CN107230769A - 电池加压注液方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池生产设备领域，特别涉及电池加压注液方法、装置及设备。电池加压注液装置包括注液杯，注液杯上设有注液杯通气口，电池加压注液装置还包括密封箱，所述密封箱包括箱体和与箱体密封配合的箱盖，密封箱具有用于容纳电池的密封腔体，所述密封箱上设有密封箱通气口和注液嘴，注液嘴具有用于与处于密封腔体外部的注液杯连接的外连接端和用于与电池的注液孔连接的内连接端。由于注液杯处于密封腔体外部，密封腔体空间小，抽真空、充气加压所需要的时间短，同时减少了加压气体的使用量，解决了目前电池加压注液过程中由于抽真空和加压时需要较长的时间，同时加压时也需要较多的加压气体造成的注液效率低、注液成本高的问题。

Description

电池加压注液方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及电池生产设备领域，特别涉及电池加压注液方法、装置及设备。

背景技术

目前，大容量方形锂电池在生产过程中需要向电池的内部腔体注入一定量的电解液，由于电池的内部腔体空间较小，需要将电解液浸润到电池的内部腔体极片结构上。而普通的电池加压注液装置通常难以实现电解液的快速注入和良好浸润，影响电池的注液效率和注液质量。

例如授权公告号为CN203277549U、授权公告日为2013.11.06的中国专利公开的一种圆柱电池注液循环系统，包括机架和自上而下安装设置在机架上的储液杯、下压机构和注液杯，储液杯连通注液杯，下压机构驱动注液杯与圆柱电池密封保压，圆柱电池所设注液孔与注液杯所设的出液口的中心轴线位于同一直线上，可自动完成上升密封、自动真空高压循环、自动泄压，对圆柱电池一对一进行循环注液，实现电池加压注液的自动化生产。

上述圆柱电池注液循环系统虽然能够实现对电池加压注液，但是由于电池壳体能够承受的压力有限，因此这种注液循环系统所施加的注液压力较小，电池注液效率低、浸润效果不好，造成电池的注液效率低和注液质量差的问题。

为了解决上述问题，公开号为CN1705147A、公开日为2005.12.07的中国专利申请公开了一种电池极片加压注液法及其加压注液装置，注液时将电池的注液孔与盛液器相连通并固接稳固，盛液器构成一种注液杯；然后将电池连同盛液器置于真空室内进行抽真空，当真空室内达到一定真空度后停止抽真空，转而向真空室内注入干燥空气或者惰性气体，继续加压直至真空室内气压上升到适当高压值之后，恒压一段时间，解除真空室内高压，从真空室内取出得到加压注液的电池。由于电池和盛液器均处于真空室内，加压过程中电池内外的压力保持一致，因此真空室内压力可以达到较高值，提高电池注液效率和注液质量。但是这种电池加压注液装置的盛液器设置在真空室内，导致真空室空间很大，抽真空和加压时需要较长的时间，同时加压时也需要更多的加压气体，最终造成注液效率低、注液成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池加压注液方法，以解决目前的电池加压注液过程中由于抽真空和加压时需要较长的时间，同时加压时也需要较多的加压气体造成的注液效率低、注液成本高的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种实现上述电池加压注液方法的电池加压注液装置及电池加压注液设备。

为实现上述目的，本发明的电池加压注液方法技术方案为：电池加压注液方法：将电池放入与电池的内部腔体相互隔离的密封腔体内，注液操作过程中通过向处于密封腔体外部的注液杯充气向电池的内部腔体加压，同时对密封腔体进行充气加压以减小电池内外压力差。

在对电池内部和电池外部加压时分别分至少两次进行梯度加压。

为实现上述目的，本发明的实现如上所述的电池加压注液方法的电池加压注液装置的技术方案为：电池加压注液装置包括注液杯，注液杯上设有注液杯通气口，电池加压注液装置还包括密封箱，所述密封箱包括箱体和与箱体密封配合的箱盖，密封箱具有用于容纳电池的密封腔体，所述密封箱上设有密封箱通气口和注液嘴，注液嘴具有用于与处于密封腔体外部的注液杯连接的外连接端和用于与电池的注液孔连接的内连接端。

所述密封箱通气口和/或注液嘴设置在密封箱的箱盖上。

所述注液杯通气口的口径小于密封箱通气口的口径。

所述的电池加压注液装置还包括用于向电池的内部腔体和密封腔体同步梯度加压的梯度加压装置。

为实现上述目的，本发明的实现如上所述的电池加压注液方法的电池加压注液设备的技术方案为：电池加压注液设备包括电池加压注液装置，还包括与电池加压注液装置连接的注液管路、通气管路，电池加压注液装置包括注液杯，注液杯上设有注液杯通气口，电池加压注液装置还包括密封箱，所述密封箱包括箱体和与箱体密封配合的箱盖，密封箱具有用于容纳电池的密封腔体，所述密封箱上设有密封箱通气口和注液嘴，注液嘴具有用于与处于密封腔体外部的注液杯连接的外连接端和用于与电池的注液孔连接的内连接端。

所述密封箱通气口和/或注液嘴设置在密封箱的箱盖上。

所述气流通道进口的口径小于密封箱通气口的口径。

所述的电池加压注液装置还包括用于向电池的内部腔体和密封腔体同步梯度加压的梯度加压装置。

本发明的电池加压注液装置的有益效果为：电池加压注液装置包括密封箱，在对电池进行注液前，将电池装配在密封箱的密封腔体内，并使注液嘴的内连接端与电池的注液孔密封配合以使密封腔体与电池的内部腔体相互隔离，然后将注液杯与注液嘴的外连接端连接，使注液嘴连通注液杯与电池内腔，通过注液杯对电池的内部腔体进行抽真空、加压注液、充入高压气体作业。在向电池内腔充气加压的同时，通过密封箱上的密封箱通气口向密封腔体内加压，保证电池的内外压力平衡，与目前的电池加压注液装置相比，本发明的电池加压注液装置在对电池充气加压的同时能够对电池外部充气加压，保持电池内外压力平衡，提高注液的压力，提高电池注液效率和注液质量。由于注液杯处于密封腔体外部，密封腔体空间小，抽真空、充气加压所需要的时间短，同时减少了加压气体的使用量，解决了目前电池加压注液过程中由于抽真空和加压时需要较长的时间，同时加压时也需要较多的加压气体造成的注液效率低、注液成本高的问题。

进一步的，所述密封箱通气口和/或注液嘴设置在密封箱的箱盖上，方便加工，同时也方便安装。

进一步的，所述注液杯通气口的口径小于密封箱通气口的口径，由于电池内部腔体空间远远小于密封腔体的空间，注液杯通气口的口径小于密封箱通气口的口径可以方便控制电池内部腔体与密封腔体的压力平衡。

进一步的，所述的电池加压注液装置还包括用于向电池的内部腔体和密封腔体同步梯度加压的梯度加压装置，通过梯度加压装置对电池的内部腔体和密封腔体进行梯度加压，避免一次加压过快产生冲击对电池造成损伤。

附图说明

图1为本发明的电池加压注液设备的具体实施例的爆炸图；

图2为图1中密封箱内装电池后的结构示意图；

图3为图1中注液杯与箱盖的装配结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的电池加压注液设备的具体实施例，电池加压注液设备包括注液泵、气体循环系统、电池加压注液装置、连接电池加压注液装置与注液泵的注液管路、连接电池加压注液装置与通气管路的气体循环系统，如图1和图2所示，电池加压注液装置包括密封箱1和注液杯2，密封箱1具有用于容纳电池3的密封腔体11。

密封箱1包括箱体12和与箱体12通过密封条15密封配合的箱盖13，箱盖13与箱体12围成密封腔体11。密封箱1的箱盖13上设有用于与气体循环系统连接的密封箱通气口131，箱盖13上设有注液嘴14，注液嘴14具有用于与处于密封腔体外部的注液杯2连接的外连接端和用于与电池3的注液孔31连接的内连接端，注液嘴14的内连接端与电池的注液孔连接后，电池3的内部腔体与密封腔体11相互隔离。如图3所示，注液嘴14的内连接端伸入密封腔体11内用于与电池3的注液孔31密封配合以使密封腔体11与电池3的内部腔体相互隔离，注液嘴14的外连接端伸出密封箱1与注液杯2密封配合，注液嘴14连通密封腔体11内的电池内部腔体与注液杯2。本实施例中的注液嘴14直接密封装配在箱盖上，注液嘴14为管状一体式结构，其他实施例中，注液嘴可以包括组合在一起的多段高压管。

注液杯2具有进液通道和气流通道，本实施例中，注液杯2为筒状结构，气流通道和进液通道为同一个通道，注液杯2的一端设有用于与气体系统连接的注液杯通气口23和用于与注液泵连接的注液进口24，注液杯2另一端设有与注液嘴14连接的注液嘴接口25。注液时，电解液由注液进口24进入注液杯，通过注液嘴接口25进入注液嘴14，然后进入电池3的内部腔体内；对电池3的内部腔体进行抽真空时，注液杯的注液杯通气口23与气体循环系统的抽真空设备连接，电池3的内部腔体内的气体经过注液嘴接口25进入注液杯，然后经过注液杯通气口23被抽出；在对电池3的内部腔体进行充气加压时，通过注液杯通气口23向电池3的内部腔体内加压。

密封腔体内设有定位装配电池3的定位槽，定位槽与电池壳定位配合。其他实施例中，密封腔体内还可以设置夹紧块，电池3通过夹紧块定位装配在密封腔体内。本实施例中，箱体与箱盖采用密封条密封配合，为了保证箱体与箱盖的密封性能，在箱体和箱盖上设置锁紧机构将箱体与箱盖锁紧在一起。密封箱通气口出设有高压气管，高压气管连接有三通阀，三通阀连接有加压装置。

本实施例中，为了保证对电池的内部腔体的平稳加压，注液杯通气口的口径小于密封箱通气口的口径，方便平衡电池的内部腔体压力与密封腔体的压力。

为了避免一次加压过快产生的冲击对电池造成损坏，本实施例中，电池加压注液装置还包括用于向电池的内部腔体和密封腔体同步梯度加压的梯度加压装置，梯度加压装置包括两个开关阀，开关阀分别设置在气体循环系统与密封腔体、气体循环系统与电池的内部腔体之间，还包括控制两个开关阀启闭的控制器，通过控制器控制开关阀的启闭，从而实现梯度加压。

本发明的电池加压注液设备使用前，首先将电池3定位装配在密封腔体内，然后盖上箱盖，同时使注液嘴14的内连接端与电池3的注液口连接，箱盖通过密封条与箱体密封配合，确保漏气率在要求的范围之内。连接注液嘴14的外连接端与注液杯2，气体循环系统与注液杯2通气口23、密封箱通气口连接，同时注浆泵与注液杯的注液进口24连接。电池加压注液设备组装完毕后，开始对电池3进行加压注液：

1）首先通过注液杯通气口23对注液杯2和电池3的内部腔体进行抽真空，真空度控制在-95KPa；然后将电解液通过注液进口24打入注液杯2中，注液杯2和电池3的内部腔体均处于真空状态，电解液被吸入注液杯2和电池3的内部腔体中；2）通过注液杯通气口23和密封箱通气口分别对电池3的内部腔体和密封腔体11同时用高压氮气进行梯度加压，氮气最该压力控制在0.6MPa，梯度加压时的压力差控制在0.2MPa，最后一次加压保持时间为50s左右；3）循环进行步骤1）和步骤2），最终使电解液完全注入电池3的内部腔体内并完成浸润。

本发明的电池加压注液设备在对电池的内部系统进行加压注液时，由于在密封箱的密封腔体内和电池的内部腔体内同时加压，能够提高加压的压力值，同时保证电池不被损坏，提高了电池的加压注液速度和注液质量。另外，密封箱还可以保证电池上的安全阀在注液时不被注液压力触发而使电池报废。

本发明的电池加压注液装置的具体实施例，电池加压注液装置与上述电池加压注液设备的具体实施例中所述的电池加压注液装置的结构相同，不再赘述。

本发明的电池加压注液方法的具体实施例，将电池放入与电池内部腔体相互隔离的密封腔体内，注液操作过程中通过向处于密封腔体外部的注液杯充气向电池内部加压，同时对密封腔体进行充气加压以减小电池内外压力差。其中具体的实施步骤方法遇上述电池加压注液设备的具体实施例中所述的加压注液方法相同，不予赘述。

本发明的电池加压注液方法、装置及设备的其他实施例中，密封箱也可以为圆柱体等其他形状；上述密封箱上的密封箱通气口可以设置在箱体上；上述注液嘴可以设置在箱体上，装配使用时，先将注液嘴与电池的注液口密封连接，然后再将箱盖盖上并保证箱体与箱盖的密封配合；上述梯度加压装置可以不设，加压过程中通过手动控制气体循环系统的充气阀的启闭实现梯度加压，当然，在电池耐压程度满足要求的情况下，加压过程可以一次完成；上述注液杯的通气口的口径可以等于或者大于密封箱通气口的口径，此时气体循环系统设置不同的充气加压装置分别对电池和密封腔体进行加压。

Claims (10)

1.电池加压注液方法，其特征在于：将电池放入与电池的内部腔体相互隔离的密封腔体内，注液操作过程中通过向处于密封腔体外部的注液杯充气向电池的内部腔体加压，同时对密封腔体进行充气加压以减小电池内外压力差。

2.根据权利要求1所述的电池加压注液方法，其特征在于：在对电池内部和电池外部加压时分别分至少两次进行梯度加压。

3.实现如权利要求1所述的电池加压注液方法的电池加压注液装置，包括注液杯，其特征在于：注液杯上设有注液杯通气口，电池加压注液装置还包括密封箱，所述密封箱包括箱体和与箱体密封配合的箱盖，密封箱具有用于容纳电池的密封腔体，所述密封箱上设有密封箱通气口和注液嘴，注液嘴具有用于与处于密封腔体外部的注液杯连接的外连接端和用于与电池的注液孔连接的内连接端。

4.根据权利要求3所述的电池加压注液装置，其特征在于：所述密封箱通气口和/或注液嘴设置在密封箱的箱盖上。

5.根据权利要求3或4所述的电池加压注液装置，其特征在于：所述注液杯通气口的口径小于密封箱通气口的口径。

6.根据权利要求3或4所述的电池加压注液装置，其特征在于：所述的电池加压注液装置还包括用于向电池的内部腔体和密封腔体同步梯度加压的梯度加压装置。

7.实现如权利要求1所述的电池加压注液方法的电池加压注液设备，包括电池加压注液装置，还包括与电池加压注液装置连接的注液管路、通气管路，电池加压注液装置包括注液杯，其特征在于：注液杯上设有注液杯通气口，电池加压注液装置还包括密封箱，所述密封箱包括箱体和与箱体密封配合的箱盖，密封箱具有用于容纳电池的密封腔体，所述密封箱上设有密封箱通气口和注液嘴，注液嘴具有用于与处于密封腔体外部的注液杯连接的外连接端和用于与电池的注液孔连接的内连接端。

8.根据权利要求7所述的电池加压注液设备，其特征在于：所述密封箱通气口和/或注液嘴设置在密封箱的箱盖上。

9.根据权利要求7或8所述的电池加压注液设备，其特征在于：所述气流通道进口的口径小于密封箱通气口的口径。

10.根据权利要求7或8所述的电池加压注液设备，其特征在于：所述的电池加压注液装置还包括用于向电池的内部腔体和密封腔体同步梯度加压的梯度加压装置。