CN103208607A - 一种可大范围调节的精密注液设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可大范围调节的精密注液设备，包括压力稳定装置、自动补液装置、自动注液装置和控制器，其中，自动注液装置包括第二容器、安装在第二容器底部的压力传感器、以及安装在第二容器上的液位传感器：所述自动注液装置分别通过管道与压力稳定装置、自动补液装置导通连接；控制器分别与压力稳定装置、自动补液装置和自动注液装置控制连接。本发明可大范围调节的精密注液设备，其注液量的可调范围大，而且调节方便，注液精度高、更稳定；结构简单，故障点少，维修率及维修费用低；能多注液嘴同时精准注液，提高效率。

Description

一种可大范围调节的精密注液设备

技术领域

本发明涉及锂离子电池注液技术领域，特别是涉及一种可大范围调节的精密注液设备。

背景技术

目前，锂离子电池的注液，多采用柱塞泵(含电动、气动等)、倒吸(真空定量)注液等方式注液。

采用柱塞泵注液时，如果选型适当，注液量在一定范围内可以达到要求，但从扣式电池、手机电池到动力电池的注液量从几克到几百克，由于柱塞泵其活塞行程一般只能在特定的、较小的范围调节，一般调节量为0-50mm，最大为100mm，注液量一般为几十克以内，并且注液量从低到高有很多级别，不同级别的泵，最大注液量是不一样的。为了增加注液量，要么换更大注液量的泵；要么采用多次注液的方式，这种注液方式在注液量达到的同时，累积误差也会随注液次数的增加而增大。此外，柱塞泵的注液量调节也不方便，需要对注液速度、时间、行程等几个方面调节，这需要一定的技能，注液时间也相对较长。电动柱塞泵要方便一些，但是注液都不能大范围的调节，注液精度也会受到液体压力波动的影响。由于锂离子电池的电解液具有腐蚀性，在注液过程中会产生结晶，直接导致密封件、柱塞的腐蚀和磨损而损坏。且柱塞制造精度要求高，其购买成本及维护费用也高，一个注液泵只能有一个注液嘴注液，效率也不高。

倒吸(真空定量)注液，在锂离子电池的注液生产中运用广泛。其注液原理为：将待注电池先进行抽真空，真空度的大小可调。在注液条件一定的情况下，由真空度来决定注液量，真空度越高，注液量就越大。这种注液方式的优点是效率高，维护费用低且方便。缺点是：1、受电池内部容积、电芯卷绕的松紧、制片精度的影响，注液量的误差较大；2、电池表面沾有很多电解液，造成电池外观不良以及8％-15％的电解液浪费；3、由于电解液的回收反复使用，对电解液本身有较大的污染，使电池性能下降。

由此可见，现有技术中注液设备及注液方式在实际应用过程中有明显的不足和缺陷，需要进一步改进，因此如何创设一种注液容量大、结构简单、注液量稳定、注液精度高以及注液效率高的可大范围调节的精密注液设备，是当前研发的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种注液容量大、结构简单、注液量稳定、注液精度高注液效率高、而且可大范围调节的精密注液设备。

为解决上述技术问题，本发明一种可大范围调节的精密注液设备，包括压力稳定装置、自动补液装置、自动注液装置和控制器，其中，自动注液装置包括第二容器、安装在第二容器底部的压力传感器、以及安装在第二容器上的液位传感器：所述自动注液装置分别通过管道与压力稳定装置、自动补液装置导通连接；控制器分别与压力稳定装置、自动补液装置和自动注液装置控制连接。

作为进一步改进，所述第二容器底部安装有一个以上的注液出口，所述注液出口通过管道连接有注液嘴，所述管道上设置有电磁阀，所述电磁阀与控制器连接。

所述压力传感器、液位传感器分别与控制器连接。

所述的压力稳定装置包括第一容器、与第一容器连接的加压电磁阀和减压电磁阀，所述加压电磁阀和减压电磁阀分别与控制器连接。

所述第一容器与第二容器之间通过其上设置的接头、与接头连接的管道连接，所述管道上设置有限流阀。

所述第一容器和第二容器内装有干燥气体，所述第二容器内还装有电解液。

所述的第一容器上还安装有安全阀。

所述自动补液装置包括电解液罐、设置在电解液罐上连接管道的接头，以及设置在管道上的电磁阀，所述电磁阀与控制器连接。

所述的压力稳定装置与自动注液装置分别连接机架。

所述的控制器还连接有启动开关。

采用以上技术后，本发明与现有技术比较有如下优点：

1、本发明可大范围调节的精密注液设备，其注液量的可调范围大，而且调节方便，注液精度高、更稳定。

2、本发明可大范围调节的精密注液设备结构简单，故障点少，维修率及维修费用低。

3、本发明可大范围调节的精密注液设备能多注液嘴同时精准注液，提高效率。

附图说明

以上所述是对本发明技术方案的概述，为进一步解释本发明，以下结合附图与实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1本发明一种可大范围调节的精密注液设备组成示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明一种可大范围调节的精密注液设备的组成，包括压力稳定装置、自动补液装置和控制器。

其中，自动注液装置分别通过管道与压力稳定装置、自动补液装置导通连接；控制器18分别与压力稳定装置、自动补液装置和自动注液装置控制连接。

具体的讲，本发明压力稳定装置包括第一容器5、分别与第一容器连接的加压电磁阀2、减压电磁阀3、安装在第一容器上部的接头6、与接头6连接的管道8、以及安装在管道8上的限流阀9。加压电磁阀2与减压电磁阀3分别与控制器18连接。第一容器5内部装有一定量的干燥气体。

进一步的，在第一容器5上部设置有安全阀4，第一容器5固定在机架1上。

本发明的自动注液装置包括第二容器10、安装在第二容器10边上的液位传感器15、安装在第二容器底部的压力传感器16、设在第二容器底部的注液出口7、设在第二容器上部的接头12、与接头12连接的管道19、安装在管道19上的电磁阀21和注液嘴22，电磁阀21与控制器18连接，压力传感器16、液位传感器15分别与控制器18连接。第二容器10通过安装在第二容器10上部的接头11、管道8与第一容器连接。

第二容器10底部装有压力传感器16，当注液及自动补液产生的第一容器5和第二容器10内压力下降或上升时，压力传感器16将信号传寄给控制器18，控制器控18制安装在第一容器5上的加压电磁阀2或减压电磁阀3相应地加压或减压，以保证容器内压力稳定和电解液在注液嘴22出口处的压力恒定。

进一步的，第二容器10底部可设置一个及一个以上的注液出口7、对应每个注液出口连接一条管道19、在每条管道19上安装一个电磁阀21和一个注液嘴22。

此外，第二容器10上还安装有安全阀，第二容器10固定连接机架1。

当需要注液时，控制器18控制电磁阀21打开，第二容器10内的电解液通过注液出口7、管道19，经注液嘴22向待注物料23内注液，第二容器10底部装有压力传感器16，第二容器10内装有电解液，其上部装有一部分干燥气体。待注物料23位于注液嘴22下方，二者之间是否密封取决于工艺要求。待注物料23可以直接是电池本体(如软包电池)，也可以是注液杯。注液杯是在给电池注液时，电解液的中转容器，通过它可以将电解液慢慢注入到电池本体。

启动开关24与控制器18连接，注液时启动开关向控制器发出指令，启动程序，自动完成注液过程。其注液量可以涵盖所有锂离子电池的一次性足量的注液，并能够方便地调节。第二容器10底部设置的多个注液出口，每个注液出口分别连接有管道和注液嘴，每个管道上都安装有电磁阀，每个管道都是独立的通道，独立控制，因此，注液设备可以有多个注液嘴同时对多个待注物料23注液。当到达控制器设定参数时，控制器控制电磁阀21关闭，注液嘴22停止注液。

本发明的自动补液装置电解液罐20，安装在电解液罐上的接头17、与接头17连接的管道14、设置在管道14上的电磁阀13。第二容器10通过安装在第二容器上的接头12、管道14和安装在电解液罐上接头17连接电解液罐20，管道14上安装有电磁阀13，电磁阀13与控制器18连接。当第二容器10内的电解液下降到下限位置时，控制器控制电磁阀13开启，电解液由电解液罐20向第二容器10内补充，当电解液液位上升到上限位置时，控制器18控制电磁阀13关闭，停止补充电解液。其中，管道14直达电解液罐底部，以此保证电解液可以充分用尽。

电解液罐20内压力高于第一容器5和第二容器10内的压力。如果电解液罐20内的压力等于或低于容器5和第二容器10内的压力时，则电解液不能自动补充到第二容器10内，这时需要外部给电解注罐20充干燥气体加压。当第二容器10内的电解液的液位低于下限时，液位传感器15会发出信号，由控制器18启动电磁阀13，由于电解液罐20内的压力高于第二容器10内的压力，因此电解液从电解液罐20内流向第二容器10；当第二容器10内的液位达到上限时，液位传感器15发出信号，由控制器18关闭电磁阀13。自动补液装置工作时，稳压装置同时工作，保持第二容器10内的压力稳定在控制器18的设定范围内。

本发明的控制器18可以是触摸屏控制器，也可是单片机或电脑控制。控制器18的设定参数包括压力设置、注液量设置等。在控制器18上设定的注液量，实际是以设定的注液时间通过一定的算法转变为显示的注液量。控制器的作用是控制整个设备，使其按程序正常工作。

稳压工作原理为：安装在第二容器10底部的压力传感器16的压力值由控制器18设定一定限值。当不断注液后第二容器10内的电解液变少，高度降低，第一容器5和第二容器10压力也会降低，压力传感器16实测压力低于控制器18的设定值时，则控制器18控制加压电磁阀2启动，向第一容器5和第二容器10充干燥气加压，到达控制器18的设定值时，控制器18控制加压电磁阀2关闭；当自动补液装置开始工作，向第二容器10内加液时，随着液位的升高，第一容器5和第二容器10内的压力也随之升高，压力传感器16实测压力高于控制器18的设定值，则控制器18控制减压电磁阀3开启，抽去第一容器5和第二容器10内一定量的干燥气体，当达到控制器18的设定值时，减压电磁阀3关闭，因此，第二容器10底部特定位置的压力会稳定在控制器18的设定值范围内，从而保证注液装置的稳定工作。

正式注液前，根据工艺要求，先在控制器18上设置好注液参数，然后开始注液，控制器18启动电磁阀21，第二容器10内的电解液通过管道19、电磁阀21从注液嘴22注到待注物料23内，到达设定注液参数时，控制器18关闭电磁阀21，通过称重后，这时实际注液量是一个具体的值，如果此值超出工艺要求的范围，则在控制器18上调整注液参数，经过三到五次调整，达到工艺要求后，就可以正式注液生产了。在注液过程中，由于第二容器10内的电解液不断减少，液位下降，第二容器10内压力会降低，第二容器10内需要自动补液，液位升高，第二容器10内的压力会升高。不管第二容器10内的压力降或者升，稳压装置都同时有效运行，以保持第二容器10底部压力并使之稳定，确保注液量达到工艺要求，并持续正常生产。当在第二容器10底部安装并使用了四个注液出口时，它们受控制器18的独立注液参数设置及控制，可同时给四个待注物料23注液。

综上所述，本发明精密注液设备包括对方形电池、圆柱电池、聚合物电池、软包电池、各种动力电池等注液，注液可大范围调节及精密定量，还可以多注液嘴精准注液。

本发明由于精密控制及通过稳定第一容器5和第二容器10内的压力控制，当注液嘴22的口径是一定值时，实验证明，通过控制器18的参数设定及调整，在0.1g-20g注液量范围内，注液精度可达到±0.02g；在20g-50g注液量范围内，注液精度可达到±0.05g；在50g-100g注液量范围内，注液精度可达到±0.1g；在100g-200g注液量范围内，注液精度可达到±0.2g；在200g-500g注液量范围内，注液精度可达到±0.5g；在500g-1000g注液量范围内，注液精度可达到±1g，完全能够满足各种锂离子电池的注液工艺要求。注液量可以在0.2g-50Kg内通过控制器18的参数设置，自由、方便地调节，现阶段一般最大注液量到1000g左右，即1Kg。

Claims (10)

1.一种可大范围调节的精密注液设备，其特征在于：包括压力稳定装置、自动补液装置、自动注液装置和控制器，其中，自动注液装置包括第二容器、安装在第二容器底部的压力传感器、以及安装在第二容器上的液位传感器：所述自动注液装置分别通过管道与压力稳定装置、自动补液装置导通连接；控制器分别与压力稳定装置、自动补液装置和自动注液装置控制连接。

2.根据权利要求1所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述第二容器底部安装有一个以上的注液出口，所述注液出口通过管道连接有注液嘴，所述管道上设置有电磁阀，所述电磁阀与控制器连接。

3.根据权利要求1所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述压力传感器、液位传感器分别与控制器连接。

4.根据权利要求1所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述的压力稳定装置包括第一容器、与第一容器连接的加压电磁阀和减压电磁阀，所述加压电磁阀和减压电磁阀分别与控制器连接。

5.根据权利要求4所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述第一容器与第二容器之间通过其上设置的接头、与接头连接的管道连接，所述管道上设置有限流阀。

6.根据权利要求4所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述第一容器和第二容器内装有干燥气体，所述第二容器内还装有电解液。

7.根据权利要求4所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述的第一容器上还安装有安全阀。

8.根据权利要求1所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述自动补液装置包括电解液罐、设置在电解液罐上连接管道的接头，以及设置在管道上的电磁阀，所述电磁阀与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述的压力稳定装置与自动注液装置分别连接机架。

10.根据权利要求1所述的可大范围调节的精密注液装置，其特征在于：所述的控制器还连接有启动开关。