CN103208609A - 电池注液设备及电池注液方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电池生产技术领域，公开了电池注液设备及电池注液方法。电池注液设备包括架体和用于容置多个电池的真空箱，架体上设置有用于移送真空箱的传送系统，电池注液设备至少一个工位处设置有用于将真空箱移入或移出传送系统的上下料系统；电池注液设备至少一个工位处设置有用于将电池液注入真空箱内电池中的注液系统。电池注液方法，包括以下步骤，准备用于容置多个电池的真空箱和具有多个可同时工作工位的架体，将电池放置于真空箱内，通过传送系统将真空箱放置于架体的工位上，通过传送系统将电池液注入真空箱中。本发明提供的电池注液设备及方法，其能适合生产线上大批量的大容量电池注液的要求，注液效率高，操作方便。
Description
技术领域
本发明属于电池生产技术领域，尤其涉及一种电池注液设备及电池注液方法。
背景技术
现有的小容量锂离子电池注液方式和设备都比较完善，但是由于大容量锂离子电池注液量比较大，现有的注液设备已经无法满足生产需求了，注液是大容量锂离子电池制备过程中一个非常重要的工序，而目前大容量锂离子电池注液设备使用的是由电解液灌、储液罐、上液阀门、注液泵、注液筒、注液针头和海霸泵组成的简单设备，需要手动打开阀门，每次只能注液一只电池，注液效率低，操作不方便。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了电池注液设备及电池注液方法，其注液效率高，操作方便。
本发明提供了电池注液设备，包括架体和用于容置多个电池的真空箱，所述架体上设置有用于移送所述真空箱的传送系统，所述架体上设置有多个工位，所述电池注液设备至少一个工位处设置有用于将所述真空箱移入或移出所述传送系统的上下料系统；所述电池注液设备至少一个工位处设置有用于将电池液注入真空箱内电池中的注液系统。
具体地，所述电池注液设备设置有至少一个用于将所述真空箱抽成真空状态的抽真空工位，所述电池注液设备设置有至少一个用于将惰性气体充入所述真空箱内的充气工位。
具体地，所述传送系统包括立轴、链轮、链条和用于驱动所述立轴旋转的第一驱动件；所述立轴纵向转动连接于所述架体，所述链轮固定套设于所述立轴，所述链条套设于所述链轮。
具体地，所述上下料系统包括底板、支架、活动连接板、用于承托电池的电池托盘、用于驱动所述电池托盘升降的滚珠丝杆和用于驱动所述滚珠丝杆转动的第二驱动件；所述支架连接于所述底板，所述活动连接板连接有螺母，螺母螺纹连接于所述滚珠丝杆，所述电池托盘设置有至少两个且上下间距设置，所述上下料系统还包括用于将所述电池托盘上的电池推至所述真空箱或将所述真空箱内电池拉出的取放料部件。
具体地，所述取放料部件包括设置于所述支架或所述电池托盘上且可前后移动的钩体。
具体地，所述真空箱包括箱体、箱门，所述箱门转动连接于所述箱体；所述电池注液设备包括用于将多个焊好盖帽的电池向上竖起且使电池方向一致定位的电池盒，所述箱体内设置有用于定位所述电池盒的第一卡槽，所述卡槽设置有至少两组且上下间隔设置，所述箱体内设置有储液杯总成。
具体地，所述注液系统包括机架、横向滑动连接于所述机架的横向进给机构和纵向滑动连接于所述横向进给机构的纵向进给机构；所述纵向进给机构上连接有注液头支承杆，所述注液头支承杆设置有至少两个且上下间距设置；每个所述注液头支承杆上均设置有用于将电池液注入至所述储液杯总成的注液头。
具体地，所述储液杯总成包括固定板和设置于所述固定板上方且可上下滑动的活动板，所述箱体内设置有用于连接所述固定板的第二卡槽；所述活动板和固定板之间设置有滑动导向结构，所述活动板与所述固定板之间设置有弹性复位件；所述储液杯总成还包括储液杯、注液针，所述注液针的上端伸入所述储液杯的底部，所述注液针的上端封闭，靠近上端的侧壁开设有出液孔，所述注液针穿设于所述活动板和所述固定板；所述活动板上连接有可封闭或开启所述出液孔的注液针密封圈。
具体地，所述注液针的边缘向内凹。
本发明还提供一种电池注液方法，包括以下步骤，准备用于容置多个电池的真空箱和具有多个可同时工作工位的架体，将电池放置于真空箱内，通过用于移送所述真空箱的传送系统将所述真空箱放置于所述架体的工位上，通过用于移送所述真空箱的传送系统将电池液注入真空箱中。
本发明提供的电池注液设备及方法，其能适合生产线上大批量的大容量电池注液的要求，能在各工位同时对大批量的电池加注电解液、抽真空、加干燥气同时进行，注液效率高，操作方便。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电池注液设备的俯视图；
图2是本发明实施例提供的电池注液设备中传送系统的立体图；
图3是本发明实施例提供的电池注液设备中上下料系统的立体图；
图4是本发明实施例提供的电池注液设备中注液系统的立体图；
图5是本发明实施例提供的电池注液设备中单个真空箱的立体图；
图6是本发明实施例提供的电池注液设备中储液杯总成的剖面图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
如图1和图5所示，本发明实施例提供的电池注液设备，包括架体和用于容置多个电池的真空箱7，所述架体上设置有多个工位，如图1中矩形框所示即表示工位的排布。真空箱7内容置多个电池并对各电池定位，使各电池按设置的位置统一朝上排列设置。所述架体上设置有用于移送所述真空箱7的传送系统，以将真空箱7移到下一工位，传送系统上可同时运行多个真空箱7，各工位可同时作业，效率高。所述电池注液设备至少一个工位处设置有用于将所述真空箱7移入或移出所述传送系统的上下料系统20；所述电池注液设备至少一个工位处设置有用于将电池液注入真空箱7内电池中的注液系统10。这样，可同时对多个电池进行协同作业，注液效率高，操作方便。
具体地，所述电池注液设备设置有至少一个用于将所述真空箱7抽成真空状态的抽真空工位，所述电池注液设备设置有至少一个用于将干燥的惰性气体充入所述真空箱7内的充气工位，以提高注液效果和产品质量。惰性气体可以为氮气等。
具体地，架体可以采用不锈钢或其它耐腐蚀材料制成，架体上可铺一层8至10mm厚的不锈钢板，其上安装轨道30，轨道30可呈椭圆形或圆形等，在安装上下料系统20的地方预留好位置，开一个比上下料系统20和真空箱7稍大的孔，以便于上下料。
具体地，如图1和图2所示，所述传送系统包括立轴83、链轮82、链条84和用于驱动所述立轴83旋转的第一驱动件；所述立轴83纵向转动连接于所述架体，所述链轮82固定套设于所述立轴83，所述链条84套设于所述链轮82。第一驱动件可为电机，以可靠地驱动真空箱7在轨道30运动。所谓真空箱7，也可为普通容置箱，其可密闭。传送系统也可采用传送带、传送辊等方式。
具体地，如图1和图3所示，所述上下料系统20包括可支承于地面的底板21、连接于底板21上端的支架22、连接于支架22或其它合适位置的活动连接板24、用于承托电池且可上下运动的电池托盘25、用于驱动所述电池托盘25升降的滚珠丝杆23和用于驱动所述滚珠丝杆23转动的第二驱动件；第二驱动件可为电机。所述支架22连接于所述底板21，所述活动连接板24连接有螺母，螺母螺纹连接于所述滚珠丝杆23，所述电池托盘25设置有至少两个且上下间距设置，所述上下料系统20还包括用于将所述电池托盘25上的电池推至所述真空箱7或将所述真空箱7内电池拉出的取放料部件。通过使滚珠丝杆23旋转，利用丝杆传动结构，可以将旋转运动转化为电池托盘25的上下运动。上下料系统20也可采用机械手等方式。
具体地，所述取放料部件包括设置于所述支架22或所述电池托盘25上且可前后移动的钩体。
具体地，如图1和图5所示，所述真空箱7包括箱体71、箱门72，所述箱门72可通过门轴702或合页转动连接于所述箱体71；所述电池注液设备包括用于将多个焊好盖帽的电池90向上竖起且使电池90方向一致定位的电池盒75，电池盒75作为载体，其上可设置多个矩阵排列的孔位，以便于插放电池90。电池盒总成由电池盒75和装在电池盒75中的已焊好盖帽的电池90组成，盖帽全部向上竖起，并且方向一致。所述箱体71内设置有用于定位所述电池盒75的第一卡槽，所述第一卡槽设置有至少两组且上下间隔设置，所述箱体71内设置有储液杯总成。通过上下料系统20将放置有电池90的电池盒75整体推入箱体71内，并使电池盒75的两侧卡入第一卡槽中，定位方式简单可靠。本实施例中，箱体71内可一次性放置多组电池90，相应地，电池托盘等相关部件的数量也与电池盒75或电池90的数量相匹配。
具体地，如图1和图4所示，所述注液系统10包括机架11、横向滑动连接于所述机架11的横向进给机构12和纵向滑动连接于所述横向进给机构12的纵向进给机构13；纵向进给机构13和横向进给机构12可以采用丝杆、气缸等方式驱动。所述纵向进给机构13上连接有注液头支承杆14，所述注液头支承杆14设置有至少两个且上下间距设置；每个所述注液头支承杆14上均设置有用于将电池液注入至所述储液杯总成的注液头15。注液头15可设置有多个，以一次对多个储液杯总成中的储液杯703进行注液。
具体地，如图1和图5所示，所述真空箱7的底部设置有万向轮，以便于移动真空箱7。电池注液设备还包括控制电路板，所述真空箱7上设置有电连接于控制电路板的自动开关门系统74，于上料前或取料时，自动开关门系统74可将箱门72打开，于上料后，自动开关门系统74可将箱门72关闭，自动开关门系统74可连接于电池注液设备的控制电路板。所述箱门72上设置有透明的观察窗73，以便于观察箱体71内的情况。所述箱体71上还设置有关门扣76，以使箱门72可靠地关紧于箱体71。
具体地，如图2～图6所示，所述储液杯总成包括固定板60和设置于所述固定板60上方且可上下滑动的活动板62，所述箱体71内设置有用于连接所述固定板60的第二卡槽77和用于对所述活动板62限位的第三卡槽78；所述活动板62和固定板60之间设置有滑动导向结构，所述活动板62与所述固定板60之间设置有弹性复位件67；所述储液杯总成还包括储液杯703、注液针65，所述注液针65的上端伸入所述储液杯703的底部，所述注液针65的上端封闭，靠近上端的侧壁开设有出液孔，出液孔可呈腰形等形状。所述注液针65穿设于所述活动板62和所述固定板60；所述活动板62上连接有可封闭或开启所述出液孔的注液针密封圈64。当活动板62被向下按压，注液针密封圈64与活动板62同步向下运动，出液孔得以连通于储液杯703，储液杯703内的电池液可以通过出液孔从注液针65注入其下方的电池90中。可以理解地，储液杯703、注液针65的数量与排布与其下方的电池盒75中的电池90的数量与排布相同。当活动板62在弹性复位件67的作用下向上滑动复位时，注液针密封圈64将封堵于出液孔，使储液杯703内的电池液不能流至电池90中，控制效果好。弹性复位件67可为弹簧等。固定板60和活动板62之间依靠导柱导套61来定位，依靠弹簧来复位的。
具体地，如图6所示，所述注液针65的边缘向内凹，以避免与注液针密封圈64等干涉。本实施例中，注液针65的腰形孔的两端向内凹0.3-0.6mm,两侧向内凹0.1-0.3mm这样在活动板62上下活动时,注液针65的腰形孔上下两端和两侧就不会对密封圈形成切割。
具体地，如图6所示，注液针65可由牌号为306的不锈钢或其它耐电解液腐蚀的金属材料毛细管制作,顶部孔焊住密封,靠顶部3-4mm处开一长为2-4mm、宽为1-1.5mm腰形孔,靠近下部2/5的位置焊一支承板,支承板左右各有一孔,用螺钉固定在固定板60上。
具体地，如图6所示，所述注液针65的外侧固定套设有支承板69，所述支承板69上开设有安装孔，所述支承板69通过穿设于所述安装孔的锁紧件固定于所述固定板60上；所述注液针65的外侧套设有导套。注液针密封圈64和导套可以起到密封和导向的作用。锁紧件可为螺丝等。
具体地，如图5所示，所述真空箱7连接有用于按压所述活动板62的压杆700，所述压杆700连接有压板701，所述压板701上连接有按压驱动件79，按压驱动件79可以为气缸等。压杆700可滑动穿设于箱体71的上端，压板701固定连接于压杆700的顶端且位于箱体71外，气缸本体固定连接于箱体71的上端，气缸的伸缩轴固定连接于压板701。
具体地，储液杯总成中的注液针65、导套、注液针密封圈64、电池盒75总成是一一对应的关系.
而且，储液杯总成中的储液杯703、注液针65、注液针65导套、注液针密封圈64、电池盒75总成只要空间允许，可以做成无限多数量集成在一起，只要一一对应即可。
具体地，真空箱7可由不锈钢或其它耐腐蚀材料制件，可以制成多层，只要方便操作即可。
具体地，所述电池盒75、储液杯703可由PP或者PE或者铁氟龙或者其它耐腐蚀材料制作,保证不会被电解液腐蚀。
具体地，控制电路板既可采用继电器电路,也采用PLC可编程控制器电路。
本实施例还提供了一种电池注液方法，包括以下步骤，准备用于容置多个电池90的真空箱7和具有多个可同时工作工位的架体，将电池90放置于真空箱7内，通过用于移送所述真空箱7的传送系统将所述真空箱7放置于所述架体的工位上，通过用于移送所述真空箱7的传送系统将电池液注入真空箱7中。
本发明提供的电池注液设备及方法，其能适合生产线上大批量的大容量电池注液的要求，能同时对大批量的电池加注电解液、抽真空、加干燥气同时进行。因为本发明提供的电池注液设备的密封部位少，因此注液密封效果好，利于提高效率，节约成本。通过由链条84，链轮82，支架22组成椭圆形轨道30，电池盒75由上下料系统20自动放入真空箱7中，注液机的注液头15支承杆14伸入真空箱7中给储液杯703注液，注完液后，真空箱7在椭圆形轨道30上按脉冲形式运动，每隔几分钟走一个工位，差不多1小时才走一圈，因此机器运行平稳，相关零件磨损小，机器寿命长，维修次数少。电池90在运动的过程中，在控制电路的控制下，自动完成抽真空，充干燥气的循环，自动完成下液。
具体应用时，将电池90插入电池盒75中,电池90盖帽向上竖起,并朝同一方向放好,再将电池盒75放入电池托盘25上, 每上好一层，上下料系统20自动上升一层，再放第二层，直到全部放好，上下料系统20后面的动力装置将电池盒75推入真空箱7中。
在开关门系统的作用下关门。运行到下一工位。
在开关门系统的作用下开门，注液机的纵向进给机构13前进，注液头15支承杆14伸入真空箱7，注液机的横向进给机构12和纵向进给机构13在控制电路的控制下，给每个储液杯703定量注液。注液完成后，纵向机构后退，离开真空箱7。在开关门系统的作用下关门，运行到下一工位。
从第三工位到十三工位，运行步骤如下 ：真空抽至-0.08Mpa到-0.1Mpa保持5分钟左右,气缸下压,通过压杆700使活动板62下移,注液针65上部注液孔露出密封圈外,电解液从注液孔流入注液针65的内部,再流入电池90,顶部气缸下压时间在4-16ms的范围内。
气缸上行,上行到位后,开始充氮气,气压到0.2Mpa左右,再抽真空,气缸再下行,再注液, 顶部气缸再上行,如此循环,循环次数与电池90品种,规格相关, 循环次数可在2-20之间,时间可在5-90分钟之间.
当真空箱7运行到十三工位停下后，在开关门系统的作用下开门，上下料系统20前部的钩体伸入真空箱7，钩住电池盒75的边沿，再拖到上下料系统20的电池托盘25上，人工将电池从电池托盘25上拿到流水线流入下一工序。
本发明所提供的电池注液设备及电池注液方法，其可以将成千上万个电池90同时抽真空，下液，充干燥气，效率最大化。
而且，本发明提供的电池注液设备，其运行速度可设置为较慢（每小时一圈左右），所以运行非常平稳，相关零件磨损小，机器寿命长，维修次数少。
而且传送系统采用的是链条、链轮的传动机构，简单可靠。
本发明采用的是先超焊，后注液的工艺方式，可以避免因先注液极耳上有电解液而容易虚焊的问题，可保证电池的质量。
本发明结构简单，密封的地方少，因此可减少设备的维修，可最大限度的减少注液过程中的电解液泄漏的发生。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.电池注液设备，其特征在于，包括架体和用于容置多个电池的真空箱，所述架体上设置有用于移送所述真空箱的传送系统，所述架体上设置有多个工位，所述电池注液设备至少一个工位处设置有用于将所述真空箱移入或移出所述传送系统的上下料系统；所述电池注液设备至少一个工位处设置有注液系统。
2.如权利要求1所述的电池注液设备，其特征在于，所述电池注液设备设置有至少一个用于将所述真空箱抽成真空状态的抽真空工位，所述电池注液设备设置有至少一个用于将惰性气体充入所述真空箱内的充气工位。
3.如权利要求1所述的电池注液设备，其特征在于，所述传送系统包括立轴、链轮、链条和用于驱动所述立轴旋转的第一驱动件；所述立轴纵向转动连接于所述架体，所述链轮固定套设于所述立轴，所述链条套设于所述链轮。
4.如权利要求1所述的电池注液设备，其特征在于，所述上下料系统包括底板、支架、活动连接板、用于承托电池的电池托盘、用于驱动所述电池托盘升降的滚珠丝杆和用于驱动所述滚珠丝杆转动的第二驱动件；所述支架连接于所述底板，所述活动连接板连接有螺母，螺母螺纹连接于所述滚珠丝杆，所述电池托盘设置有至少两个且上下间距设置，所述上下料系统还包括用于将所述电池托盘上的电池推至所述真空箱或将所述真空箱内电池拉出的取放料部件。
5.如权利要求4所述的电池注液设备，其特征在于，所述取放料部件包括设置于所述支架或所述电池托盘上且可前后移动的钩体。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电池注液设备，其特征在于，所述真空箱包括箱体、箱门，所述箱门转动连接于所述箱体；所述电池注液设备包括用于将多个焊好盖帽的电池向上竖起且使电池方向一致定位的电池盒，所述箱体内设置有用于定位所述电池盒的第一卡槽，所述卡槽设置有至少两组且上下间隔设置，所述箱体内设置有储液杯总成。
7.如权利要求6所述的电池注液设备，其特征在于，所述注液系统包括机架、横向滑动连接于所述机架的横向进给机构和纵向滑动连接于所述横向进给机构的纵向进给机构；所述纵向进给机构上连接有注液头支承杆，所述注液头支承杆设置有至少两个且上下间距设置；每个所述注液头支承杆上均设置有用于将电池液注入至所述储液杯总成的注液头。
8.如权利要求6所述的电池注液设备，其特征在于，所述储液杯总成包括固定板和设置于所述固定板上方且可上下滑动的活动板，所述箱体内设置有用于连接所述固定板的第二卡槽；所述活动板和固定板之间设置有滑动导向结构，所述活动板与所述固定板之间设置有弹性复位件；所述储液杯总成还包括储液杯、注液针，所述注液针的上端伸入所述储液杯的底部，所述注液针的上端封闭，靠近上端的侧壁开设有出液孔，所述注液针穿设于所述活动板和所述固定板；所述活动板上连接有可封闭或开启所述出液孔的注液针密封圈。
9.如权利要求8所述的电池注液设备，其特征在于，所述注液针的边缘向内凹。
10.电池注液方法，其特征在于，包括以下步骤，准备用于容置多个电池的真空箱和具有多个可同时工作工位的架体，将电池放置于真空箱内，通过用于移送所述真空箱的传送系统将所述真空箱放置于所述架体的工位上，通过用于移送所述真空箱的传送系统将电池液注入真空箱中。
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