CN108682891A - 一种压差式电解液浸润装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压差式电解液浸润装置，包括底座和顶盖、真空调节装置、电芯夹具和推动装置，本发明还公开了一种压差式电解液浸润方法。通过使用本发明中的压差式电解液浸润装置和方法，缩短了电解液的浸润时间，改善了电解液在电池中的浸润效果，提高了电池的使用性能和使用寿命。

Description

一种压差式电解液浸润装置及方法

技术领域

本发明涉及电池制造领域，尤其涉及一种压差式电解液的浸润装置与方法。

背景技术

锂离子电池具有体积小、循环寿命长、能量密度高和绿色环保的特点，因此在新能源汽车、储能、航空航天灯方面都有着广阔的应用前景。

锂离子电池的生产过程中包括电解液浸润的步骤，现有的电解液浸润方式一般是将注有电解液的电芯夹具置于真空环境中，并维持一定时间，或者是将夹具在一个真空度下放置一定时间后再置于另一个真空度中放置一段时间来达到浸润效果，但上述浸润方式的效率和浸润质量很低，严重影响电池的使用性能和寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种压差式电解液浸润装置及方法，能够高效地使电解液在电池中均匀分布，改善电解液在电池中的浸润效果，从而提高电池的使用性能和寿命。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种压差式电解液浸润装置，包括，

底座和顶盖，所述底座上具有开口，所述顶盖盖合所述开口并与所述底座形成一真空腔；

电芯夹具和推动装置，所述电芯夹具位于所述真空腔内，所述推动装置连接于所述底座的侧面，所述电芯夹具可在所述推动装置的控制下实现对电芯的夹紧和释放；

真空调节装置，其连接于所述底座的侧面，用于在所述电芯夹具夹紧电芯与释放电芯时调节所述真空腔内的压力变化。

在一种优选的实施方式中，所述真空腔体内设有夹具底板，所述夹具底板的底部设有容纳电芯的安装槽，所述电芯夹具置于所述夹具底板内。

在一种优选的实施方式中，所述电芯夹具包括数个固定板和活动板，所述固定板与活动板间隔排列，所述电芯置于所述固定板和活动板之间，所述活动板相对相邻所述固定板的移动实现所述电芯的夹紧和释放。

在一种优选的实施方式中，所述固定板和活动板接触电芯的一侧均固定有一隔板。

在一种优选的实施方式中，所述电芯夹具还包括导向轴，所述固定板和活动板上设有供所述导向轴穿过的通孔，所述活动板固定于所述导向轴并跟随所述导向轴移动，所述导向轴在所述固定板的通孔内滑动。

在一种优选的实施方式中，所述导向轴的一端连接有推杆，所述推动装置包括一活塞杆和驱动所述活塞杆运动的气缸。

在一种优选的实施方式中，所述气缸驱动活塞杆前推并推动所述推杆，所述活塞杆完成前推动作后退回并与所述推杆脱离。

在一种优选的实施方式中，相邻所述固定板与活动板之间设有弹簧，所述弹簧的两端分别与所述固定板与活动板背向电芯的一侧连接，所述弹簧给予所述活动板压紧所述电芯的作用力。

本发明还公开了一种压差式电解液浸润方法，包括以下步骤，

A.向包裹有铝塑膜的电芯注入电解液，并将电芯放入封闭的真空腔中；

B.在电芯处于夹紧状态时，增大所述真空腔内的压力值；

C.在电芯处于释放状态时，减小所述真空腔内的压力值；

D.所述步骤B与步骤C没有先后顺序，并循环执行所述步骤B和步骤C多次；

E.对所述电芯抽真空并进行封口，完成浸润。

在一种优选的实施方式中，所述步骤B与步骤C中的真空度为所述步骤D中的循环次数为8次。

本发明的有益效果是：通过使用压差式电解液浸润装置和方法，缩短了电解液的浸润时间，改善了电解液在电池中的浸润效果，提高了电池的使用性能和使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的压差式电解液浸润装置的组成结构示意图；

图2是图1中所示实施例的爆炸示意图；

图3是本发明电芯夹具一个实施例的结构示意图；

图4为图3所示A-A方向的剖视图；

图5是本发明中电芯一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

图1为本发明一种压差式电解液浸润装置一个实施例的结构示意图，参照图1，该装置包括一底座12和顶盖11，底座12上部开口，顶盖11恰好覆盖该开口，从而底座12与顶盖11之间形成一真空腔体，优选的，为了增强该真空腔体的密封性能，在底座12的上端开一环形槽，在环形槽内设置密封圈。

底座12的侧面还设有真空调节装置21和真空调节装置22以及动力装置(图中未示出)，本实施例中的真空调节装置21和真空调节装置22为两个真空管，真空管21在动力装置作用下抽取底座12与顶盖11形成的真空腔内的空气，真空管22在动力装置作用下向该真空腔内释放空气，增大该真空腔内的空气压力。

底座12的侧面还设有推动装置3，推动装置3能够推动底座12内部的夹具，从而实现电芯的夹紧和释放。优选的，图1中在底座12的左右两侧均设置了推动装置3，在实际应用中，也可只在底座12的一侧设置推动装置3。

图2为图1所示实施例的爆炸示意图，参照图2，底座12内设有夹具底板4，夹具底板4用于容纳电芯夹具5及电芯7，夹具底板的底部设有容纳电芯7的安装槽，电芯7固定于该安装槽内，在电芯夹具5移动时，电芯7不会受电芯夹具的影响产生晃动。

电芯夹具5包括固定板和活动板，固定板固定于夹具底板4的底部，固定板包括后立板51和前立板54，电芯夹具5还包括活动板52和电芯隔板53，后立板51设为两块，分别位于电芯夹具5的左右两端，后立板51主要起到连接活动板52以及传送运动的作用，活动板52与前立板54均设于两后立板51之间，活动板52与前立板51的数量可根据装置的实际情况而定，活动板52与前立板54之间间隔交叉排列，活动板52与前立板54之间设有电芯7，活动板52与前立板54接触电芯7的一侧设有电芯隔板53，电芯隔板53的材质较软，在电芯夹具5夹紧和释放电芯7时，不会对电芯7造成损坏。

后立板51、活动板52和前立板54上均设有供导向轴8穿过的通孔，本实施例中的导向轴8设置为两个，两根导向轴8穿出夹具底板4，且其同侧的一端连接有一推杆6。推动装置3包括一活塞杆31和推动活塞杆31动作的气缸32，活塞杆31推动推杆6进行动作，推杆6进而带动导向轴8进行移动。

本实施例中的夹具底板4内设置有两排电芯7，也可根据实际情况在夹具底板内设置一排或多排电芯7。

图3为本发明电芯夹具一个实施例的结构示意图，图4为图3所示A-A方向的剖视图，参照图3和图4，所述后立板51与前立板52的下端固定于夹具底板4的底部，活动板52与导向轴8相对固定，并跟随导向轴8的移动而运动。电芯7设于前立板54与活动板52之间，活动板52的移动实现电芯7在前立板54与活动板52之间的夹紧和释放。

活动板52供导向轴8穿过的通孔内设有一固定环552，固定环552具有一凸出的安装位，该安装位上套设有一抱紧环551，该抱紧环551设有螺纹孔，在所述螺纹孔内拧入螺纹紧固件，实现抱紧环551与导向轴8的固定，从而实现活动板52与导向轴8的相对固定。

前立板54供导向轴8穿过的通孔内设有一贯穿环56，导向轴8从该贯穿环56内穿过，并能在该贯穿环56内滑动。

活动板52与前立板54不接触电芯7即背向电芯7的一侧，设有弹簧安装座，该弹簧安装座内设置有弹簧隔套572，弹簧571的两端分别卡在该弹簧隔套572上，所述弹簧571的弹性力可以调节活动板52与前立板54之间的距离。

优选的，电芯夹具5第一端(图4中所示的右端)的后立板51与活动板52之间设有弹簧571，该弹簧571为该活动板52提供回退的弹性力，电芯夹具第二端的后立板51与活动板52之间设有电芯7，该设置与前立板54和活动板52之间设置电芯7的方式相同，其运动方式也相同。

图5为本发明电芯一个实施例的结构示意图，电芯7包括由铝塑膜71包裹的卷芯体72，卷芯体72置于铝塑膜71冲坑后的凹槽内，铝塑膜71的底部及侧部已经封装，上部开口，电芯7的两侧还设有极耳73。

该装置在工作时，由气缸32驱动活塞杆31运动，活塞杆31动作并接触推杆6，推杆6在活塞杆31的推力下移动，因推杆6与导向轴8连接，导向轴8在推杆6的作用下带动与其固定连接的活动板52运动，活动板52与前立板54或后立板51之间的间隙增大，此时电芯7被释放，此后，气缸回缩。因活动板52与前立板54之间设有弹簧571，在活动板52与前立板54之间间隙增大的过程中，弹簧571的弹性力逐渐增大，气缸回缩后，弹簧571释放其弹性力，带动活动板52回退到之前的位置，此时活动板521与前立板54之间的间隙变小，电芯7被夹紧。

本实施例中的活塞杆31与推杆6未连接为一体，活塞杆31只起到推动推杆的6的作用，活塞杆31推动推杆6实现电芯7的释放后，活塞杆31即退回，电芯7的夹紧过程通过弹簧571的弹性力实现。因活塞杆31的回弹速度很快，一方面时间很短，不利于电解液的充分浸润，另一方面，若活动板52的回退速度过快，在对电芯7夹紧时，会对电芯7造成冲击，电芯7很容易受到损坏。

在电芯7夹紧的过程中，真空管22在动力装置作用下向底座12与顶盖11形成的真空腔内释放空气，使该真空腔内空气压力增大，在电芯7的释放过程中，真空管21在动力装置作用下同时抽取该真空腔内的空气，使该真空腔内的空气压力减小。在电芯7的释放过程中，因真空腔内的空气压力减小，铝塑膜71张开，卷芯体72与铝塑膜71之间的间隙增大，在电芯7的夹紧过程中，真空腔内的空气压力增大，铝塑膜71闭合，卷芯体72与铝塑膜71之间的间隙减小。该过程通过改变真空腔体内的压力值与铝塑膜71的开合，加速电解液在电芯内部的运动，从而更高效的使电解液在电池中均匀分布，达到更快更好的浸润效果。

本发明还公开了一种压差式电解液浸润方法，其步骤包括，

A.向包裹有铝塑膜的电芯注入电解液，并将电芯放入封闭的真空腔中；

B.在电芯处于夹紧状态时，增大所述真空腔内的压力值；

C.在电芯处于释放状态时，减小所述真空腔内的压力值；

D.步骤B与步骤C没有先后顺序，并循环执行所述步骤B和步骤C多次；

E.对所述电芯抽真空并进行封口，完成浸润。

在步骤B中，真空腔内的空气压力变大，铝塑膜的开口及铝塑膜与电芯之间的间隙变小，在步骤C中，因真空腔内的压力变小，上方开口的铝塑膜撑开，铝塑膜与电芯之间的间隙变大，空气流动变强，上述过程中压力的变化加速电解液在电芯内部的运动，从而减少电解液浸润的时间，使电解液在电芯中的分布更均匀，得到更好的浸润效果。

优选的，步骤B与步骤C中的真空度可设置为在此真空度内，浸润效果最好，电芯夹紧与释放过程的执行时间为0.5S，但也可根据气缸的动作和弹簧的回退时间进行调整，步骤D中的循环次数可设置为8次，也可根据浸润过程的实际环境选择合适的循环次数，另外，电芯的夹紧过程，可利用弹簧的弹性力实现。

以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种压差式电解液浸润装置，其特征在于，包括，

底座和顶盖，所述底座上具有开口，所述顶盖盖合所述开口并与所述底座形成一真空腔；

电芯夹具和推动装置，所述电芯夹具位于所述真空腔内，所述推动装置连接于所述底座的侧面，所述电芯夹具可在所述推动装置的控制下实现对电芯的夹紧和释放；

真空调节装置，其连接于所述底座的侧面，用于在所述电芯夹具夹紧电芯与释放电芯时调节所述真空腔内的压力变化。

2.如权利要求1所述的压差式电解液浸润装置，其特征在于，所述真空腔体内设有夹具底板，所述夹具底板的底部设有容纳电芯的安装槽，所述电芯夹具置于所述夹具底板内。

3.如权利要求1所述的压差式电解液浸润装置，其特征在于，所述电芯夹具包括数个固定板和活动板，所述固定板与活动板间隔排列，所述电芯置于所述固定板和活动板之间，所述活动板相对相邻所述固定板的移动实现所述电芯的夹紧和释放。

4.如权利要求3所述的压差式电解液浸润装置，其特征在于，所述固定板和活动板接触电芯的一侧均固定有一隔板。

5.如权利要求3所述的压差式电解液浸润装置，其特征在于，所述电芯夹具还包括导向轴，所述固定板和活动板上设有供所述导向轴穿过的通孔，所述活动板固定于所述导向轴并跟随所述导向轴移动，所述导向轴在所述固定板的通孔内滑动。

6.如权利要求5所述的压差式电解液浸润装置，其特征在于，所述导向轴的一端连接有推杆，所述推动装置包括一活塞杆和驱动所述活塞杆运动的气缸。

7.如权利要求6所述的压差式电解液浸润装置，其特征在于，所述气缸驱动活塞杆前推并推动所述推杆，所述活塞杆完成前推动作后退回并与所述推杆脱离。

8.如权利要求3所述的压差式电解液浸润装置，其特征在于，相邻所述固定板与活动板之间设有弹簧，所述弹簧的两端分别与所述固定板与活动板背向电芯的一侧连接，所述弹簧给予所述活动板压紧所述电芯的作用力。

9.一种压差式电解液浸润方法，其特征在于，包括以下步骤，

A.向包裹有铝塑膜的电芯注入电解液，并将电芯放入封闭的真空腔中；

B.在电芯处于夹紧状态时，增大所述真空腔内的压力值；

C.在电芯处于释放状态时，减小所述真空腔内的压力值；

D.所述步骤B与步骤C没有先后顺序，并循环执行所述步骤B和步骤C多次；

E.对所述电芯抽真空并进行封口，完成浸润。

10.如权利要求9所述的压差式电解液浸润方法，其特征在于，所述步骤B与步骤C中的真空度为-35∽-85KPa，所述步骤D中的循环次数为8次。