CN106838375A - 注液装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件生产技术领域，尤其涉及一种注液装置，包括注液杯、注液嘴和阀体；阀体包括阀座和阀芯，阀座设有阀芯腔、入口通道、出口通道以及阀座真空通道，阀芯活动插装于阀芯腔内，阀芯上设有注液通道与抽真空通道，阀芯具有相对于阀座运动的运动行程，在运动行程的第一端，入口通道与出口通道隔离，出口通道的另一端通过阀座真空通道与抽真空通道连通；在运动行程的第二端，入口通道的另一端通过注液通道与出口通道的另一端连通，且入口通道、出口通道均与阀座真空通道隔离。本申请在向电池内注液时，电解液也不容易进入抽真空通道内，降低了抽真空通道内出现电解液结晶的几率。

Description

注液装置

技术领域

本申请涉及储能器件生产技术领域，尤其涉及一种注液装置。

背景技术

随着能源问题的日趋严重，电池的应用范围也逐步扩张。在电池的生产过程中，会涉及到向电池的内部注入电解液的操作，实现该操作的装置称为注液装置。

传统技术中，可以在注液杯中插入抽真空杆，该抽真空杆内开设抽真空通道，通过抽真空杆的移动，可以将注液杯的电解液容纳腔和电池的内腔隔离开，进而同时实现电池的抽真空以及注液杯的注液操作。然而，采用此种结构后，注液杯内需要设置抽真空杆，增加了注液杯结构的复杂度；且在驱动抽真空杆上升，使注液杯的电解液容纳腔和电池的内腔相连通，实现向电池内注液这一操作时，由于抽真空杆的抽真空通道为真空状态，导致电解液会进入抽真空杆的抽真空通道中，在抽真空杆的真空通道中，残留的电解液会出现结晶，难于清理。

发明内容

本申请提供了一种注液装置，能够解决上述问题。

本申请提供了一种注液装置，包括注液杯、注液嘴和阀体；所述注液杯内设有电解液容纳腔，所述注液杯上开设有打液口和注液口，所述打液口和所述注液口均与所述电解液容纳腔连通；所述注液嘴安装于所述阀体上，所述注液嘴具有注液孔；

所述阀体包括阀座和阀芯，所述阀座设有阀芯腔、入口通道、出口通道以及阀座真空通道，所述入口通道的一端与所述注液口连通，所述出口通道的一端与所述注液孔连通，所述阀座真空通道的一端与所述出口通道连通；

所述阀芯活动插装于所述阀芯腔内，所述阀芯上设有注液通道与抽真空通道，所述阀芯具有相对于所述阀座运动的运动行程，在所述运动行程的第一端，所述入口通道与所述出口通道隔离，所述出口通道的另一端通过所述阀座真空通道与所述抽真空通道连通；在所述运动行程的第二端，所述入口通道的另一端通过所述注液通道与所述出口通道的另一端连通，且所述入口通道、所述出口通道均与所述抽真空通道隔离。

优选地，所述阀芯沿其轴向滑动连接于所述阀座。

优选地，相对于所述阀芯的轴向，所述入口通道与所述出口通道分别位于所述阀芯的两侧。

优选地，所述抽真空通道包括平行于所述轴向的第一通道，和沿与所述轴向呈一非零夹角的方向设置的第二通道，所述第一通道的一端与外界连通，另一端与所述第二通道的一端连通，在所述运动行程的第一端，所述阀座真空通道通过所述第二通道与所述第一通道连通。

优选地，所述抽真空通道还包括环形通道，所述环形通道沿所述阀芯的周向设置，在所述运动行程的第一端，所述第二通道通过所述环形通道与所述阀座真空通道连通。

优选地，所述第二通道设有多个，各所述第二通道沿所述周向设置。

优选地，所述阀芯沿其周向设有环形槽，所述注液通道形成于所述环形槽。

优选地，所述阀体还包括套装于所述阀芯的密封套，所述密封套位于所述注液通道与所述抽真空通道之间，在所述运动行程的第一端，所述密封套密封所述入口通道与所述出口通道各自靠近所述阀芯腔的一端；在所述运动行程的第二端，所述密封套密封所述阀座真空通道靠近所述阀芯腔的一端。

优选地，所述阀体还包括密封连接于所述阀座与所述阀芯的锥形密封圈，所述锥形密封圈位于所述注液通道与所述抽真空通道之间。

优选地，阀座上设有通气口，所述通气口与所述阀芯腔连通，所述通气口用于连接外部气源以驱动所述阀芯运动。

优选地，还包括喷淋头，所述喷淋头安装于所述电解液容纳腔的顶部。

优选地，所述喷淋头绕所述注液杯的轴线转动连接于所述注液杯。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的注液装置，增加阀体，该阀体的阀芯上设置注液通道与抽真空通道，当阀芯相对于阀座运动至抽真空通道与出口通道连通时，此时入口通道与出口通道隔离，可以通过抽真空通道实现电池内部抽真空的操作，同时还可以通过打液口向注液杯中补充电解液；当阀芯相对于阀座运动至入口通道与出口通道连通时，注液杯中的电解液进入电池内，且此时抽真空通道与阀座真空通道隔离，电解液几乎无法进入抽真空通道。因此，该注液装置可以实现电池抽真空和注液杯内打液操作的同时进行，并且在注液杯中不需要设置抽真空杆，简化了杯体的结构；同时在向电池内注液时，电解液也不容易进入抽真空通道内，降低了抽真空通道内出现电解液结晶的几率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请所提供的注液装置一种具体实施例的结构示意图；

图2为本申请所提供的注液装置一种具体实施例的剖视图；

图3为图2中I处的局部放大视图；

图4为图2中I处在注液杯打液和电池内抽真空时的局部放大视图；

图5为图2中I处在向电池内注液时的局部放大视图。

附图标记：

10-注液杯；11-杯盖；12-杯体；13-杯底；14-打液口；15-注液口；16-喷淋头；

20-注液嘴；21-注液孔；

30-阀体；31-阀座；311-入口通道；312-出口通道；313-阀座真空通道；314-座体；315-后端盖；316-前端盖；32-阀芯；321-注液通道；322-抽真空通道；322a第一通道；322b-第二通道；322c-环形通道；33-堵头；34-密封套；35-锥形密封圈；36-通气口；37真空接头；

40-连接件；41-紧固螺母；

50-密封圈。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-5所示，本申请实施例提供了一种注液装置，该注液装置可以向电池的内部注入电解液，此电池上具有电解液注入孔，注液装置通过该电解液注入孔向电池的内部注入电解液。此注液装置包括注液杯10、注液嘴20和阀体30，通常还包括注液泵(图中未示出)，其中：

注液杯10可包括杯体12、安装于杯体12的顶部的杯盖11以及安装于杯体12的底部的杯底13，杯底13与杯体12之间设置密封圈50。杯体12、杯盖11安装到一起后形成电解液容纳腔。注液杯10开设有打液口14和注液口15，打液口14与注液口15均与电解液容纳腔连通，打液口14可以与注液泵连接，以将电解液打入电解液容纳腔中；打液口14也可以与高压气源连接，以此为注液操作提供正压环境。一般地，打液口14设有两个，分别与打液泵和高压气源连接，以便于在需要二次注液时，无需断开与高压气源的连接；当然，在打液口14设有两个时，也可以同时与打液泵或者高压气源连接。其中，注液杯10的轴向(注液杯10的轴线所在的方向)为竖直方向，杯盖11位于杯底13的上方，打液口14与注液口15沿注液杯10的轴向设置，打液口14可以设于杯盖11上，注液口15设于杯底13上，以通过重力的作用加速电解液向电池内的流动。

注液嘴20安装于阀体30上，注液嘴20与阀体30之间设有密封圈50，具体可以通过过盈配合、螺纹配合等方式安装于阀体30上，也可以通过连接件40安装于阀体30，如图2所示，为了保证注液嘴20连接的可靠性，注液装置还包括紧固螺母41，连接件40与阀体30连接，注液嘴20通过紧固螺母41与连接件40锁紧。注液嘴20上具有注液孔21，在注液时，注液孔21与电池的电解液注入孔连通，以将电解液容纳腔中的电解液导入电池的内部，或者通过该注液孔21对电池的内部抽真空。

阀体30与注液杯10连接，可以设置于注液杯10设有杯底13的一端，如图2-3所示，阀体30包括阀座31和阀芯32，阀座31设有阀芯腔、入口通道311、出口通道312以及阀座真空通道313，入口通道311的一端与注液杯10的注液口15连通，出口通道312的一端与注液孔21连通，阀座真空通道313的一端与出口通道312连通，且入口通道311的另一端、出口通道312的另一端、阀座真空通道313的另一端均伸至阀芯腔。具体地，阀座31包括座体314以及分别连接于座体314两端的后端盖315和前端盖316，前端盖316、后端盖315以及座体314围成阀芯腔，为了保证阀芯腔的密封性，前端盖316与座体314之间、后端盖315与座体314之间均设置有密封圈50，此时入口通道311、出口通道312以及阀座真空通道313可以设置于座体314上，注液嘴20连接于座体314上，且与座体314之间设有密封圈50。

阀芯32活动插装于阀芯腔内，一般地，阀芯32为杆状结构，阀芯32的轴向与注液杯10的轴向呈一非零夹角，优选地，阀芯32的轴向为水平方向，阀芯32的一端伸出阀座31，如图2所示，阀芯32的一端伸出前端盖316，且阀芯32与阀芯腔的内壁之间通过密封圈50实现密封，密封圈50可以设有多个。阀芯32上设有注液通道321与抽真空通道322，抽真空通道322一般设置于阀芯32伸出阀座31的一端，以便于与外界真空装置连接。阀芯32具有相对于阀座31运动的运动行程，在运动行程的第一端，如图4所示，阀芯32封堵入口通道311与出口通道312，入口通道311与出口通道312隔离，阀座真空通道313的另一端与抽真空通道322连通，使出口通道312通过阀座真空通道313与抽真空通道322连通，从而使注液孔21通过出口通道312、阀座真空通道313与抽真空通道322连通；在运动行程的第二端，如图5所示，阀芯32封堵阀座真空通道313，使入口通道311、出口通道312均与抽真空通道322隔离，此时，阀座真空通道313与抽真空通道322也隔离，且注液通道321与入口通道311、出口通道312均连通，即入口通道311的另一端通过注液通道321与出口通道312的另一端连通。此处的第一端与第二端指阀芯32在运动后所停留的两个位置。

采用上述装置进行电解液注液操作时，首先推动阀芯32运动，当阀芯32相对于阀座31运动至抽真空通道322与出口通道312连通时，如图4所示，电池内的气流经注液孔21、出口通道312、阀座真空通道313与抽真空通道322被抽出，如图中箭头所示，使电池内呈负压状态，此时，入口通道311与出口通道312隔离，同时还可以通过打液口14向注液杯10中打入电解液；当阀芯32相对于阀座31运动至注液通道321与入口通道311、出口通道312均连通时，如图5所示，注液杯10中的电解液经注液口15、入口通道311、注液通道321、出口通道312、注液孔21进入电池内，如图中箭头所示，实现注液操作，且此时抽真空通道322与阀座真空通道313隔离，电解液几乎无法进入抽真空通道322内，在这个过程中，打液口14可以与外界大气压连通，使注液杯10内的电解液容纳腔处于常压状态下，或者，打液口14与外界气源连接，向电解液容纳腔通入高压气体使电解液的流入更顺畅。由此可见，该注液装置可以实现电池抽真空和注液杯10内打液操作的同时进行，并且在注液杯10中不需要设置抽真空杆，简化了注液杯10的结构；同时在向电池内注液时，电解液也不容易进入抽真空通道322内，能够保证电池内的电解液量，同时降低了抽真空通道322内出现电解液结晶的几率。

阀芯32与阀座31的相对运动可以为转动，也可以为滑动。在阀芯32绕其轴向转动连接于阀座31时，前述运动行程为阀芯32的角度行程；在阀芯32沿其轴向滑动连接于阀座31时，前述运动行程为位移行程，且通过阀芯32的滑动，能够使阀芯32的运动更易控制，以及在各工作状态下，更易实现阀芯32对各通道的密封。

为了使阀芯32准确停留在运动行程的第一端与第二端，阀体30还包括限位结构，限位结构设于运动行程内，如在阀芯32相对于阀座31相对滑动时，限位结构包括设于阀芯32两端的第一止动面、第二止动面，和设于阀座31上的第三止动面与第四止动面，第一止动面与第三止动面相对，第二止动面与第四止动面相对，且在运动行程的第一端，第一止动面与第三止动面相抵靠；在运动行程的第二端，第二止动面与第四止动面相抵靠。第一止动面与第三止动面、第二止动面与第四止动面可以为平面、锥面或者倾斜面。

相对于阀芯32的轴向，入口通道311与出口通道312分别位于阀芯32的两侧，尤其在阀芯32的轴线为水平方向时，当注液通道321与入口通道311、出口通道312均连通时，能够使电解液注入电池内的流动更顺畅。可选地，入口通道311与出口通道312同轴设置，且二者的公共轴线沿竖直方向，以进一步加速电解液的注入。

为了在运动行程的第一端时入口通道311与出口通道312之间、在运动行程的第二端时抽真空通道322与出口通道312之间能够更好地隔离，优选注液通道321与抽真空通道322沿阀芯32的轴向间隔设置。可以理解地，注液通道321与抽真空通道322也可以沿阀芯32的周向设置。

抽真空通道322包括平行于阀芯32的轴向的第一通道322a，和沿与该轴向呈一非零夹角的方向设置的第二通道322b，第二通道322b与第一通道322a可以相互垂直，具体地，第一通道322a的一端与外界连通，该端可以连接有真空接头37，通过真空接头37与外界的真空装置连接，第一通道322a的另一端与第二通道322b的一端连通，另一端伸至阀芯腔，在运动行程的第一端，阀座真空通道313通过第二通道322b与第一通道322a连通，即实现阀座真空通道313与抽真空通道322连通，以便于管道的设置与加工。

进一步地，在阀芯32滑动连接于阀座31时，抽真空通道322还包括环形通道322c，环形通道322c沿阀芯32的周向(指与阀芯32的轴向垂直的周向)设置，其中环形通道322c可以由阀芯32沿其周向设置的环形凹槽形成，环形凹槽的开口朝向阀芯腔的腔壁，在运动行程的第一端，第二通道322b通过环形通道322c与阀座真空通道313连通。通过设置环形通道322c，能够更好地保证在运动行程的第一端时，抽真空通道322与阀座真空通道313的连通。

此时，第二通道322b可以仅设有一个，也可以设有多个，在第二通道322b设有多个时，各第二通道322b沿阀芯32的周向设置，通过设置多个第二通道322b，当第二通道322b中的某一个发生堵塞时，也不会影响抽真空通道322的连通性。

同理，在阀芯32滑动连接于阀座31时，阀芯32沿其周向设有环形槽，注液通道321形成于环形槽，如图2-3所示，以此使在运动行程的第二端，电解液能够更快速地流入电池内。

阀座真空通道313可以为一条平直通道，也可以为弯折通道，在为弯折通道时，能够更好地防止电解液向抽真空通道322的流入。然而，在阀座31内加工弯折通道的阀座真空通道313比较困难，为此，在阀座31上加工两个相互连通的连通孔，两个连通孔可以呈任意非零夹角，如图3所示，两个连通孔形成十字孔，其中一个连通孔的一端与阀芯腔连通，另一端贯通阀座；另一个连通孔的一端与出口通道312连通，另一端沿远离出口通道312的方向贯通至阀座31，然后将两个连通孔贯通阀座31的一端通过堵头33封堵。可以想到地，两个连通孔也可以呈其它夹角设置。

为了保证在运动行程的第一端，阀芯32更好地密封入口通道311以及出口通道312各自伸至阀芯腔的一端，以及在运动行程的第二端，阀芯32更好地密封阀座真空通道313伸至阀芯腔的一端，阀体30还包括密封件，密封件设置于注液通道321与抽真空通道322之间，并且始终位于阀芯32与阀芯腔的内壁之间。在运动行程的第一端，密封件密封入口通道311与出口通道312各自靠近阀芯腔的一端，由于注液杯10中有电解液，电解液在重力的作用下，挤压密封件密封入口通道311的部分，从而使密封件变形，能够更好地密封入口通道311，且此时电池内的气体通过出口通道312向抽真空通道322运动，在负压的作用下，密封件密封出口通道312的部分向靠近注液嘴20的方向发生形变，也能够更好地密封出口通道312；在运动行程的第二端，密封件密封阀座真空通道313靠近阀芯腔的一端，以使出口通道312与抽真空通道322隔离。

需要说明的是，密封件可以为柔性材质，以使其通过变形更好地起到密封作用。其中，在阀芯32滑动连接于阀座31时，密封件优选为密封套34，密封套34套装于阀芯32，以增加密封件的强度，且能够更好地保证密封效果。

当然，阀体30也可以包括密封连接于阀座31与阀芯32的锥形密封圈35，优选锥形密封圈35位于注液通道321与抽真空通道322之间，以在运动行程的第二端，锥形密封圈35也能够起到隔离出口通道312与抽真空通道322的作用。尤其在设有第二止动面与第四止动面时，第二止动面与第四止动面均设置为锥形面，在运动行程的第二端，第二止动面通过锥形密封圈35与第四止动面抵靠，在注液通道321为环形槽时，由于电解液的压力，对锥形密封圈35进行挤压，使锥形密封圈35与第四止动面的接触面积更大，能够使锥形密封圈35的密封效果更好。

更优选地，注液装置同时包括密封套34与锥形密封圈35，以更好地起到密封的作用，其中，密封套34较锥形密封圈35可以更靠近注液通道321。

阀芯32相对于阀座31的运动可以是电动驱动，液压驱动或者气压驱动。通常为了保证阀芯腔的清洁以及连接的方便性，尤其在阀芯32相对于阀座31滑动时，阀芯32选用气动驱动，具体地，如图2中，阀座31上设有通气口36，通气口36与阀芯腔连通，通气口36用于连接外部气源，以驱动阀芯32运动，一般地，通气口36设有两个，在设有第三止动面与第四止动面时，可以分别位于阀芯腔靠近第三止动面的一端与靠近第四止动面的一端，以独立地向阀芯32的两侧通入压缩气体或者排出压缩气体，使阀芯32滑动。

在电解液注入电池时，即使在打液口14通入高压气体，也常常有一些电解液会残留在注液杯10上，造成电池内的电解液注液量不足，为此，注液装置还包括喷淋头16，喷淋头16安装于电解液容纳腔的顶部，在将注液杯10中的大部分电解液注入电池后，喷淋头16通入高压气体，通过高压气体喷淋冲洗电解液容纳腔的内壁，迫使残留的电解液流入到电池内；且在注液结束后，可以将高压的清洁溶剂通入喷淋头，通过喷洒的方式清洗电解液容纳腔的内壁，使注液杯10的清洗更彻底。

进一步地，喷淋头16绕注液杯10的轴线转动连接于注液杯，在喷淋头16通入高压气体时，驱动喷淋头16旋转，使高压气体能够呈旋转式喷洒状态，从而使气流的冲击力和剪切力能够将残留在电解液容纳腔的内壁的电解液清除更彻底，实现无死角的冲洗电解液容纳腔的内壁，使残留的电解液尽可能多地流入电池内，以保证电池的注液量；且在注液结束后，尤其是注液杯10上有结晶时，将高压的清洁溶剂通入喷淋头16，通过旋转的方式进行喷洒，清洁溶剂流的强剪切力能够将结晶清除，使注液杯10的清洗更彻底，因此，注液杯10的维护更方便。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种注液装置，其特征在于，包括注液杯、注液嘴和阀体；所述注液杯内设有电解液容纳腔，所述注液杯上开设有打液口和注液口，所述打液口和所述注液口均与所述电解液容纳腔连通；所述注液嘴安装于所述阀体上，所述注液嘴具有注液孔；

所述阀体包括阀座和阀芯，所述阀座设有阀芯腔、入口通道、出口通道以及阀座真空通道，所述入口通道的一端与所述注液口连通，所述出口通道的一端与所述注液孔连通，所述阀座真空通道的一端与所述出口通道连通；

所述阀芯活动插装于所述阀芯腔内，所述阀芯上设有注液通道与抽真空通道，所述阀芯具有相对于所述阀座运动的运动行程，在所述运动行程的第一端，所述入口通道与所述出口通道隔离，所述出口通道的另一端通过所述阀座真空通道与所述抽真空通道连通；在所述运动行程的第二端，所述入口通道的另一端通过所述注液通道与所述出口通道的另一端连通，且所述入口通道、所述出口通道均与所述抽真空通道隔离。

2.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述阀芯沿其轴向滑动连接于所述阀座。

3.根据权利要求2所述的注液装置，其特征在于，相对于所述阀芯的轴向，所述入口通道与所述出口通道分别位于所述阀芯的两侧。

4.根据权利要求3所述的注液装置，其特征在于，所述抽真空通道包括平行于所述轴向的第一通道，和沿与所述轴向呈一非零夹角的方向设置的第二通道，所述第一通道的一端与外界连通，另一端与所述第二通道的一端连通，在所述运动行程的第一端，所述阀座真空通道通过所述第二通道与所述第一通道连通。

5.根据权利要求4所述的注液装置，其特征在于，所述抽真空通道还包括环形通道，所述环形通道沿所述阀芯的周向设置，在所述运动行程的第一端，所述第二通道通过所述环形通道与所述阀座真空通道连通。

6.根据权利要求5所述的注液装置，其特征在于，所述第二通道设有多个，各所述第二通道沿所述周向设置。

7.根据权利要求2所述的注液装置，其特征在于，所述阀芯沿其周向设有环形槽，所述注液通道形成于所述环形槽。

8.根据权利要求2-7任一项所述的注液装置，其特征在于，所述阀体还包括套装于所述阀芯的密封套，所述密封套位于所述注液通道与所述抽真空通道之间，在所述运动行程的第一端，所述密封套密封所述入口通道与所述出口通道各自靠近所述阀芯腔的一端；在所述运动行程的第二端，所述密封套密封所述阀座真空通道靠近所述阀芯腔的一端。

9.根据权利要求2-7任一项所述的注液装置，其特征在于，所述阀体还包括密封连接于所述阀座与所述阀芯的锥形密封圈，所述锥形密封圈位于所述注液通道与所述抽真空通道之间。

10.根据权利要求1-7任一项所述的注液装置，其特征在于，阀座上设有通气口，所述通气口与所述阀芯腔连通，所述通气口用于连接外部气源以驱动所述阀芯运动。

11.根据权利要求1-7任一项所述的注液装置，其特征在于，还包括喷淋头，所述喷淋头安装于所述电解液容纳腔的顶部。

12.根据权利要求11所述的注液装置，其特征在于，所述喷淋头绕所述注液杯的轴线转动连接于所述注液杯。