是注液时电芯温度较高，注入电解液时，电解液也可以相应升高温度；
第三是同时加热电解液和电芯，从两个方面同时保证注液时电解液处于较高的温度。工作时，首先对电芯加热到一定温度，之后置于保温腔中使电芯恒温在一定温度待注液；同时，将需要注入的电解液加热到一定温度，此时电解液粘度急速降低。以上两步骤完成后开始注液，由于电解液被预先加热，因此电解液接触膜片时温度较高、粘度较低；由于电芯被预先加热，因此在电解液向膜片微孔中渗透过程中，能够始终保持较高的温度、较低的粘度。以上改进的共同作用下，能够确保电解液在较低的粘度下向膜片内部渗透，从而加快浸润速度，缩短浸润时间，减少生产成本，提高生产效率。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述电芯预加热系统包括电芯热量供应系统、电芯保温腔和用于控制所述电芯保温腔内温度的温度控制回路，所述电芯热量供应系统为设在所述电芯保温腔的内部的电阻丝。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述温度控制回路包括设置在电芯保温腔的内部的第一感温探头、第一温度调节控制器以及用于连接所述第一感温探头和所述第一温度调节控制器的第一感温线，所述第一温度调节控制器通过第一电阻丝导线与所述电芯保温腔连接。
实际工作时，电芯热量供应系统开始工作，使得电芯保温腔开始升温，第一感温探头感应腔体内部温度，当其感应的温度达到设定值时，第一温度调节控制器断开电芯热量供应系统，停止加热；同理当第一感温探头感应到腔体内部温度低于设定值时，第一温度调节控制器连通电芯热量供应系统，电芯热量供应系统再次开始工作；按照以上反馈控制系统使得电芯保温腔内部温度稳定在一定范围内。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述电解液加热系统包括电解液供应系统和电解液热量供应系统，二者通过热量交换部件连接，所述热量交换部件包括热量交换器和套设在所述热量交换器外的保温管。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述电解液供应系统包括电解液存储罐、将电解液导出的导液管以及计量泵，以及位于所述导液管末端的注液针，所述热量交换部件套设在所述导液管外。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述电解液热量供应系统为油加热系统、电阻丝加热系统或者红外加热系统。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述油加热系统包括油罐、用于将油导出的油导液管和循环泵、设于所述油罐内的加热电阻丝、设在所述油罐内的第二感温探头、设在所述油罐外的第二温度调节控制器、用于连接所述第二感温探头和所述第二温度调节控制器的第二感温线，所述第二温度调节控制器通过第二电阻丝导线与所述油罐连接。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述电阻丝加热系统包括设于电解液存储罐内的电阻丝、设在所述电解液存储罐内的第三感温探头、设在电解液存储罐外的第三温度调节控制器、用于连接所述第三感温探头和所述第三温度调节控制器的第三感温线，所述第三温度调节控制器通过第三电阻丝导线与所述电解液存储罐连接。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述红外加热系统包括套设在所述热量交换器外的红外加热管、设在导液管外的第四感温探头、与所述第四感温探头通过第四感温线连接的第四温度调节控制器、所述第四温度调节控制器通过第四电阻丝导线与所述红外加热管连接。
作为本发明锂离子电池注液装置的一种改进，所述注液系统包括注液保温腔和设于所述注液保温腔内的用于夹取电芯的机械手和用于放置电芯的支撑台，所述机械手安装在导轨上。
附图说明
图1为本发明具体实施方式1的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式2的电解液加热系统的结构示意图；
图3为本发明具体实施方式3的电解液加热系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
如图1所示，一种锂离子电池注液装置，包括注液系统3、电芯预加热系统1和/或电解液加热系统2，所述电芯预加热系统1为注液系统3的上工位且二者之间设有电芯出口17，所述电解液加热系统2位于注液系统3上方。
所述电芯预加热系统1包括电芯热量供应系统11、电芯保温腔12和用于控制所述电芯保温腔12内温度的温度控制回路15，所述电芯热量供应系统11设在所述电芯保温腔12的内部的电阻丝111。
所述温度控制回路15包括设置在电芯保温腔12的内部的第一感温探头13、第一温度调节控制器15以及用于连接所述第一感温探头13和所述第一温度调节控制器15的第一感温线14，所述第一温度调节控制器15通过第一电阻丝导线16与所述电芯保温腔12连接。
所述电解液加热系统2包括电解液供应系统21和电解液热量供应系统22，二者通过热量交换部件23连接，所述热量交换部件23包括热量交换器231和套设在所述热量交换器231外的保温管232。
所述电解液供应系统21包括电解液存储罐211、将电解液导出的导液管212以及计量泵213，以及位于所述导液管212末端的注液针233，所述热量交换部件23套设在所述导液管212外。
所述电解液热量供应系统22为油加热系统，所述油加热系统包括油罐222、用于将油导出的油导液管223和循环泵224、设于所述油罐内222的加热电阻丝229、设在所述油罐222内的第二感温探头225、设在所述油罐222外的第二温度调节控制器226、用于连接所述第二感温探头225和所述第二温度调节控制器226的第二感温线227，所述第二温度调节控制器226通过第二电阻丝导线228与所述油罐222连接。
所述注液系统3包括注液保温腔32和设于所述注液保温腔32内的用于夹取电芯的机械手34和用于放置电芯的支撑台33，所述机械手34安装在导轨31上。
对于电芯加热系统，工作时，先启动电源，使电阻丝111开始工作，使得电芯保温腔12开始升温，第一感温探头13感应腔体内部温度，当其感应的温度达到设定值时，第一温度调节控制器15断开电阻丝111电路，停止加热；同理当第一感温探头13感应到腔体内部温度低于设定值时，第一温度调节控制器15连通电阻丝111电路，电阻丝111再次开始工作；按照以上反馈控制系统使得电芯保温腔12内部温度稳定在一定范围内，从而加热电芯。
对于电解液加热系统，先打开电源，加热电阻丝229开始工作，对加油罐222中的油加热，第二感温探头225感应油的温度，并通过第二感温线227将信号传导给第二温度调节控制器226，当感应到的温度大于设定值时，第二温度调节控制器226将断开加热电阻丝229电路，停止加热；同理当第二温度调节控制器226感应到加热油的温度低于设定值时，第二温度调节控制器226将连通加热电阻丝229电路，加热电阻丝229再次开始工作；按照以上反馈控制系统使得加热油温度稳定在一定范围内。之后循环泵224开始工作，将油从油罐222中泵入热量交换器231中，从而将导液管212及其流经导液管212的电解液加热到一定温度，之热油再经过油导液管223回到油罐222中。按照以上工作步骤，能够有效的将经过导液管212的电解液加热到一个波动较小的温度范围内。
实际注液时，机械手34夹住经过电芯保温腔12加热后的电芯，经导轨31穿过电芯出口17移动到支撑台33上方，然后将电芯放于支撑台33上等待注液；此时存储于电解液存储罐211中的电解液经计量泵213泵入导液管212中，之后流经热量交换器231处加热，待温度升高到一定值后经注液针233注入电芯内部。之后再经过抽真空、热封装等工序，制备得到注液后电芯。
实施例2
本实施例的电解液加热系统2的结构与实施例1不同，本实施例使用的是电阻丝直接加热系统，其余同实施例1，这里不再赘述。
参照图2，所述电阻丝加热系统包括设于电解液存储罐211内的电阻丝41、设在所述电解液存储罐211内的第三感温探头42、设在电解液存储罐211外的第三温度调节控制器43、用于连接所述第三感温探头42和所述第三温度调节控制器43的第三感温线44，所述第三温度调节控制器43通过第三电阻丝导线45与所述电解液存储罐211连接。
工作时，打开电源，电阻丝41开始工作，对电解液加热，使得电解液存储箱211开始升温，第三感温探头42感应箱体内部电解液的温度，当其感应的温度达到设定值时，第三温度调节控制器43断开电阻丝41电路，停止加热；同理当第三感温探头42感应到腔体内部温度低于设定值时，第三温度调节控制器43连通电阻丝41电路，电阻丝41再次开始工作；按照以上反馈控制系统使得保温腔体内部温度稳定在一定范围内。
实际注液时，机械手34夹住经过电芯保温腔12加热后的电芯，经导轨31穿过电芯出口17移动到支撑台33上方，然后将电芯放于支撑台33上等待注液；此时存储于电解液存储罐211中的电解液经计量泵213泵入导液管212中，之后流经热量交换器231处加热，待温度升高到一定值后经注液针233注入电芯内部。之后再经过抽真空、热封装等工序，制备得到注液后电芯。
实施例3
电解液加热系统2的结构与实施例1不同，且电芯不做加热处理，本实施例使用的是红外加热系统，其余同实施例1，这里不再赘述。
参照图3，红外加热系统包括套设在所述热量交换器231外的红外加热管56、设在导液管212外的第四感温探头51、与所述第四感温探头51通过第四感温线52连接的第四温度调节控制器53、所述第四温度调节控制器53通过第四电阻丝导线54与所述红外加热管56连接。
工作时，打开电源，红外加热管56开始工作，对电解液加热，第四感温探头51感应电解液的温度，并通过第四感温线52将信号传导给第四温度调节控制器53，当感应到的温度大于设定值时，第四温度调节控制器53将减小通过红外加热管56的电流或者断开电路，停止对电解液加热；同理当第四感温探头51感应到电解液的温度低于设定值时，第四温度调节控制器53将加大通过红外加热管的电流或者连通电路，红外加热管56再次给电解液加热；按照以上反馈控制系统使得电解液温度稳定在一定范围内。
实际注液时，机械手34夹住经过电芯保温腔12加热后的电芯，经导轨31穿过电芯出口17移动到支撑台33上方，然后将电芯放于支撑台33上等待注液；此时存储于电解液存储罐211中的电解液经计量泵213泵入导液管212中，之后流经热量交换器231处加热，待温度升高到一定值后经注液针233注入电芯内部。之后再经过抽真空、热封装等工序，制备得到注液后电芯。
综上所述，采用本发明锂离子电池注液装置，由于电芯被预先加热，因此在电解液向膜片微孔中渗透过程中，能够始终保持较高的温度、较低的粘度。以上改进的共同作用下，能够确保电解液在较低的粘度下向膜片内部渗透，从以上改进的共同作用下，能够确保电解液在较低的粘度下向膜片内部渗透，从而加快浸润速度，缩短浸润时间，减少生产成本，提高生产效率。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂离子电池注液装置，其特征在于：包括注液系统(3)、电芯预加热系统(1)和/或电解液加热系统(2)，所述电芯预加热系统(1)为注液系统(3)的上工位且二者之间设有电芯出口(17)，所述电解液加热系统(2)位于注液系统(3)上方。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述电芯预加热系统(1)包括电芯热量供应系统(11)、电芯保温腔(12)和用于控制所述电芯保温腔(12)内温度的温度控制回路(15)，所述电芯热量供应系统(11)为设在所述电芯保温腔(12)的内部的电阻丝(111)。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述温度控制回路(15)包括设置在电芯保温腔(12)的内部的第一感温探头(13)、第一温度调节控制器(15)以及用于连接所述第一感温探头(13)和所述第一温度调节控制器(15)的第一感温线(14)，所述第一温度调节控制器(15)通过第一电阻丝导线(16)与所述电芯保温腔(12)连接。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述电解液加热系统(2)包括电解液供应系统(21)和电解液热量供应系统(22)，二者通过热量交换部件(23)连接，所述热量交换部件(23)包括热量交换器(231)和套设在所述热量交换器(231)外的保温管(232)。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述电解液供应系统(21)包括电解液存储罐(211)、将电解液导出的导液管(212)以及计量泵(213)，以及位于所述导液管(212)末端的注液针(233)，所述热量交换部件(23)套设在所述导液管(212)外。
6.根据权利要求4所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述电解液热量供应系统(22)为油加热系统、电阻丝加热系统或者红外加热系统。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述油加热系统包括油罐(222)、用于将油导出的油导液管(223)和循环泵(224)、设于所述油罐内(222)的加热电阻丝(229)、设在所述油罐(222)内的第二感温探头(225)、设在所述油罐(222)外的第二温度调节控制器(226)、用于连接所述第二感温探头(225)和所述第二温度调节控制器(226)的第二感温线(227)，所述第二温度调节控制器(226)通过第二电阻丝导线(228)与所述油罐(222)连接。
8.根据权利要求6所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述电阻丝加热系统包括设于电解液存储罐(211)内的电阻丝(41)、设在所述电解液存储罐(211)内的第三感温探头(42)、设在电解液存储罐(211)外的第三温度调节控制器(43)、用于连接所述第三感温探头(42)和所述第三温度调节控制器(43)的第三感温线(44)，所述第三温度调节控制器(43)通过第三电阻丝导线(45)与所述电解液存储罐(211)连接。
9.根据权利要求6所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述红外加热系统包括套设在所述热量交换器(231)外的红外加热管(56)、设在导液管(212)外的第四感温探头(51)、与所述第四感温探头(51)通过第四感温线(52)连接的第四温度调节控制器(53)、所述第四温度调节控制器(53)通过第四电阻丝导线(54)与所述红外加热管(56)连接。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池用加热注液装置，其特征在于：所述注液系统(3)包括注液保温腔(32)和设于所述注液保温腔(32)内的用于夹取电芯的机械手(34)和用于放置电芯的支撑台(33)，所述机械手(34)安装在导轨(31)上。
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