CN108923074B - 锂电池负压化成设备以及负压化成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种锂电池负压化成设备以及负压化成方法，属于锂电池化成技术领域，解决锂电池化成过程中，电解液易在负压化成支路上产生结晶并造成堵塞，且堵塞难以觉察又容易导致电池鼓壳甚至报废的问题，本案通过在负压化成支路上设置液位检测器，通过液位检测器来实时检测储液罐内电解液的液位信息，并将此液位信息反馈至一微处理器内，通过实测的液位信息与微处理器内的液位阈值进行比较，从而判断负压化成支路上是否存在堵塞或泄漏，提供在线实时检测，检测更为快捷、可靠。

Description

锂电池负压化成设备以及负压化成方法

技术领域

本发明涉及锂电池化成技术领域，特别涉及一种锂电池负压化成设备以及负压化成方法。

背景技术

锂电池负压化成的过程中，负压化成设备通过压力控制系统来调节电池内部的气压，通过负压真空系统从电池的注液口处抽取电池化成过程中产生的气体，在此过程中，电池内的一部分电解液会随上述气体一起被抽至一个暂存的容器内（例如储液罐或负压杯），再通过正压干燥气系统向容器内充入干燥气体将电解液重新注入电池内。由于电池一般在高温低露点环境下生产，电解液容易结晶，导致抽气的管道堵塞，如果不能及时发现和处理，会导致电池化成过程中产生的气体滞留在锂电池内，导致电池外壳鼓胀、报废甚至发生电池爆炸等现象，危害和损失较大。

为防止在化成过程中电解液从电池的注液口处泄漏，公开号为CN108091817A的中国发明专利申请，在其说明书中公开了一种锂电池负压化成自动检测系统，该系统通过设置若干个独立与电池总导管相连接的独立导管，独立导管前端固定有负压化成吸嘴本体，负压化成吸嘴本体压吸在需要化成锂电池本体的电池注液口上表面，电池总导管内设置有压力传感器和流量计，压力传感器和流量计通过信号线与PLC控制器相连接。但是，在负压化成抽真空的过程中，会有少量的电解液被吸入到总管内，虽然该系统通过在总管上设置压力传感器和流量计进行实时监控，但是，这样也只能检测化成产生废气流量的总和以及总管路上的压力变化，当有其中一个独立导管内有电解液产生结晶而发生堵塞时，虽然不会影响总管路上压力传感器和流量计在显示屏上显示的示数，却无法得知具体是哪一路管路发生的堵塞，存在安全隐患；另外，如果在每一路上均设置压力传感器和流量计分别进行检测，则系统的成本较大。

为了在锂电池负压化成过程中，对负压管路的通断进行测试和判断，公开号为CN107907264A的中国发明专利申请，在其说明书中公开了一种锂电负压管路通断测试工装，该工装包括与锂电池化成设备相适配的本体，在本体上设置若干个与锂电池化成设备上的真空吸嘴相对应的工装负压通道口，本体上设置有若干个与此工装负压通道口一一对应的压力表，压力表与工装负压通道开口相连通，本体上还设置有与若干个压力表相连接的工装通讯接口。上述测试工装是通过逐个检测负压管路的负压通道口上压力，从而判断负压通道管路的通断，这样的结构过于复杂，且操作起来较为繁琐。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种能够实时检测负压化成支路是否堵塞或存在泄漏的锂电池负压化成设备；本发明的再一个目的是提供一种能够检测与锂电池接通的流体通路是否堵塞或存在泄漏的锂电池负压化成方法。

为了实现上述发明的第一个目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂电池负压化成设备，包括：

负压真空系统，用于给该设备提供负压；

正压干燥气系统，用于给该设备提供具有设定正压力的干燥气；

总管道，所述的总管道与所述的负压真空系统之间通过一第一管路相连通，所述的总管道与所述的正压干燥气系统之间通过一第二管路相连通；

至少一个负压化成支路，所述的负压化成支路包括依次相流体连通的支管、开口、储液罐、吸嘴，所述的支管与所述的总管道相接，所述的吸嘴用于与待负压化成的锂电池注液口相接，所述的储液罐用于暂存由所述吸嘴吸出的电解液；

至少一个所述的负压化成支路上设置有用于检测所述的储液罐内部电解液液位信息的液位检测器，所述的液位检测器与一微处理器相信号连接，所述的液位检测器能够将其检测到的电解液液位信息实时反馈给所述的微处理器，所述的微处理器内预存有液位阈值，所述的微处理器通过将各个所述液位检测器实时反馈的电解液液位值与所述的液位阈值比对而判断相应所述的负压化成支路是否堵塞或存在泄漏。

上述技术方案中，优选的，所述的负压化成支路具有多个，各个所述的负压化成支路上均设置有一个所述的液位检测器，各个所述的液位检测器均与所述的微处理器相信号连接。

上述技术方案中，优选的，所述的第一管路上设置有第一电磁阀，所述的微处理器与所述的第一电磁阀相控制连接。

上述技术方案中，优选的，所述的第二管路上设置有第二电磁阀，所述的微处理器与所述的第二电磁阀相控制连接。

上述技术方案中，优选的，所述的液位检测器为非接触式液位传感器或接触式液位传感器；其中，所述的非接触式液位传感器为电容式液位传感器或电感式液位传感器或电阻式液位传感器或光纤式液位传感器，所述的接触式液位传感器为机械式液位计。

上述技术方案中，优选的，所述的储液罐至少有部分为透明状。

上述技术方案中，优选的，所述的锂电池负压化成设备包括用于对外发出报警信号的报警单元，所述的报警单元与所述的微处理器相信号连接；当所述的微处理器判断相应所述的负压化成支路发生堵塞或存在泄漏时，所述的微处理器向所述的报警单元发送一报警指令。

为了实现上述发明的第二个目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂电池负压化成方法，包括利用向一与锂电池接通的流体通路中施加一负压以将锂电池内的气体抽出并将所述的气体与随所述气体一起抽出的电解液共同存储到一串接在所述流体通路中的储液罐内，在所述的储液罐内分离所述的气体和电解液，将分离后的气体引导到所述储液罐的外部，将分离后滞留在所述储液罐内的电解液通过在向所述流体通路中施加一正压再次注入到所述的锂电池内的步骤；其特征在于，在将所述的电解液从所述的锂电池内抽出到所述的储液罐内的过程中以及在将所述的电解液从所述的储液罐内再次注入到所述的锂电池内的过程中，通过检测所述的储液罐内电解液液位值并将检测得到的所述电解液液位值与一液位阈值进行比对来判断所述的流体通路是否堵塞或存在泄漏。

本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本案通过在负压化成支路上设置液位检测器，通过液位检测器来实时检测储液罐内电解液的液位信息，并将此液位信息反馈至一微处理器内，通过实测的液位信息与微处理器内的液位阈值进行比较，从而判断负压化成支路上是否存在堵塞或泄漏，提供在线实时检测，检测更为快捷、可靠。

附图说明

附图1为本发明第一实施例的锂电池负压化成设备的结构原理示意图（单个负压化成支路的应用）；

附图2为本发明第二实施例的锂电池负压化成设备的结构原理示意图（多个负压化成支路的应用）；

其中：100、锂电池负压化成设备；101、锂电池；102、注液口；11、负压真空系统；12；正压干燥气系统；13、总管道；14、第一管路；141、第一电磁阀；15、第二管路；151、第二电磁阀；16、负压化成支路；161、支管；162、开口；163、储液罐；164、吸嘴；165、液位检测器；17、微处理器；200、锂电池负压化成设备；201、锂电池；202、注液口；21、负压真空系统；22；正压干燥气系统；23、总管道；24、第一管路；241、第一电磁阀；25、第二管路；251、第二电磁阀；26、负压化成支路；261、支管；262、开口；263、储液罐；264、吸嘴；265、液位检测器；27、微处理器。

具体实施方式

为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

第一实施例：本实施例以单个负压化成支路的应用为例，本实施例中，锂电池负压化成设备100包括负压真空系统11、正压干燥气系统12、总管道13、负压化成支路16以及微处理器17。下面将结合附图1对负压化成设备的各个结构及其工作原理作出具体说明。

根据附图1所示，负压真空系统11用于给该设备提供负压吸力，负压真空系统11通过一第一管路14与总管道13相连通。

正压干燥气系统12用于给该设备提供具有设定正压力的干燥气，正压干燥气系统12通过一第二管路15与总管道13相连通。

负压化成支路16包括依次相流体连通的支管161、开口162、储液罐163、吸嘴164，支管161与总管道13相接，吸嘴164用于与待负压化成的锂电池101的注液口102相接，储液罐163用于暂存由吸嘴164吸出的电解液。具体的，锂电池101内的气体在被吸嘴164抽出时，会有少量的电解液随着这些气体一起被抽出，并被暂存在储液罐163内，且在储液罐163内分离气体和电解液，并将分离后的气体再通过负压真空系统11引导至储液罐163的外部，然后再通过正压干燥气系统12朝储液罐163内充入干燥气，将分离后滞留在储液罐163内的电解液通过吸嘴164重新注回到锂电池101内，抽液和注液如此循环往复，不断的将锂电池101内化成产生的气体排出锂电池101外。

为了有效控制第一管路14和第二管路15的通断，以合理控制负压和干燥气的介入，从而使得抽液和注液有序的进行，第一管路14上设置有第一电磁阀141，第二管路15上设置有第二电磁阀151，并且第一、二电磁阀分别与微处理器17相控制连接。

负压化成支路16上设置有用于检测储液罐163内部电解液液位信息的液位检测器165，该液位检测器165与微处理器17相信号连接，液位检测器165能够将其检测到的电解液液位信息反馈至微处理器17，微处理器17通过将各个液位检测器165实时反馈的电解液液位值与其内部预存的液位阈值进行对比，从而判断该负压化成支路16是否堵塞或存在泄漏。有必要说明的是，随着锂电池负压化成时间的推移，锂电池在负压化成的各个时间段内，微处理器17内预存的液位阈值是一个变化的值，锂电池负压化成进行到相应的时间段内，实测的电解液液位值与对应时间段内的液位阈值进行比较，具体判断负压化成支路是否发生堵塞或存在泄漏。

在本实施例中，液位检测器165可以选用接触式液位检测传感器或非接触式液位传感器，接触式液位传感器为机械式液位计，由于电解液具有腐蚀性，因此，最好选用非接触式液位传感器，非接触式液位传感器为电容式液位传感器或电感式液位传感器或电阻式液位传感器或光纤式液位传感器。另外，为了便于观察储液罐163内部电解液的液位高低变化，储液罐163最好设置成透明状。

在其他实施例中，还可设置一报警单元，该报警单元和微处理器17信号连接，当液位检测器检测到储液罐内电解液的液位信息与微处理器内部预设的液位信息不匹配时，即负压化成支路16发生了堵塞或存在泄漏情况，则微处理器向报警单元发送一报警指令，报警单元向外发出报警信号；另外，还可设置一与微处理器信号连接且用于实时显示储液罐内电解液液位信息的显示屏。

第二实施例：本实施例以多个负压化成支路的应用为例，本实施例中，锂电池负压化成设备200包括负压真空系统21、正压干燥气系统22、总管道23、负压化成支路26以及微处理器27。下面将结合附图2对负压化成设备的各个结构及其工作原理作出具体说明。

根据附图2所示，负压真空系统21用于给该设备提供负压吸力，负压真空系统21通过一第一管路24与总管道23相连通。

正压干燥气系统22用于给该设备提供具有设定正压力的干燥气，正压干燥气系统22通过一第二管路25与总管道23相连通。

负压化成支路26包括依次相流体连通的支管261、开口262、储液罐263、吸嘴264，支管261与总管道23相接，吸嘴264用于与待负压化成的锂电池201的注液口202相接，储液罐263用于暂存由吸嘴264吸出的电解液。具体的，锂电池201内的气体在被吸嘴264抽出时，会有少量的电解液随着这些气体一起被抽出，并被暂存在储液罐263内，且在储液罐263内分离气体和电解液，并将分离后的气体再通过负压真空系统21引导至储液罐263的外部，然后再通过正压干燥气系统22朝储液罐263内充入干燥气，将分离后滞留在储液罐263内的电解液通过吸嘴264重新注回到锂电池201内，抽液和注液如此循环往复，不断的将锂电池201内化成产生的气体排出锂电池201外。

为了有效控制第一管路24和第二管路25的通断，以合理控制负压和干燥气的介入，从而使得抽液和注液有序的进行，第一管路24上设置有第一电磁阀241，第二管路25上设置有第二电磁阀251，并且第一、二电磁阀分别与微处理器27相控制连接。

各个负压化成支路26上均设置有用于检测储液罐263内部电解液液位信息的液位检测器265，各个液位检测器265分别与微处理器27相信号连接，各个液位检测器265能够将其检测到的电解液液位信息反馈至微处理器27，微处理器27通过将各个液位检测器265实时反馈的电解液液位值与其内部预存的液位阈值进行对比，从而判断各个相应的负压化成支路26是否堵塞或存在泄漏，且能够判断具体是哪一路支路发生堵塞或存在泄漏。有必要说明的是，随着锂电池负压化成时间的推移，锂电池在负压化成的各个时间段内，微处理器27内预存的液位阈值是一个变化的值，锂电池负压化成进行到相应的时间段内，实测的电解液液位值与对应时间段内的液位阈值进行比较，从而具体判断各个负压化成支路是否发生堵塞或存在泄漏，且能够判断出具体是哪条负压化成支路发生堵塞或存在泄漏。

在本实施例中，液位检测器265可以选用接触式液位检测传感器或非接触式液位传感器，接触式液位传感器为机械式液位计，由于电解液具有腐蚀性，因此，最好选用非接触式液位传感器，非接触式液位传感器为电容式液位传感器或电感式液位传感器或电阻式液位传感器或光纤式液位传感器。另外，为了便于观察储液罐263内部电解液的液位高低变化，储液罐263最好设置成透明状。

在其他实施例中，还可设置一报警单元，该报警单元和微处理器27信号连接，当液位检测器检测到储液罐内电解液的液位信息与微处理器内部预设的液位信息不匹配时，即负压化成支路26发生了堵塞或存在泄漏情况，则微处理器向报警单元发送一报警指令，报警单元向外发出报警信号；另外，还可设置一与微处理器信号连接且用于实时显示储液罐内电解液液位信息的显示屏。

上述第一、二实施例中的锂电池负压化成设备均是遵循如下的负压化成方法。

该方法包括利用向一与锂电池接通的流体通路中施加一负压以将锂电池内的气体抽出并将气体与随气体一起抽出的电解液共同存储到一串接在流体通路中的储液罐内，在储液罐内分离气体和电解液，将分离后的气体引导到储液罐的外部，将分离后滞留在储液罐内的电解液通过在向流体通路中施加一正压再次注入到锂电池内的步骤；在将电解液从锂电池内抽出到储液罐内的过程中以及在将电解液从储液罐内再次注入到锂电池内的过程中，通过检测储液罐内电解液液位值并将检测得到的电解液液位值与一液位阈值进行比对来判断流体通路是否堵塞或存在泄漏。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种锂电池负压化成设备，包括：

负压真空系统（11；21），用于给该设备提供负压；

正压干燥气系统（12；22），用于给该设备提供具有设定正压力的干燥气；

总管道（13；23），所述的总管道（13；23）与所述的负压真空系统（11；21）之间通过一第一管路（14；24）相连通，所述的总管道（13；23）与所述的正压干燥气系统（12；22）之间通过一第二管路（15；25）相连通；

多个负压化成支路（16；26），各个所述的负压化成支路（16；26）包括依次相流体连通的支管（161；261）、开口（162；262）、储液罐（163；263）、吸嘴（164；264），各个所述的支管（161；261）与所述的总管道（13；23）相接，各个所述的吸嘴（164；264）用于与待负压化成的锂电池注液口相接，各个所述的储液罐（163；263）用于暂存由所述吸嘴（164；264）吸出的电解液；其特征在于，

各个所述的负压化成支路（16；26）上均设置有用于检测所述的储液罐（163；263）内部电解液液位信息的液位检测器（165；265），各个所述的液位检测器（165；265）均与一微处理器（17；27）相信号连接，所述的储液罐（163；263）至少有部分为透明状，各个所述的液位检测器（165；265）均为非接触式液位传感器；所述的液位检测器（165；265）能够将其检测到的电解液液位信息实时反馈给所述的微处理器（17；27），所述的微处理器（17；27）内预存有液位阈值，所述的微处理器（17；27）通过将各个所述液位检测器（165；265）实时反馈的电解液液位值与所述的液位阈值比对而判断相应所述的负压化成支路（16；26）是否堵塞或存在泄漏；以及

所述的锂电池负压化成设备还包括用于对外发出报警信号的报警单元，所述的报警单元与所述的微处理器（17；27）相信号连接；当所述的微处理器（17；27）判断相应所述的负压化成支路（16；26）发生堵塞或存在泄漏时，所述的微处理器（17；27）向所述的报警单元发送一报警指令。

2.根据权利要求1所述的锂电池负压化成设备，其特征在于：所述的第一管路（14；24）上设置有第一电磁阀（141；241），所述的微处理器（17；27）与所述的第一电磁阀（141；241）相控制连接。

3.根据权利要求1所述的锂电池负压化成设备，其特征在于：所述的第二管路（15；25）上设置有第二电磁阀（151；251），所述的微处理器（17；27）与所述的第二电磁阀（151；251）相控制连接。

4.根据权利要求1所述的锂电池负压化成设备，其特征在于：所述的非接触式液位传感器为电容式液位传感器或电感式液位传感器或电阻式液位传感器或光纤式液位传感器。