CN109671986A - 锂电池真空除气时定量控制除液量的装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池真空除气时定量控制除液量的装置及其控制方法，其中，装置包括依次连接的除气针、连接管、换向阀；所述换向阀分别通过抽气管路和补液管路与电解液存储罐相连接；所述电解液存储罐分别与真空管路和压缩空气管路相连接；所述真空管路上装有第一开关，所述压缩空气管路上装有第二开关。本发明将真空除气和电解液补偿相结合，通过电解液补偿回路，将抽真空过程中排出的电解液定量补偿到锂电池内部，达到控制除气电解液量的目的。再有，本发明将真空回路和补液回路与锂电池连接密封，不存在电解液蒸汽外泄导致腐蚀设备的问题。

Description

锂电池真空除气时定量控制除液量的装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及锂电池生产装置，具体涉及一种锂电池真空除气时定量控制除液量的装置及其控制方法。
背景技术
电池除气是锂电池生产过程中不可或缺的工序。电池除气是利用除气设备，将电池预充阶段产生的气体通过除气设备排出。
电池内部电解液量直接影响电池的性能。现行行业内针对软包电池除气多采用真空除气，即电池放置在真空环境中除气。电池开口后，通过真空装置将电池放置腔体抽真空，使电池内部气体排出，同时会有电解液蒸汽或者液体跟随气体排出。通过控制抽真空时间、速度、真空度，控制除气效果，达到电池除气目的。
申请号为201220665285.7的中国实用新型专利所公布的技术方案是现行行业内具有代表性的优化方案。该方案将电池放入腔体内，通过刺刀刺破电池铝塑膜，PP管与刺刀的位置、数量对应布置，真空泵连接PP管，对腔体抽真空，将气体和电解液通过PP管吸入。
实际上，在除气过程中会将游离电解液液体和电解液蒸汽一同抽出，电解液蒸汽会造成真空腔体污染。同时，不同的电池设计电解液量会有所不同，通过以上方式，无法控制抽出电解液量，造成电池保液量不一致，甚至电池保液量不足，影响电池性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池真空除气时定量控制除液量的装置及其控制方法，其解决了锂电池生产进行除气时，抽真空过程中真空腔体易被污染和电池保液量不可控的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其包括：
依次连接的除气针、连接管、换向阀；
所述换向阀分别通过抽气管路和补液管路与电解液存储罐相连接；
所述电解液存储罐分别与真空管路和压缩空气管路相连接；
所述真空管路上装有第一开关，所述压缩空气管路上装有第二开关。
作为优选，所述除气针为空心针。
作为优选，所述除气针的针径在0.5-5mm之间。
作为优选，所述电解液存储罐采用透明材料制成。
作为优选，所述电解液存储罐内设置有球形液位标识。
作为优选，所述电解液存储罐呈圆柱体状，其容积为5～50ml，罐内直径为2～20mm。
作为优选，所述连接管为PP管。
上述锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其控制方法如：
将真空管路连接在抽真空装置上，并将压缩空气管路连接在空气压缩机上；
将锂电池放入干燥腔体中，并将锂电池的气袋横向开口，使用带有真空吸盘的压力密封机构将气袋开口打开，除气针通过机械装置从开口处送入电芯内部，压力密封机构将除气针和气袋一同压实密封；
抽真空：切换换向阀，使得连接管与抽气管路相连通；打开第一开关，并关闭第二开关，启动抽真空装置，电池气体、电解液蒸汽、电解液通过抽气管路抽出，液态电解液留存在电解液存储罐内；
补液：抽真空完成后，关闭第一开关；切换换向阀，使得连接管与补液管路相连通；打开第二开关，启动空气压缩机，电解液通过补液管路进入锂电池，达到指定补液量后关闭换向阀，关闭第二开关。
作为优选，当电解液存储罐内设置有球形液位标识时，进行补液过程中，通过球形液位标识的位置判断电解液注入量，达到指定补液量后关闭换向阀，关闭第二开关。
本发明所提供的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置及其控制方法，具有下述有益效果：
(1)对比传统方案，传统方案无法定量控制除气过程中电解液的排出量，本发明则将真空除气和电解液补偿相结合，通过电解液补偿回路，将抽真空过程中排出的电解液定量补偿到锂电池内部，达到控制除气电解液量的目的。
(2)对比传统方案，传统方案抽气过程中存在电解液蒸汽腐蚀设备腔体等问题。本发明将真空回路和补液回路与锂电池连接密封，不存在电解液蒸汽外泄导致腐蚀设备的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置的结构示意图。
附图标记说明：
1、锂电池；2、压力密封机构；3、除气针；4、连接管；5、换向阀；6、抽气管路；7、电解液存储罐；8、第一开关；9、真空管路；10、压缩空气管路；11、第二开关；12、球形液位标识；13、补液管路。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
如图1所示，一种锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其包括除气针3、连接管4、换向阀5、抽气管路6、电解液存储罐7、第一开关8、真空管路9、压缩空气管路10、第二开关11和补液管路13。
所述除气针3优选采用空心针，该除气针3的材质为PP(聚丙烯)或者其他防腐材质。PP材质无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用，并具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响。
除气针3用于插入锂电池气袋靠近电芯位置。除气针3的针径优选在0.5-5mm之间，针径尺寸的选择依据锂电池产气量和电解液量选择，保证锂电池气体和电解液能够抽出。
除气针3与连接管4相连接，连接管4再与换向阀5相连接。连接管4优选为PP管(聚丙烯管)。换向阀5的一端与抽气管路6相连接，该换向阀5的另一端连接补液管路13。抽气管路6与电解液存储罐7的侧面相连通，补液管路13与电解液存储罐7的底面相连通。换向阀5用于抽真空过程和补液过程的管路切换。该换向阀5优选采用防腐材质制成。
所述电解液存储罐7的材质为PP(聚丙烯)或者其他防腐透明材质。该电解液存储罐7优选呈圆柱体状，其容积为5～50ml，罐内直径为2～20mm。所述电解液存储罐7内优选设置有球形液位标识12，也就是说，在电解液存储罐7内放置有一浮球，该浮球用于标识电解液存储罐7内电解液的液位。由于浮球是放置在电解液存储罐7内，所以浮球的球直径小于电解液存储罐7的管径。
进一步改进地，电解液存储罐7的外部设置有光电等通过球形液位标识12检测液位的装置，当液位降为0时，关闭换向阀5。
所述电解液存储罐7的顶端与真空管路9相连接，该电解液存储罐7的侧面与压缩空气管路10相连接。所述真空管路9上装有第一开关8，所述压缩空气管路10上装有第二开关11。真空管路9用于与抽真空装置相连，压缩空气管路10用于与空气压缩机相连。
上述锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其控制方法如：
将真空管路9连接在抽真空装置上，并将压缩空气管路10连接在空气压缩机上；
将锂电池1放入干燥腔体中，并将锂电池1的气袋横向开口，使用带有真空吸盘的压力密封机构2(该压力密封机构2属于生产锂电池时常用的装置)将气袋开口打开，除气针3通过机械装置(该机械装置属于生产锂电池时常用的装置)从开口处送入电芯内部，压力密封机构2将除气针3和气袋一同压实密封；
抽真空：切换换向阀5，使得连接管4与抽气管路6相连通；打开第一开关8，并关闭第二开关11，启动抽真空装置，形成真空回路，通过真空管路9开始抽真空，电池气体、电解液蒸汽、电解液通过抽气管路6抽出，液态电解液留存在电解液存储罐7内；
补液：抽真空完成后，关闭第一开关8；切换换向阀5，使得连接管4与补液管路13相连通；打开第二开关11，启动空气压缩机，形成电解液补液回路，通过压缩空气管路10将压缩空气压向电解液存储罐7，压缩空气挤压电解液，电解液则通过补液管路13进入锂电池1；通过球形液位标识12的位置判断电解液注入量，达到指定补液量后关闭换向阀5，关闭第二开关11，完成补液过程。
上述锂电池真空除气时定量控制除液量的装置及其控制方法，具有下述有益效果：
(1)对比传统方案，传统方案无法定量控制除气过程中电解液的排出量，本发明则将真空除气和电解液补偿相结合，通过电解液补偿回路，将抽真空过程中排出的电解液定量补偿到锂电池内部，达到控制除气电解液量的目的。
(2)对比传统方案，传统方案抽气过程中存在电解液蒸汽腐蚀设备腔体等问题。本发明将真空回路和补液回路与锂电池连接密封，不存在电解液蒸汽外泄导致腐蚀设备的问题。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其特征在于，包括：
依次连接的除气针、连接管、换向阀；
所述换向阀分别通过抽气管路和补液管路与电解液存储罐相连接；
所述电解液存储罐分别与真空管路和压缩空气管路相连接；
所述真空管路上装有第一开关，所述压缩空气管路上装有第二开关。
2.根据权利要求1所述的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其特征在于，所述除气针为空心针。
3.根据权利要求2所述的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其特征在于，所述除气针的针径在0.5-5mm之间。
4.根据权利要求1所述的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其特征在于，所述电解液存储罐采用透明材料制成。
5.根据权利要求4所述的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其特征在于，所述电解液存储罐内设置有球形液位标识。
6.根据权利要求1所述的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其特征在于，所述电解液存储罐呈圆柱体状，其容积为5～50ml，罐内直径为2～20mm。
7.根据权利要求1所述的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其特征在于，所述连接管为PP管。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的锂电池真空除气时定量控制除液量的装置，其控制方法如：
将真空管路连接在抽真空装置上，并将压缩空气管路连接在空气压缩机上；
将锂电池放入干燥腔体中，并将锂电池的气袋横向开口，使用带有真空吸盘的压力密封机构将气袋开口打开，除气针通过机械装置从开口处送入电芯内部，压力密封机构将除气针和气袋一同压实密封；
抽真空：切换换向阀，使得连接管与抽气管路相连通；打开第一开关，并关闭第二开关，启动抽真空装置，电池气体、电解液蒸汽、电解液通过抽气管路抽出，液态电解液留存在电解液存储罐内；
补液：抽真空完成后，关闭第一开关；切换换向阀，使得连接管与补液管路相连通；打开第二开关，启动空气压缩机，电解液通过补液管路进入锂电池，达到指定补液量后关闭换向阀，关闭第二开关。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当电解液存储罐内设置有球形液位标识时，进行补液过程中，通过球形液位标识的位置判断电解液注入量，达到指定补液量后关闭换向阀，关闭第二开关。
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