CN106159187B - 具有加热功能的电池注液装置及其注液方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有加热功能的电池注液装置及其注液方法，包括：导热管路、与待注液电池的密封口连接的抽真空管路和充气管路；导热管路与充气管路之间的距离小于预设值；导热管路内通有导热介质；导热介质用于将温度传导至充气管路，对通过充气管路的气体进行加热；充气管路用于向待注液电池内充入气体；抽真空管路用于在充气结束后将待注液电池抽真空。本发明实施例提供的技术方案，能够将极板中未被烘烤干净的水分彻底排出，并且能够提高极片的温度，提高极片表面能增加润湿角，因此大大提高了锂离子电池的浸润性能，同时也减轻了极板中的水含量，解决了锂离子电池走向大尺寸高能量密度中的一个技术难题。

Description

具有加热功能的电池注液装置及其注液方法

技术领域

本发明涉及电池生产制造技术领域，尤其涉及一种具有加热功能的电池注液装置及其注液方法。

背景技术

新能源是未来社会的发展趋势，锂离子电池作为一种高效环保的新能源，具有工作电压高、能量密度大和使用寿命长等突出的优点，目前已成为消费电子产品的首选电源设备。锂离子电池的发展方向之一是继续提高其能量密度，这就要求提高电极极片上活性物质的压实密度，以增加其担载量。但是，提高压实密度的同时也意味着电极极片的孔隙率降低，这会导致电解液难以充分浸润电极。浸润不充分则可能导致电池在化成后阳极出现黑斑、析锂等问题，从而降低电池的电化学性能。因此，促进电解液良好地浸润极片是至关重要的。

锂离子电池最简单的注液方式是通过手动进行注液，随着大规模生产的进行，出现了锂离子电池真空加压注液机。真空加压注液机的特点在于，企图通过真空将极板材料孔隙中的气体排出，此时注液能够使得电解液自动进入极板材料的孔隙中，再通过加压，以及后续的真空加压动作，使电解液完全进入到极板材料的孔隙中，达到一个良好的浸润效果。但是随着对电池容量以及容量密度的要求越来越高，极板的尺寸增大，以及极板的压实密度的提高，使得极板的浸润越来越难。然而极板电解液的浸润是一个锂离子电池制作过程中一个非常重要的控制点，其直接关联锂离子电池极板界面的均匀性，以及电化学性能的发挥。

提高浸润时间和浸润温度成为了第一个想到的解决方案，但是实验表明，浸润时间和浸润温度的提高会是极板粉料脱离基材，使电池 失效。在电解液中加入表面活性剂也能够提高浸润效果，但这样不仅提高了电解液的成本，同时也会对电池本身性能的发挥带来一定影响。也有专利报道直接对电解液进行加热，但是作为以挥发性有机物为主的电解液，直接加热使得电解液挥发，可能造成锂盐析出堵塞注液口等隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有加热功能的电池注液装置，以提高电解液浸润性能。

为此目的，本发明提出了一种具有加热功能的电池注液装置，包括：

导热管路、与待注液电池的密封口连接的抽真空管路和充气管路；所述导热管路与所述充气管路之间的距离小于预设值；

所述导热管路内通有导热介质；所述导热介质用于将温度传导至所述充气管路，对通过所述充气管路的气体进行加热；

所述充气管路用于向所述待注液电池内充入气体；

所述抽真空管路用于在充气结束后将所述待注液电池抽真空。

优选的，该电池注液装置还包括：密闭腔体，所述导热管路、抽真空管路和充气管路均位于所述密闭腔体内。

优选的，所述充气管路内的气体为惰性气体。

优选的，所述导热介质为循环流动的导热油。

优选的，所述导热油的温度为70～150℃。

优选的，该电池注液装置还包括加热装置，所述加热装置用于对所述导热介质进行加热。

优选的，所述加热装置为电阻丝。

另一方面，本发明实施例还提供了一种采用上述任意一种具有加热功能的电池注液装置进行注液的方法，该方法包括：

在所述导热管路内通入导热介质；

通过所述充气管路向所述待注液电池内充入气体，通过所述导热介质对通过所述充气管路的气体加热。

优选的，该方法还包括：

在充气结束后，停止向所述导热管路通入所述导热介质；

通过所述抽真空管路将所述待注液电池抽真空。

优选的，该方法还包括：

在抽真空后，向所述待注液电池内注入电解液，并通过所述充气管路向所述待注液电池内充入未加热的气体。

本发明实施例提供的具有加热功能的电池注液装置，在传统真空加压注液装置的基础上，通过在原有充气管路的附近设置导热管路，通过在导热管路内通入导热介质，利用热传导性，对通入待注液电池的气体进行加热，将极板中未被烘烤干净的水分彻底排出，并且能够提高极片的温度，提高极片表面能增加润湿角，因此采用本发明实施例提供的技术方案大大提高了锂离子电池的浸润性能，同时也减轻了极板中的水含量，解决了锂离子电池走向大尺寸高能量密度中的一个技术难题。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例提供的具有加热功能的电池注液装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的具有加热功能的电池注液装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电池注液方法的流程示意图；

图4为本发明另一实施例提供的电池注液方法的流程示意图；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种具有加热功能的电池注液装置，包括：

导热管路1、与待注液电池4的密封口8连接的抽真空管路3和充气管路2；所述导热管路1与所述充气管路2之间的距离小于预设值；

所述导热管路1内通有导热介质；所述导热介质用于将温度传导至所述充气管路2，对通过所述充气管路2的气体进行加热；

所述充气管路2用于向所述待注液电池4内充入气体；

所述抽真空管路3用于在充气结束后将所述待注液电池4抽真空。

需要说明的是，本发明实施例在传统真空加压注液机的基础上，对传统的真空加压注液机进行改造，通过导热介质对充入待注液电池4的气体进行加热，以此提高极板的温度从而可以间接提高电解液的温度，提高浸润性能。进一步的，由于提高了极板的温度从而可以提高极板表面能，同时活化微孔中的水分和气体，便于在后续抽真空时将原无法烘干的微量水分彻底排除电池，将极板粉料微孔中的气体也同时排出，使得极板电解液通道完全被清空，而此时注液能够达到更好的浸润效果，进而提高电池电性能的发挥。

其中，该待注液电池4可以为锂离子电池，充入待注液电池4内的气体可以为氮气。本发明实施例中待注液电池4的真空加压流程为：1)通过充气管路2用加热后的氮气进行加压，活化极板微孔中的气体与水分，提高极板表面活化能；2)利用抽真空管路3抽真空，将活化的气体和水分抽出来；3)注液，使得电解液能够快速均匀的浸润极板；4)通过充气管路2用未加热的氮气进行加压，进一步增强电解液对极板的浸润。

在上述实施例的基础上，如图2所示，该电池注液装置还可以包括：密闭腔体9，所述导热管路1、抽真空管路3和充气管路2均位于所述密闭腔体9内。待注液电池4的密封口8设有三个孔，分别为用于注入电解液的注液孔7，用于连接充气管路2的充气孔5和用于连接抽真 空管路3的抽气孔6。其中，为了促进热传导，该导热管路1为金属材质，导热管路1与充气管路2的距离较近，便于利用导热管路1内的导热介质快速对充气管路2内的气体加热。具体的，通过充气管路2充入待注液电池4内的气体可以为氮气。优选的，该导热介质可以为循环流动的导热油，导热油通过循环使充气管路2内的导热油温度保持在70～150℃。

当然，在其他实施方式中，该导热介质也可以是不循环的导热油，该电池注液装置还可以包括加热装置，该加热装置用于对所述导热介质进行加热。优选的，该加热装置可以为电阻丝。电阻丝可以设置在导热管路1内，利用电流通过电阻丝产生的热量加热导热管路1中的导热介质。

进一步的，为了防止充入待注液电池4内的气体与待注液电池4和电解液发生化学反应，优选的，所述充气管路2内的气体为惰性气体。如：氦气、氖气和氩气等。

本明实施例提供的具有加热功能的电池注液装置，在传统真空加压注液装置的基础上，通过在原有充气管路2的附近设置导热管路1，通过在导热管路1内通入导热介质，利用热传导性，对通入待注液电池4的气体进行加热，将极板中未被烘烤干净的水分彻底排出，并且能够提高极片的温度，提高极片表面能增加润湿角，因此采用本发明实施例提供的技术方案大大提高了锂离子电池的浸润性能，同时也减轻了极板中的水含量，解决了锂离子电池走向大尺寸高能量密度中的一个技术难题。

为了提高极板电解液的浸润效果，本发明实施例还提供了一种电池注液方法，该方法可以采用上述实施例提供的电池注液装置，如图3所示，该电池注液方法包括以下步骤：

S1：在导热管路1内通入导热介质；

S2：通过充气管路2向待注液电池4内充入气体，通过所述导热介 质对通过所述充气管路2的气体加热。

具体的，充入的气体可以为氮气，利用加热后的氮气对待注液电池4进行加压，活化极板微孔中的气体与水分。

本发明实施例提供的电池注液方法，利用导热管路1内的导热介质对充气管路2内的气体进行加热，通过提高极板温度从而间接提高了电解液温度进而提高了浸润性能，不仅如此，还能将极板中残留的未被烘干的微量水分彻底排出电池，极板粉料微孔中的气体也能够被排出，因此此时注液能够达到更好的浸润效果，电解液能够完全进入到极板的孔隙中，达到一个良好的浸润效果，从而提高了电池电性能的发挥。

其中，如图4所示，在步骤S1和S2的基础上还包括：

步骤S3：在充气结束后，停止向所述导热管路1通入所述导热介质；通过抽真空管路3将所述待注液电池4抽真空。

需要说明的是，通过抽真空，进一步将步骤S1和步骤S2活化的气体和水分抽出来，使得极板电解液通道完全被清空，使后续电解液能够完全进入到极板的孔隙中，达到一个良好的浸润效果。

其中，如图4所示，在步骤S1、S2、S3之后，该方法还进一步包括：

步骤S4：在抽真空后，向所述待注液电池4内注入电解液，并通过所述充气管路2向所述待注液电池4内充入未加热的气体。

具体的，向待注液电池4内注入电解液，使得电解液能够快速均匀地浸润极板；在停止向导热管路1内通入导热介质的前提下，向充气管路2充入氮气，用未加热的氮气进行加压，进一步促使电解液完全进入极板的孔隙中，增强电解液对极板的浸润。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模 糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种具有加热功能的电池注液装置，其特征在于，包括：

导热管路、与待注液电池的密封口连接的抽真空管路和充气管路；所述导热管路与所述充气管路之间的距离小于预设值；

所述导热管路内通有导热介质；所述导热介质用于将温度传导至所述充气管路，对通过所述充气管路的气体进行加热；

所述充气管路用于向所述待注液电池内充入气体；

所述抽真空管路用于在充气结束后将所述待注液电池抽真空。

2.根据权利要求1所述的电池注液装置，其特征在于，还包括：密闭腔体，所述导热管路、抽真空管路和充气管路均位于所述密闭腔体内。

3.根据权利要求1所述的电池注液装置，其特征在于，所述充气管路内的气体为惰性气体。

4.根据权利要求1所述的电池注液装置，其特征在于，所述导热介质为循环流动的导热油。

5.根据权利要求4所述的电池注液装置，其特征在于，所述导热油的温度为70～150℃。

6.根据权利要求1所述的电池注液装置，其特征在于，还包括加热装置，所述加热装置用于对所述导热介质进行加热。

7.根据权利要求6所述的电池注液装置，其特征在于，所述加热装置为电阻丝。

8.一种采用权利要求1-7任意一项所述的电池注液装置进行注液的方法，其特征在于，包括：

在所述导热管路内通入导热介质；

通过所述充气管路向所述待注液电池内充入气体，通过所述导热介质对通过所述充气管路的气体加热。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

在充气结束后，停止向所述导热管路通入所述导热介质；

通过所述抽真空管路将所述待注液电池抽真空。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

在抽真空后，向所述待注液电池内注入电解液，并通过所述充气管路向所述待注液电池内充入未加热的气体。