CN107768694B - 精准取液机构及方法和精准配液机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池制备领域，尤其涉及一种精准取液机构及方法和精准配液机构及方法。本发明的精准取液机构，其原液存储罐的容积远大于预装试管的容积，并采用二次吸取和通过监测预装试管中原液的液面下降高度来控制取液量的方式，检测容积更小的预装试管时检测灵敏度更高，保证了原液吸取量的精确控制，提高了实验结果的精确度。本发明的精准取液机构及方法和精准配液机构及方法具有实验结果精度高的优点。

Description

精准取液机构及方法和精准配液机构及方法

【技术领域】

本发明涉及电池制备领域，尤其涉及一种精准取液机构及方法和精准配液机构及方法。

【背景技术】

现有的取液系统都是采用容积较大的容器来存储原液以能提供充足的原液来进行足够多次数的实验，通常采用容积为1L的容器来存储原液，但是每次实验所需电解液的体积较少，通常为2－6ml，故而在吸取原液时无法精确控制原液的吸取量，从而无法保证实验结果的精确性。

【发明内容】

针对上述问题，本发明提供一种精准取液机构及方法和精准配液机构及方法。

本发明解决技术问题的方案是提供一种精准取液机构，其用于从原液存储罐中精准取液，所述精准取液机构包括预装试管、终装试管、取液装置、液位监测装置和控制装置，所述液位监测装置与控制装置连接，所述控制装置与取液装置连接以控制取液装置的运作，所述预装试管的容积是原液存储罐的容积的1/50－1/10，所述预装试管的容积是终装试管的容积的1－6倍，取液装置用于从原液存储罐中吸取一定量的原液至预装试管中存储，再将原液从预装试管吸取至终装试管中，在取液装置将原液从预装试管吸取至终装试管的过程中，液位监测装置监测预装试管中原液的液面下降高度并反馈给控制装置，控制装置根据液位监测装置的反馈来控制取液装置从预装试管中取液的工作状态。

优选地，所述取液装置包括第一取液装置和第二取液装置，所述第一取液装置和第二取液装置的结构一致，所述第一取液装置用于从原液存储罐中吸取原液至预装试管中，所述第二取液装置用于从预装试管中吸取原液至终装试管中。

优选地，所述第一取液装置包括两第一固定件、两第一滑块、第二固定件、第三固定件、第二滑块、动力件以及取液件，所述两第一固定件间隔设置，所述第一固定件和第一滑块两者相对的两个表面之一设置有第一滑槽，另一者设置有第一凸起，通过第一滑槽和第一凸起的配合实现第一固定件和第一滑块在第一方向上的相对滑动，所述第二固定件架设在两第一固定件的上方且两端分别与两第一滑块紧固连接，所述第三固定件与第二固定件紧固连接，所述第三固定件和第二滑块两者相对的两个表面之一设置有第二滑槽，另一者设置有第二凸起，通过第二滑槽和第二凸起的配合实现第三固定件和第二滑块在第二方向上的相对滑动，所述动力件与第二滑块紧固连接，所述取液件与动力件紧固连接且可在动力件的带动下沿第三方向往复移动，所述第一方向、第二方向和第三方向三者相互垂直。

本发明还提供一种精准取液方法，其用于从原液存储罐中精准取液，其包括以下步骤：从原液存储罐中吸取原液到预装试管中存储；按预先计算的配比从预装试管中吸取原液至终装试管中，在吸取过程中监测预装试管中原液的液面下降高度来确定原液的取液量。

优选地，在吸取原液时可在三维方向上进行移动吸取。

优选地，吸取原液时的吸取速度为先快后慢。

本发明还提供一种精准配液机构，所述精准配液机构包括多个原液存储罐、如上所述的精准取液机构，所述预装试管的数量为至少两个，所述终装试管的数量为一个，所述多个原液存储罐用于相互独立地存储不同成分的原液，不同成分的原液被从不同原液存储罐中吸取到不同预装试管中，然后从不同预装试管中吸取至一个终装试管中进行混合。

优选地，所述精准配液机构进一步包括均匀混合装置，其用于对终装试管中的混合液进行均匀混合。

本发明还提供一种精准配液方法，其采用如上所述的精准配液机构，其包括以下步骤：从多个原液存储罐中分别吸取不同成分的原液到不同的预装试管中相互独立地存储；按预先计算的配比从不同的预装试管中分别吸取一定体积的不同成分的原液至终装试管中进行混合，在吸取过程中监测预装试管中原液的液面下降高度来确定原液的取液量；

优选地，所述精准配液方法进一步包括以下步骤：均匀混合，对混合液进行均匀混合。

与现有技术相比，本发明的一种精准取液机构，原液存储罐的容积远远大于预装试管的容积，其采用二次吸取和通过监测预装试管中原液的液面下降高度来控制取液量的方式，检测容积更小的预装试管时检测灵敏度更高，保证了原液吸取量的精确控制，确保了实验结果的精确度。

与现有技术相比，本发明的一种精准取液方法，采用先将原液从容积较大的原液存储罐中吸取到容积较小的预装试管中，再通过检测预装试管中原液的液面下降高度来控制吸取量，检测容积更小的预装试管时检测灵敏度更高，实验结果更精确。

另外的，在取液时可在三个维度方向上移动取液，更方便操作。

与现有技术相比，本发明的一种精准配液机构，其可以同时进行多个配比的混合液的制备，其通过检测液面下降高度来实现原液吸取量的精确控制，确保了实验结果的精确。

另外的，本发明的精准配液机构还配置有均匀混合装置，使得混合进行地更加充分，实验结果更精确。

与现有技术相比，本发明的一种精准配液方法，其可以同时进行多个配比的电解液的制备，其通过检测液面下降高度来监测原液的吸取量，确保了实验结果的精确。

【附图说明】

图1是本发明第一实施例的精准配液机构的结构示意图。

图2是本发明第一实施例的精准取液机构的电性连接模块示意图。

图3是本发明第一实施例的第一取液装置的结构示意图。

图4是本发明第二实施例的精准取液方法的流程示意图。

【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实例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，本发明第一实施例提供一种精准配液机构10，其包括原液存储罐11、精准取液机构、均匀混合装置16以及工作台19。所述精准取液机构进一步包括预装试管13、终装试管15、取液装置、液位监测装置(图未示)、控制装置(图未示)。所述取液装置可进一步包括第一取液装置17和/或第二取液装置18。所述原液存储罐11、预装试管13、终装试管15、均匀混合装置16、第一取液装置17和第二取液装置18均设置在工作台19上。作为一种变形，所述工作台19可以省略，所述原液存储罐11、预装试管13、终装试管15、均匀混合装置16、第一取液装置17和第二取液装置18设置在一个承载平面上即可。

所述原液存储罐11用于相互独立地存储不同成分的原液，所述预装试管13用于相互独立地存储从原液存储罐中吸取的不同成分的原液，所述终装试管15用于存储不同成分的原液混合后得到的混合液。所述第一取液装置17用于从原液存储罐11中吸取不同成分的原液至预装试管13中相互独立地存储。所述第二取液装置18用于从预装试管13中吸取不同成分的原液至终装试管15中进行混合以得到混合液。

所述第一取液装置17的结构与第二取液装置18的结构完全一致。所述液位监测装置用于监测预装试管13中不同成分原液的液面下降高度，所述液位监测装置可以是电磁传感器、激光传感器、超声波传感器或者光电传感器。请参考图2，所述液位监测装置与控制装置连接，所述第一取液装置17和第二取液装置18与控制装置连接，所述控制装置可根据液位监控装置的反馈来控制第二取液装置18的工作状态。所述控制装置中预存了根据预计取液量计算得到的液面下降高度的预设值，当液位监测装置检测到预装试管15中的原液的液面下降高度接近该预设值时，液面监测装置生成反馈信号传输给控制装置，控制装置根据该反馈信号控制第二取液装置18降低取液速度，当液位监测装置检测到原液的液面下降高度达到预设值时，液面监测装置生成反馈信号传输给控制装置，控制装置根据该反馈信号控制第二取液装置18停止取液。可以理解，控制模块还可以控制第一取液装置17从原液存储罐11中吸取原液的吸取速度和吸取位置。

原液存储罐11的容积是预装试管131的容积的10￣50倍，预装试管131的容积是终装试管151的容积的1￣6倍，预装试管131的直径为10－30mm，终装试管151的直径为10－30mm。优选地，原液存储罐11的容积是预装试管131的容积的15－25倍，预装试管131的容积是终装试管151的容积的2－4倍，预装试管131的直径为15－25mm，终装试管151的直径为15－25mm。进一步优选地，所述原液存储罐11为容积1L的容器，所述预装试管13为直径20mm、容积50ml的容器，所述终装试管15为直径20mm、容积12ml的容器。原液存储罐11具有较大的容积是为了提供足够多的原液去进行实验，而预装试管13的容积要远小于原液存储罐11的容积是为了使检测预装试管13中液面高度变化时更加灵敏，液面高度即使发生些许变化，液位监测装置也能感测到，从而保证检测结果更加精确。作为一种变形，可以根据实验需求去设计原液存储罐11、预装试管131和终装试管151三者的容积和数量。

所述原液存储罐11、预装试管13和第一取液装置17设置在第一工位区域，在第一工位区域，第一取液装置17将原液存储罐11中存储的不同成分的原液吸取到预装试管13中相互独立地存储。所述终装试管15、均匀混合装置16、第二取液装置18、液面检测装置设置在第二工位区域。将存储有不同成分原液的预装试管13从第一工位区域移动到第二工位区域，该移动动作可以是手动完成，也可以是机械手自动完成，在第二工位区域，第二取液装置18将预装试管13中存储的不同成分的原液吸取到终装试管15中进行混合，且在吸取过程中监测预装试管13中原液的液面下降高度以精确控制不同成分的原液的吸取量，优选地，所述均匀混合装置16设置在终装试管15的正下方位置处，震荡效果更好，从而混合效果更佳。

请参考图3，所述第一取液装置17包括两第一固定件171、两第一滑块172、第二固定件173、第三固定件175、第二滑块176、动力件177以及取液件179，所述两第一固定件171间隔设置在工作台19上，两第一滑块172分别与两第一固定件171可滑动地连接，两者可滑动地连接的方式具体为：第一固定件171靠近第一滑块172的表面上设置有至少一个第一滑槽1711，所述第一滑块172靠近第一固定件171的表面上设置有第一凸起(图未示)，所述第一凸起卡设在第一滑槽1711中且可在第一滑槽1711中进行滑动。作为一种变形，所述第一滑槽1711也可以设置在第一滑块172靠近第一固定件171的表面上，所述第一凸起设置在第一固定件171靠近第一滑块172的表面上。即第一固定件171和第一滑块172两者相对的两个表面之一上设置有第一滑槽1711，另一者上设置有第一凸起，通过第一滑槽1711和第一凸起的配合实现第一固定件171和第一滑块172两者之间的相对滑动，两者相对滑动的方向为第一固定件171的轴向方向，故定义第一固定件171的轴向方向为第一方向A。

所述第二固定件173架设在两第一固定件171的上方且两端分别与两第一滑块紧固连接，两者紧固连接的方式可以是螺钉连接、焊接、铆接或者胶接，所述第二固定件173可随第一滑块172一起沿第一方向A来回滑动，所述第二固定件173优选为龙门架。所述第三固定件175与第二固定件173紧固连接，两者紧固连接的方式可以是螺钉连接、焊接、铆接或者胶接。所述第三固定件175与第二滑块176可滑动地连接，两者可滑动地连接的方式具体为：第三固定件175和第二滑块176两者相对的两个表面之一上设置有第二滑槽1751，另一者上设置有第二凸起(图未示)，通过第二滑槽1751和第二凸起的配合实现第三固定件175和第二滑块176两者之间的相对滑动，两者相对滑动的方向为第三固定件175的轴向方向，故定义第三固定件175的轴向方向为第二方向B，所述第一方向A和第二方向B相交，故，所述第二滑块176可沿第一方向A和第二方向B进行移动，优选地，所述第二方向B与第一方向A相互垂直。

所述动力件177与第二滑块176紧固连接，两者紧固连接的方式可以是螺钉连接、焊接、铆接或者胶接。所述动力件177可随第二滑块176一起沿第一方向A和第二方向B移动。所述动力件177包括一动力轴1771，所述动力轴1771可沿第三方向C来回移动，所述第三方向C与第一方向A和第二方向B所在的平面均相交，优选地，所述第三方向C与第一方向A和第二方向B均保持垂直。所述动力件177优选为气缸。所述取液件179与动力件177的动力轴1771紧固连接，故，所述取液件179可在第一方向A、第二方向B和第三方向C三个方向上进行移动，以方便进行大范围内的取液。

所述第二取液装置18的结构与第一取液装置17完全一致，故在此不再赘述。

作为另一种变形，所述第一取液装置17或者第二取液装置18可以省略，即所述精准配液机构10仅设置一个取液装置，该取液装置即为第一取液装置17或者第二取液装置18，取液装置依次从原液存储罐11中吸取原液到预装试管13中，然后再从预装试管13中吸取原液到终装试管15中。在取液过程中，针对不同成分的原液需要更换取液件179，以防止出现原液污染，该更换取液件179的过程可以是手动更换，也可以是机械手自动更换。

请参考图4，本发明第二实施例还提供一种精准取液方法，其用于从原液存储罐中精准取液，所述精准取液方法包括以下步骤：

步骤S1：从原液存储罐中吸取原液到预装试管中存储；及

步骤S2：按预先计算的配比从预装试管中精确吸取原液到终装试管中。具体的，精确吸取是指用取液装置按预先计算的配比从预装试管中吸取原液至终装试管中，在吸取过程中监测预装试管中原液的液面下降高度来精确确定原液的取液量。

所述监测液面下降高度的方法可以是通过超声波检测、光学检测或者激光检测，即先检测吸取前的液面高度，在吸取过程中再时刻监测液面高度，通过计算两者的液面高度差配合预装试管的直径来计算得到原液的吸取量。

优选地，从预装试管中吸取原液的吸取速度为先快后慢，开始吸取原液时，以较快的吸取速度进行吸取原液以提升效率，并且时刻监测液面的下降高度，当监测到液面下降的高度接近临界值，即原液的吸取量接近预先设计的体积时，降低吸取速度，以防止过量吸取原液，实现取液的精确控制。

优选地，在吸取原液时可在三个维度方向上进行移动吸取。由于为了满足高通量筛选的需求，需要设置较多的预装试管，故而预装试管的分布范围较为广泛，故而在吸取原液的过程中在三个维度方向进行移动可以方便从分布范围较广的预装试管中吸取原液。在从多个预装试管中吸取不同成分的原液时，可以使用同一个取液件去进行取液，也可以使用多个取液件去同时进行取液，但针对不同成分的原液进行取液时，需要更换取液件，避免造成原液污染，从而影响实验的精确性。更换取液件的动作可以是手动完成的，也可以是机械手自动完成。优选地，为了避免原液之间造成污染、节约取液件的使用量和缩短取液时间，优先针对同一成分的原液进行吸取，同一成分的原液吸取完成之后然后再针对另一成分的原液进行吸取。

可以理解，如果进行几种成分原液的精确配液，则是将不同成分原液从不同原液存储罐中先吸取到不同预装试管中存储，然后从不同预装试管中精确吸取到同一个终装试管中混合即可。而该过程可以是将组分配比预先存储在控制装置中，控制装置根据该配比从不同的原液存储罐中精确吸取一定体积的不同成分的原液至一个终装试管中进行混合；也可以是取液装置本身具有计量功能，实验人员主观控制从不同的原液存储罐中吸取的不同成分的原液的取液量。

优选地，所述精准配液方法还可以进一步包括步骤S3：

步骤S3：均匀混合，对混合液进行均匀混合，所述均匀混合的方式可以是机械震荡、磁力震荡、超声波震荡或者搅拌。

在其中一个实施例中，对于电解液的配置，通常涉及到多种不同配比的电解液的成分筛选同时进行，故，接下来针对多种不同配比的电解液的取液过程进行详细说明。在接下来的说明中，原液指的是配置电解液的原料，其包括但不限于待筛选溶剂、锂盐和添加剂三种成分，还可以是四种或者四种以上的成分，不同成分的原液按照预先设计的不同配比可以制成不同性能的电解液，其中待筛选溶剂可以直接加入到原液存储罐中，锂盐和添加剂需按照一定比例稀释后加入到原液存储罐中，在接下来的说明中以待筛选溶剂、锂盐和添加剂三种成分作为原液来进行解释。

所述步骤S1具体为：将待筛选溶剂、锂盐和添加剂分别从原液存储罐中分别吸取到不同的预装试管中相互独立地存储。

所述步骤S2具体为：从不同的预装试管中按照预先设计的比例分别吸取一定体积的待筛选溶剂、锂盐和添加剂至终装试管中进行混合，每一根终装试管中得到的电解液的组分比例均不相同；而在吸取过程中，通过监测不同的预装试管中的液面下降高度来确定预装试管中被吸走的待筛选溶剂、锂盐和添加剂三者各自的体积，从而实现取液量的精确控制。

与现有技术相比，本发明的一种精准取液机构，原液存储罐的容积远远大于预装试管的容积，其采用二次吸取和通过监测预装试管中原液的液面下降高度来控制取液量的方式，检测容积更小的预装试管时检测灵敏度更高，保证了原液吸取量的精确控制，确保了实验结果的精确度。

与现有技术相比，本发明的一种精准取液方法，采用先将原液从容积较大的原液存储罐中吸取到容积较小的预装试管中，再通过检测预装试管中原液的液面下降高度来控制吸取量，检测容积更小的预装试管时检测灵敏度更高，实验结果更精确。

另外的，在取液时可在三个维度方向上移动取液，更方便操作。

与现有技术相比，本发明的一种精准配液机构，其可以同时进行多个配比的混合液的制备，其通过检测液面下降高度来实现原液吸取量的精确控制，确保了实验结果的精确。

另外的，本发明的精准配液机构还配置有均匀混合装置，使得混合进行地更加充分，实验结果更精确。

与现有技术相比，本发明的一种精准配液方法，其可以同时进行多个配比的电解液的制备，其通过检测液面下降高度来监测原液的吸取量，确保了实验结果的精确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种精准取液机构，其用于从原液存储罐中精准取液，其特征在于：所述精准取液机构包括预装试管、终装试管、取液装置、液位监测装置和控制装置，所述液位监测装置与控制装置连接，所述控制装置与取液装置连接以控制取液装置的运作，所述预装试管的容积是原液存储罐的容积的1/50～1/10，所述预装试管的容积是终装试管的容积的1～6倍，取液装置用于从原液存储罐中吸取一定量的原液至预装试管中存储，再将原液从预装试管吸取至终装试管中，在取液装置将原液从预装试管吸取至终装试管的过程中，液位监测装置监测预装试管中原液的液面下降高度并反馈给控制装置，控制装置根据液位监测装置的反馈来控制取液装置从预装试管中取液的工作状态。

2.如权利要求1所述的精准取液机构，其特征在于：所述取液装置包括第一取液装置和第二取液装置，所述第一取液装置和第二取液装置的结构一致，所述第一取液装置用于从原液存储罐中吸取原液至预装试管中，所述第二取液装置用于从预装试管中吸取原液至终装试管中。

3.如权利要求2所述的精准取液机构，其特征在于：所述第一取液装置包括两第一固定件、两第一滑块、第二固定件、第三固定件、第二滑块、动力件以及取液件，所述两第一固定件间隔设置，所述第一固定件和第一滑块两者相对的两个表面之一设置有第一滑槽，另一者设置有第一凸起，通过第一滑槽和第一凸起的配合实现第一固定件和第一滑块在第一方向上的相对滑动，所述第二固定件架设在两第一固定件的上方且两端分别与两第一滑块紧固连接，所述第三固定件与第二固定件紧固连接，所述第三固定件和第二滑块两者相对的两个表面之一设置有第二滑槽，另一者设置有第二凸起，通过第二滑槽和第二凸起的配合实现第三固定件和第二滑块在第二方向上的相对滑动，所述动力件与第二滑块紧固连接，所述取液件与动力件紧固连接且可在动力件的带动下沿第三方向往复移动，所述第一方向、第二方向和第三方向三者相互垂直。

4.一种精准取液方法，其用于从原液存储罐中精准取液，其特征在于：其包括以下步骤：

从原液存储罐中吸取原液到预装试管中存储；

按预先计算的配比从预装试管中吸取原液至终装试管中，在吸取过程中监测预装试管中原液的液面下降高度来确定原液的取液量。

5.如权利要求4所述的精准取液方法，其特征在于：在吸取原液时可在三维方向上进行移动吸取。

6.如权利要求4所述的精准取液方法，其特征在于：吸取原液时的吸取速度为先快后慢。

7.一种精准配液机构，其特征在于：所述精准配液机构包括多个原液存储罐、如权利要求1－3任一项所述的精准取液机构，所述预装试管的数量为至少两个，所述终装试管的数量为一个，所述多个原液存储罐用于相互独立地存储不同成分的原液，不同成分的原液被从不同原液存储罐中吸取到不同预装试管中，然后从不同预装试管中吸取至一个终装试管中进行混合。

8.如权利要求7所述的精准配液机构，其特征在于：所述精准配液机构进一步包括均匀混合装置，其用于对终装试管中的混合液进行均匀混合。

9.一种精准配液方法，其采用如权利要求7所述的精准配液机构，其特征在于：所述精准配液方法包括以下步骤：

从多个原液存储罐中分别吸取不同成分的原液到不同的预装试管中相互独立地存储；

按预先计算的配比从不同的预装试管中分别吸取一定体积的不同成分的原液至终装试管中进行混合，在吸取过程中监测预装试管中原液的液面下降高度来确定原液的取液量。

10.如权利要求9所述的精准配液方法，其特征在于：所述精准配液方法进一步包括以下步骤：

均匀混合，对混合液进行均匀混合。