CN102751467A - 一种动力电池的自动称重真空注液系统及其注液方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动力电池的自动称重真空注液系统及其注液方法,其特征在于:包括储液进液模块(1)、称重模块(2)、注液模块(3)和控制模块,电解液在正负压差的作用下,经所述储液进液模块(1)进入所述称重模块(2)称重后,再经所述注液模块(3)注入电池电芯(34)中。所述注液模块(3)包括注液缓冲装置(33),使得整个注液过程无电解液损失,在称重储液罐中称量完毕的电解液会全部注入电池电芯(34)中,无需反复称量电池重量,注液速度快、注液量准确。

Description

一种动力电池的自动称重真空注液系统及其注液方法
技术领域
本发明属于新能源动力电池领域,特别是涉及一种动力电池的自动称重真空注液系统及其注液方法。 
背景技术
随着动力电池对容量及功率的追求,电池的内部预留空间相对越来越小,注液难度也不断增大。传统的常压注液方法采用多次注液,一般需要2-3次注液才能满足注液量的要求,为了保证注液量每次注液前后都需要称量,效率非常低且注液量不准。也有部分工艺采用负压注液的方法,即对电池先注液然后抽真空浸润,采用此方法后电池注液速度有所增加,但是对电池抽真空容易造成电解液损失,抽真空后还需要对电池进行补液,操作也非常复杂。 
发明内容
本发明设计了一种动力电池的自动称重真空注液系统及其注液方法,其解决了动力电池注液难度大、操作复杂、效率低且注液量不准确的问题。
为了解决上述存在的技术问题,本发明采用了以下方案: 
一种动力电池的自动称重真空注液系统,包括储液进液模块(1)、称重模块(2)和注液模块(3),电解液在正负压差的作用下,经所述储液进液模块(1)进入所述称重模块(2)自动称重后,再经所述注液模块(3)注入电池电芯(34)中,其特征在于:所述注液模块(3)包括一个注液缓冲装置(33)和电池电芯(34),当电解液未能全部进入到所述电池电芯(34)时,通过重复多次对注液缓冲装置(33)和所述电池电芯(34)抽真空和输入干燥气体的方式,使得所述注液缓冲装置(33)中电解液充分注入到所述电池电芯(34)中从而使得整个注液过程无电解液损失,也无需反复称量电池重量。
进一步,所述注液缓冲装置(33)的下出口与所述电池电芯(34)的注液孔相连通;所述注液缓冲装置(33)通过真空管Ⅲ(31)、干燥气管Ⅲ(32)、输液管Ⅱ(25)分别和抽真空装置、干燥气体储存装置、所述称重模块(2)的称重储液罐(22)相连接;所述真空管Ⅲ(31)、干燥气管Ⅲ(32)和输液管Ⅱ(25)上分别设置有阀门。
进一步,所述称重模块(2)还包括电子称(21),所述称重储液罐(22)设置在所述电子称(21)上,所述称重储液罐(22)通过真空管Ⅱ(23)、干燥气管Ⅱ(24)、输液管Ⅰ(12)分别和抽真空装置、干燥气体储存装置、储液桶(11)相连接,所述真空管Ⅱ(23)、干燥气管Ⅱ(24)和输液管Ⅰ(12)上也分别设置有阀门。
进一步,所述储液进液模块(1)包括所述储液桶(11),所述储液桶(11)通过干燥气管Ⅰ(13)与干燥气体储存装置相连接;所述干燥气管Ⅰ(13)上设置有阀门。
进一步,还包括控制模块,电解液的输送、称重和注液均在所述控制模块的控制下自动完成;所述阀门均是电磁阀。
一种动力电池的自动称重真空注液方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:注液前,先调整所述电子称(21)的重量设定值;
步骤2:开始注液时,依次开启真空管Ⅱ(23)、干燥气管Ⅰ(13)和输液管Ⅰ(12)上的阀门,储液桶(11)中为正压,称重储液罐(22)中为真空,电解液通过输液管Ⅰ(12)进入称重储液罐(22)中,当称重储液罐(22)中的电解液重量达到电子称(21)的设定值时,根据电子称(21)的反馈信号,依次关闭输液管Ⅰ(12)、干燥气管Ⅰ(13)和真空管Ⅱ(23)上的阀门;
步骤3:开启真空管Ⅲ(31)上的阀门对注液缓冲装置(33)和电池电池电芯(34)进行抽真空,注液缓冲装置(33)和电池电芯(34)内部真空后,关闭真空管Ⅲ(31);
步骤4:依次打开干燥气管Ⅱ(24)和输液管Ⅱ(25),称重储液罐(22)中为正压,电解液通过输液管Ⅱ(24)全部进入注液缓冲装置(33)和电池电芯(34)后,再依次关闭输液管Ⅱ(25)和干燥气管Ⅱ(24);
步骤5:打开干燥气管Ⅲ(32), 注液缓冲装置(33)中是正压,电池电芯(34)中是真空,注液缓冲装置(33)中的电解液会在气压的作用下注入电池电芯(34)中;然后,关闭干燥气管Ⅲ(32);
步骤6:如果注液缓冲装置(33)中的电解液未能全部进入电池电芯(34)中,重复步骤3和步骤5。
进一步,上述各步骤中,经抽真空后的真空度≤0.09MPa。
进一步,所述干燥气体是高纯氮气,纯度≥99.9%;高纯氮气压力值≥0.1MPa。
进一步,上述步骤1-6中,所述各输液管、真空管、干燥气管的开启与关闭均通过控制模块控制各阀门进行实现。
该动力电池的自动称重真空注液系统及其注液方法具有以下有益效果:
(1)本发明采用真空注液的方法,在正负压差的作用下,快速连贯的完成了电解液的输送、称重和注液,解决了动力电池注液难度大、效率低的问题。
(2)本发明中由于设置了注液缓冲装置,整个注液过程无电解液损失,在称重储液罐中称量完毕的电解液会全部注入电池电芯中,无需反复称量电池重量,注液量准确。
(3)本发明中干燥气体选用高纯氮气,减少了对电解液的污染,又成本低廉。
(4)本发明还设置有控制模块,使得电解液的输送、称重和注液自动完成,提高了电池注液的自动化水平,利于大规模作业,减轻了工作人员的劳动强度、提高了生产率。
(5)本发明中的称重模块,可以通过调节称重上限调节每次注液量,应用灵活。
附图说明
图1:本发明动力电池的自动称重真空注液系统的结构示意图。
附图标记说明:
1—储液进液模块;11—储液桶;12—输液管Ⅰ;121—第一电磁阀;13—干燥气管Ⅰ;131—第二电磁阀;2—称重模块;21—电子称;22—称重储液罐;23—真空管Ⅱ;231—第三电磁阀;24—干燥气管Ⅱ;241—第四电磁阀;25—输液管Ⅱ;251—第五电磁阀;3—注液模块;31—真空管Ⅲ;311—第六电磁阀;32—干燥气管Ⅲ;321—第七电磁阀;33—注液缓冲装置;34—电池电芯。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明做进一步说明:
图1示出了一种动力电池的自动称重真空注液系统的结构示意图,其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。包括储液进液模块1、称重模块2、注液模块3以及控制模块;储液进液模块1储存待注液电解液,需要注液时在正压的作用下将电解液通过输送管路输送至称重模块。称重模块2称量限制进入称重模块的电解液重量,可以通过调节称重上限调节每次注液量。注液模块3下端与电池注液孔相连,采用抽真空注液的方法先抽真空再注液,如注液难度较大可以多次抽真空;抽真空过程中被抽出的电解液可以在下次注液时注入电池,不会引起电解液的损失。控制模块控制储液进液模块1、称重模块2和注液模块3配合工作,使得电解液的输送、称重和注液均在控制模块的控制下自动完成,高效准确的实现动力电池的注液。
储液进液模块1包括储液桶11、输液管Ⅰ和干燥气管Ⅰ,输液管Ⅰ和干燥气管Ⅰ上分别设置有第一电磁阀121和第二电磁阀131,储液桶11通过干燥气管Ⅰ和干燥气体储存装置连接,通过第二电磁阀131控制干燥气体的通断,储液桶11通过输液管Ⅰ与称重模块2中的称重储液罐22连接,通过第一电磁阀121控制电解液的通断。
称重模块2包括电子称21、称重储液罐22、真空管Ⅱ、干燥气管Ⅱ和输液管Ⅱ,真空管Ⅱ、干燥气管Ⅱ和输液管Ⅱ上分别设置有第三电磁阀231、第四电磁阀241和第五电磁阀251。称重储液罐22通过真空管Ⅱ、干燥气管Ⅱ分别和抽真空装置、干燥气体储存装置连接,通过相应的电磁阀控制通断,称重储液罐22通过输液管Ⅱ和注液模块3中的注液缓冲装置33连接,通过第五电磁阀251控制电解液的通断。称重储液罐22设置在电子称21上。
注液模块3包括注液缓冲装置33、真空管Ⅲ、干燥气管Ⅲ和电池电芯34,真空管Ⅲ和干燥气管Ⅲ上分别设置有第六电磁阀311和第七电磁阀321,注液缓冲装置33通过真空管Ⅲ、干燥气管Ⅲ分别和抽真空装置、干燥气体储存装置连接,通过相应的电磁阀控制通断,注液缓冲装置33下出口通过卡箍与电池电芯34的注液孔相连。
注液前,先调整电子称21的重量设定值,电子称21提供信号控制输液管Ⅰ的第一电磁阀121的启停。当称重储液罐22中的电解液未达到电子称21的设定重量时,第一电磁阀121始终开启;当称重储液罐22中的电解液达到电子称21的设定值时,控制模块根据电子称21的反馈信号关闭第一电磁阀121关闭。干燥气管Ⅰ、干燥气管Ⅱ、干燥气管Ⅲ中接高纯氮气,氮气纯度在99.9%以上,氮气压力值调整为0.1MPa。真空管Ⅱ、真空管Ⅲ分别和抽真空装置相连接,真空管Ⅱ、真空管Ⅲ中为真空,真空度≤-0.09MPa。
  开始注液时,依次通过第三电磁阀231、第二电磁阀131、第一电磁阀121控制开启真空管Ⅱ、干燥气管Ⅰ、输液管Ⅰ的开关,储液桶11中为正压0.2MPa,称重储液罐22中为真空,真空度≤-0.09MPa,电解液通过输液管Ⅰ进入称重储液罐22中,当电解液重量达到电子称21的设定值时,控制模块依次关闭第一电磁阀121、第三电磁阀231、第二电磁阀131。此时开启真空管Ⅲ的第六电磁阀311对注液缓冲装置33和电池电芯34抽真空,注液缓冲装置33和电池电芯34内部真空度降至≤-0.09MPa,通过第六电磁阀311关闭真空管Ⅲ。通过第四电磁阀241和第五电磁阀251打开干燥气管Ⅱ和输液管Ⅱ,电解液通过输液管Ⅱ全部进入注液缓冲装置33和电池电芯34中,通过第五电磁阀251、第四电磁阀241关闭输液管Ⅱ、干燥气管Ⅱ,通过第七电磁阀321打开干燥气管Ⅲ, 注液缓冲装置33中气压为正, 注液缓冲装置33中的电解液会在气压的作用下注入电池电芯34中,关闭干燥气管Ⅲ。如果电解液从注液缓冲装置33注入电池电芯34的过程比较困难,可以开启真空管Ⅲ对电池电芯34抽真空,然后再打开干燥气管Ⅲ,在真空与压力的反复作用下使电解液注入电池电芯34中。且在重复对电池电芯34抽真空时电解液只会回到注液缓冲装置33中,并不会因为抽真空而损失掉。整个注液过程无电解液损失,在称重储液罐22中称量完毕的电解液会全部注入电池电芯34中,无需反复称量电池重量。
 实例中各管路、真空管道、干燥气体(高纯氮气)管路的开启与关闭均可以通过控制模块控制各电磁阀进行实现。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述,显然本发明的实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池的自动称重真空注液系统,包括储液进液模块(1)、称重模块(2)和注液模块(3),电解液在正负压差的作用下,经所述储液进液模块(1)进入所述称重模块(2)自动称重后,再经所述注液模块(3)注入电池电芯(34)中,其特征在于:所述注液模块(3)包括一个注液缓冲装置(33)和电池电芯(34),当电解液未能全部进入到所述电池电芯(34)时,通过重复多次对注液缓冲装置(33)和所述电池电芯(34)抽真空和输入干燥气体的方式,使得所述注液缓冲装置(33)中电解液充分注入到所述电池电芯(34)中从而使得整个注液过程无电解液损失,也无需反复称量电池重量。
2.根据权利要求1所述的动力电池的自动称重真空注液系统,其特征在于:所述注液缓冲装置(33)的下出口与所述电池电芯(34)的注液孔相连通;所述注液缓冲装置(33)通过真空管Ⅲ(31)、干燥气管Ⅲ(32)、输液管Ⅱ(25)分别和抽真空装置、干燥气体储存装置、所述称重模块(2)的称重储液罐(22)相连接;所述真空管Ⅲ(31)、干燥气管Ⅲ(32)和输液管Ⅱ(25)上分别设置有阀门。
3.根据权利要求1或2所述的动力电池的自动称重真空注液系统,其特征在于:所述称重模块(2)还包括电子称(21),所述称重储液罐(22)设置在所述电子称(21)上,所述称重储液罐(22)通过真空管Ⅱ(23)、干燥气管Ⅱ(24)、输液管Ⅰ(12)分别和抽真空装置、干燥气体储存装置、储液桶(11)相连接,所述真空管Ⅱ(23)、干燥气管Ⅱ(24)和输液管Ⅰ(12)上也分别设置有阀门。
4.根据权利要求3所述的动力电池的自动称重真空注液系统,其特征在于:所述储液进液模块(1)包括所述储液桶(11),所述储液桶(11)通过干燥气管Ⅰ(13)与干燥气体储存装置相连接;所述干燥气管Ⅰ(13)上设置有阀门。
5.根据权利要求1至4任一所述的动力电池的自动称重真空注液系统,其特征在于:还包括控制模块,电解液的输送、称重和注液均在所述控制模块的控制下自动完成;所述阀门均是电磁阀。
6.根据权利要求5任一所述的动力电池的自动称重真空注液系统,其特征在于:所述干燥气体是高纯氮气,纯度≥99.9%;高纯氮气压力值≥0.1MPa。
7.一种动力电池的自动称重真空注液方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:注液前,先调整所述电子称(21)的重量设定值;
步骤2:开始注液时,依次开启真空管Ⅱ(23)、干燥气管Ⅰ(13)和输液管Ⅰ(12)上的阀门,储液桶(11)中为正压,称重储液罐(22)中为真空,电解液通过输液管Ⅰ(12)进入称重储液罐(22)中,当称重储液罐(22)中的电解液重量达到电子称(21)的设定值时,根据电子称(21)的反馈信号,依次关闭输液管Ⅰ(12)、干燥气管Ⅰ(13)和真空管Ⅱ(23)上的阀门;
步骤3:开启真空管Ⅲ(31)上的阀门对注液缓冲装置(33)和电池电池电芯(34)进行抽真空,注液缓冲装置(33)和电池电芯(34)内部真空后,关闭真空管Ⅲ(31);
步骤4:依次打开干燥气管Ⅱ(24)和输液管Ⅱ(25),称重储液罐(22)中为正压,电解液通过输液管Ⅱ(24)全部进入注液缓冲装置(33)和电池电芯(34)后,再依次关闭输液管Ⅱ(25)和干燥气管Ⅱ(24);
步骤5:打开干燥气管Ⅲ(32), 注液缓冲装置(33)中是正压,电池电芯(34)中是真空,注液缓冲装置(33)中的电解液会在气压的作用下注入电池电芯(34)中;然后,关闭干燥气管Ⅲ(32);
步骤6:如果注液缓冲装置(33)中的电解液未能全部进入电池电芯(34)中,重复步骤3和步骤5。
8.根据权利要求7所述的动力电池的自动称重真空注液方法,其特征在于:上述各步骤中,经抽真空后的真空度≤0.09MPa。
9.根据权利要求8所述的动力电池的自动称重真空注液方法,其特征在于:所述干燥气体是高纯氮气,纯度≥99.9%;高纯氮气压力值≥0.1MPa。
10.根据权利要求7至10任一所述的动力电池的自动称重真空注液方法,其特征在于:上述步骤1-6中,所述各输液管、真空管、干燥气管的开启与关闭均通过控制模块控制各阀门进行实现。
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