CN106848146A - 锂电池注液孔密闭排气装置及锂电池电芯生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种锂电池注液孔密闭排气装置及锂电池电芯生产方法，其装置包括密闭主体、密封件、弹性元件、固定件及密封圈；所述密闭主体为两端开口的中空腔体，腔体一端逐渐向内收缩形成通孔，所述腔体的收缩端和所述密封圈搭配，与锂电池的注液孔连接；在腔体收缩部分的内部嵌入所述密封件，所述密封件在腔体内部可移动，所述密封件的形状与腔体收缩部分的内部适配；所述腔体另一端连接所述固定件；所述弹性元件一端与所述固定件连接，另一端与密封件连接，所述弹性元件挤压所述密封件封住所述通孔。本发明提供的装置及方法，能实现锂电池在非低露点条件下化成过程中直接排气，降低了锂电池的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及到锂离子电池技术领域，特别是涉及到锂电池注液孔密闭排气装置及锂电池电芯生产方法。
背景技术
目前锂离子电池主要采用的是C体系，在第一次充电时会与电解液反应，形成SEI(solid electrolyte interface)膜。负极表面的SEI膜可以认为是电极材料和电解液在充放电过程中的反应产物。SEI膜在电池充放电循环中起着非常重要的作用。
不同的负极材料形成的SEI膜会有一定的差别，但SEI膜大致包括碳酸锂，烷基酯锂，氢氧化锂等，也包括盐的分解产物，或其他聚合物。在此过程中，会产生一定量的气体。产生的气体会对电池性能产生极大的影响，需要在生产过程中排出。现有的排气方法有：
1、在低露点(-40℃)环境(这里是指低湿度，化成过程本来就有常温和高温化成的方式。湿度表达有两种：a.露点温度，单位为℃；b.相对湿度，单位％，此处用的为露点温度。)中，通过敞开注液孔的方式，使化成过程中产生的气体自由从电池内部排出。
2、通过胶钉等方式简单密封注液孔，然后在普通环境中进行化成，待化成结束后再转入低露点(-40℃)环境中，通过抽真空的方式将化成过程中产生的气体从电池内部抽出。
为了获得好的SEI膜，化成的电流通常较小，致使整个化成过程会持续较长时间。若采用方法1，则电池需要在低温下维持较长时间，致使该过程耗能较多，增加了电池的生产成本。
而采用方法2会产生以下问题：在化成过程中产气不能及时排出，在电芯内部产生积压；当积压较多时，会将密封钉冲开，造成电芯被环境污染而报废；而且还需要在低温真空下完成排气过程，增加了生产成本。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种锂电池注液孔密闭排气装置及锂电池电芯生产方法，能实现锂电池在非低露点条件下化成过程中直接排气，降低了锂电池的生产成本。
本发明一种锂电池注液孔密闭排气装置，包括密闭主体、密封件、弹性元件、固定件及密封圈；
所述密闭主体为两端开口的中空腔体，腔体一端逐渐向内收缩形成通孔，所述腔体的收缩端和所述密封圈搭配，与锂电池的注液孔连接；
在腔体收缩部分的内部嵌入所述密封件，所述密封件在腔体内部可移动，所述密封件的形状与腔体收缩部分的内部适配；
所述腔体另一端连接所述固定件；
所述弹性元件一端与所述固定件连接，另一端与密封件连接，所述弹性元件挤压所述密封件封住所述通孔。
优选地，所述固定件与所述密闭主体的连接方式为螺纹连接。
优选地，所述固定件的中部有一排气孔。
优选地，所述排气孔呈六角形。
优选地，所述弹性元件为弹簧。
优选地，所述密封件与所述弹性元件连接一侧设置有第一凹槽，用于固定所述弹性元件的位置。
优选地，所述固定件与所述弹性元件连接一侧设置有第二凹槽，用于固定所述弹性元件的位置。
优选地，所述第一凹槽中部设置有第三凹槽。
优选地，所述密闭主体、固定件、密封件均由抗腐蚀材料制成。
本发明还提出了一种锂电池电芯生产方法，在化成步骤中采用上述任意一项的锂电池注液孔密闭排气装置对注液孔进行密封。
本发明提供了一种锂电池注液孔密闭排气装置及锂电池电芯生产方法，能实现锂电池在非低露点条件下化成过程中直接排气，降低了锂电池的生产成本。
附图说明
图1为本发明一种锂电池注液孔密闭排气装置一实施例的装配示意图；
图2为本发明一种锂电池注液孔密闭排气装置一实施例与锂电池搭配的示意图；
图3为本发明一种锂电池注液孔密闭排气装置一实施例处于密闭时的使用状态图；
图4为本发明一种锂电池注液孔密闭排气装置一实施例处于排气时的使用状态图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
参照图1，本发明实施例提出一种锂电池注液孔密闭排气装置，包括密闭主体4、密封件3、弹性元件2、固定件1及密封圈5；
所述密闭主体4为中空腔体，腔体一端逐渐收缩，收缩端为通孔，所述收缩端和所述密封圈5搭配，与锂电池的注液孔连接；
在腔体收缩部分的内部嵌入所述密封件3，所述密封件3在腔体内部可移动，所述密封件3的形状与腔体收缩部分的内部适配；
所述腔体另一端连接所述固定件1；
所述弹性元件2一端与所述固定件1连接，另一端与密封件3连接，所述弹性元件2与所述固定件1搭配，封住所述通孔。
本发明实施例提出的锂电池注液孔密闭排气装置适用于具有硬质外壳的锂电池电芯的化成过程。所述硬质外壳一般为铝制品或钢铁制品，但不仅限于铝制品或钢铁制品。
本实施例中，密闭主体4可参照图1所示的形状，也可采用其他类似的结构。腔体收缩部分可为圆锥状、三角锥状、方锥状、不规则锥状等。腔体收缩部分不局限于锥体，其收缩幅度可以不是一定值。如图2所示，密闭主体4的尺寸大小与锂电池大小适配。
密闭主体4的收缩部分下端的通孔与密封圈5搭配，与锂电池的注液孔连接。密封圈5可为橡胶圈，可密封注液孔和通孔伸长部之间的空隙。密闭主体4的收缩端与注液孔连接时，由于密封圈5的密封作用，注液孔仅能通过密闭主体4的通孔与外界接触。
密闭主体4在腔体收缩部分的内部嵌入所述密封件3。所述密封件与腔体收缩部分的内部适配。
弹性元件2采用一般的弹性元件，如弹簧之类的，也可采用其他可替换的弹性元件，诸如橡皮条(如包括多条，设置于腔体壁部，同时保证有空余间隙可使气体排出)等，只要能满足本实施例需要即可。
固定件1可以与密闭主体4一体成型，为密闭主体4的一部分。也可以是可分离的部件。只要起到固定弹性元件2的位置即可。在本实施例中，固定件1是与密闭主体4相分离的，且固定件1的位置是可调节的，可根据需要调整其与密闭主体4的相对位置。
参照图3，图3为本发明实施例使用时处于密闭时的状态图。在通孔内部中的压力与外界相同时，由于弹性元件2的作用，密封件3封住了通孔，使电池电芯内部不与外部接触，外界空气无法进入电芯内部。
参照图4，图3为本发明实施例使用时处于排气阶段的状态图。当电池电芯在化成过程中产生气体，注液孔内部的气压升高。其产生的压力作用于密封件3，密封件3的压力传导给弹性元件2，使弹性元件2发生形变。此时高压气体将密封件3推开，通孔与外界连通，电芯内部的气体排出。排出完毕后，弹性元件2复原，推动密闭件3将通孔堵住，隔绝了与外界的接触。
可选地，所述固定件1与所述密闭主体4的连接方式为螺纹连接。
参照图1，固定件1为一管状件，一端设有外螺纹，与密闭主体4一端的内螺纹适配。固定件1主要起到固定弹性元件2位置的作用。同时，可通过调节固定件1与密闭主体4的相对位置，调整弹性元件2对密封件3产生的压力，从而起到控制注液孔的排气压力。
可选地，所述固定件1的中部有一排气孔。
可选地，所述排气孔呈六角形。
在本实施例中，固定件1为一管状件，其中部的空心部分作为排气孔。当需要采集化成过程中的气体时，该固定件1可与气体采集装置相连，产生的化成气体通过该排气孔，被上述气体采集装置所收集。
特别的，该排气孔设置为六角形。由于在化成过程中，可能会有一些腐蚀性物质排出，污染密闭主体4的腔体内部，导致固定件1与密闭主体4之间的螺纹连接咬合在一起，难以调节。此时由于排气孔设置为六角形，则可通过六角螺丝刀或其他对应的工具将密闭主体4与固定件1分开。
可选地，所述弹性元件2为弹簧。
在本实施例中，弹性元件2选用弹簧作为优选的弹性元件。弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。一般用弹簧钢制成。弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。本实施例优选为压缩弹簧。压缩弹簧是承受轴向压力的螺旋弹簧，它所用的材料截面多为圆形，也有用矩形和多股钢萦卷制的，弹簧一般为等节距的，压缩弹簧的形状有：圆柱形、圆锥形、中凸形、中凹形和少量的非圆形等，压缩弹簧的圈与圈之间会有一定的间隙，当受到外载荷的时候弹簧收缩变形，储存变形能。
可选地，所述密封件3与所述弹性元件2连接一侧设置有第一凹槽，用于固定所述弹性元件2的位置。
可选地，所述固定件1与所述弹性元件2连接一侧设置有第二凹槽，用于固定所述弹性元件2的位置。
为了固定弹性元件2的位置，在与弹性元件2连接的密封件3一端和密闭主体4一端均设有凹槽，以限定弹性元件2的位置。
可选地，所述第一凹槽中部设置有第三凹槽。
由于密封件3在本装置中属于可移动的部件，且起到密封的作用。密封件3类似于锥状。由于使用的密闭材料一般为橡胶或其他具有较好密闭效果的材料，且需要添加一些抗腐蚀成分，故其质量会相对较重。较大的质量导致密封件3的移动惯性较大，不利于通孔的密封。故在第一凹槽的中部挖空，设置第三凹槽，减轻密封件3的质量，使装置的密闭性能进一步提升。
可选地，所述密闭主体4、固定件1、密封件3均由抗腐蚀材料制成。
由于在化成过程中，会发生复杂的反应，可能产生一些具有腐蚀性的气体。故密闭主体4、固定件1、密封件3采用抗腐蚀材料制成，以保证生产安全且提高本装置的使用寿命。密闭主体4、固定件1可选用抗腐蚀的金属材料，而密封件3可选用氟橡胶等耐腐蚀材料。
本发明还提出了一种锂电池电芯生产方法，在化成步骤中采用上述任意一项的锂电池注液孔密闭排气装置对注液孔进行密封。
在锂电池注入电解液之后，采用本发明提供的密闭排气装置对锂电池的注液孔进行密封，然后将电池置于常温或高温环境下进行化成。电池壳体内在化成过程中会产生一定的气体。当壳体内的气压超过密闭排气装置的承受压力时，密闭排气装置的密闭件会被推开，此时，壳体内的气体会排出。
有时候，电池壳体内的气体不多，但又需要将它们排空时，可在密闭排气装置的固定件1上连接减压装置，使壳体内的气体更容易排出。
将常规的密封钉改成用本发明提出的锂电池注液孔密闭排气装置。并且根据实际需要，在化成过程中，可提高化成温度，提高化成采用的电流，减少化成时间，节省相应的成本。
采用该装置化成的锂离子电池与采用常规化成柜的锂离子电池相比：
1，化成时间缩短了80％以上；
2，负极表面化成界面均一；
3，倍率放电性能提高3％左右。
本发明提供了一种锂电池注液孔密闭排气装置及锂电池电芯生产方法，能实现锂电池在非低露点条件下化成过程中直接排气，降低了锂电池的生产成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，包括密闭主体、密封件、弹性元件、固定件及密封圈；
所述密闭主体为两端开口的中空腔体，腔体一端逐渐向内收缩形成通孔，所述腔体的收缩端和所述密封圈搭配，与锂电池的注液孔连接；
在腔体收缩部分的内部嵌入所述密封件，所述密封件在腔体内部可移动，所述密封件的形状与腔体收缩部分的内部适配；
所述腔体另一端连接所述固定件；
所述弹性元件一端与所述固定件连接，另一端与密封件连接，所述弹性元件挤压所述密封件封住所述通孔。
2.根据权利要求1所述的锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，所述固定件与所述密闭主体的连接方式为螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，所述固定件的中部有一排气孔。
4.根据权利要求3所述的锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，所述排气孔呈六角形。
5.根据权利要求1所述的锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧。
6.根据权利要求1所述的锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，所述密封件与所述弹性元件连接一侧设置有第一凹槽，用于固定所述弹性元件的位置。
7.根据权利要求1所述的锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，所述固定件与所述弹性元件连接一侧设置有第二凹槽，用于固定所述弹性元件的位置。
8.根据权利要求6所述的锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，所述第一凹槽中部设置有第三凹槽。
9.根据权利要求1所述的锂电池注液孔密闭排气装置，其特征在于，所述密闭主体、固定件、密封件均由抗腐蚀材料制成。
10.一种锂电池电芯生产方法，其特征在于，在化成步骤中采用权利要求1-9任意一项所述的锂电池注液孔密闭排气装置对注液孔进行密封。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170613 |