CN109687034A - 一种用于锂电池的电解液浸润装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于锂电池的电解液浸润装置，包括：内部空腔、底端敞开口的罩体；用于扣合在罩体敞开口处、以密封罩体的密封组件；以及用于与罩体的内部空腔连通，以使罩体的内部空腔形成真空环境、常压环境和高压环境的气压调节系统。本装置通过密封组件绕其自身轴线在初始位置和终止位置之间的往复转动，带动第二凸块将第一凸块压紧在第二凸块和密封组件的内部底壁之间，显著的提高了罩体的密封效果，通过气压调节系统的调节，使得罩体中可形成真空环境、常压环境和高压环境，满足电解液浸润的需求，同时，气压调节系统可调节三种不同环境的交替替换，从而提高电解液浸润的效果，进而提高生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及锂电池的生产设备技术领域，具体涉及一种用于锂电池的电解液浸润装置。
背景技术
锂电池注液工艺是将电解液注入锂电池中，然后在真空环境内静置浸润，直到电解液完全被锂电池中的极板吸收。
目前常用的真空浸润装置中，大多数只采用密封圈和密封塞密封腔体，长期使用，腔体中挥发的气体或液体会腐蚀密封圈和密封塞，同时，在使用过程中密封圈由于受到旋转力的影响，易磨损，失去密封性，造成腔体密封不良，进而造成挥发的气体或液体泄露，污染环境。再者，腔体的热胀冷缩也会影响密封性，密封性一旦不稳定，会导致腔体内真空度不稳定，从而导致锂电池的内外压力不平衡，锂电池会出现故障、防爆膜损坏的现象，进而导致电池性能不稳定，造成生产效率和良品率低下。
因此，现有技术有待改进和提高。
发明内容
本申请旨在提供一种用于锂电池的电解液浸润装置，以保证腔体的密封性，并为腔体提供高压和真空交替的环境，提高产品良品率和生产效率。
本申请提供了一种用于锂电池的电解液浸润装置，包括：
内部空腔、底端敞开口的罩体，其外壁上设有第一凸块；
用于扣合在罩体敞开口处、以密封罩体的密封组件；所述密封组件可绕其自身轴线在初始位置和终止位置之间往复转动；所述密封组件为凹槽型结构，其内部侧壁上设有第二凸块，所述第二凸块与密封组件的内部底壁之间形成用于容纳第一凸块的容纳空间；在初始位置时，第一凸块和第二凸块错位；在终止位置时，第一凸块位于容纳空间内，且位于第二凸块的下方，以使所述密封组件扣合在罩体的敞开口处、以密封罩体；以及
用于与密封的罩体的内部空腔连通，以使所述罩体的内部空腔形成真空环境、常压环境和高压环境的气压调节系统。
所述的电解液浸润装置，其中，所述罩体的敞开口处的截面为圆形形状，所述密封组件的侧壁的截面为圆形形状，且在所述初始位置和所述终止位置时，所述罩体的圆心和所述密封组件的圆心同轴线。
所述的电解液浸润装置，其中，所述第一凸块设置有多个，多个所述第一凸块等分阵列在罩体的底端敞开口处的同一圆周上，且相邻两个第一凸块之间形成第一缺口；所述第二凸块设置有多个，多个所述第二凸块等分阵列在密封组件的内部侧壁的同一圆周上，相邻两个第二凸块之间形成第二缺口；所述第一缺口的大小适于所述第二凸块的大小，所述第二缺口的大小适于所述第一凸块的大小；在所述初始位置时，各第一凸块与各第二缺口的位置一一对应，各第二凸块与各第一缺口的位置一一对应；在所述终止位置时，各第一凸块位于所述容纳空间内，且位于各第二凸块的下方。
所述的电解液浸润装置，其中，还包括：用于驱动所述密封组件绕其自身轴线在初始位置和终止位置之间往复转动的驱动组件；所述驱动组件包括：气缸和固定在所述密封组件外壁上的固定块；所述气缸的活塞杆端部和所述固定块连接，且所述气缸的活塞杆的轴向方向与所述密封组件的周向方向相切。
所述的电解液浸润装置，其中，还包括：密封圈，所述密封圈设置在所述密封组件的内部底壁与所述罩体的底端之间。
所述的电解液浸润装置，其中，所述密封组件包括：环形固定件和圆形底板；所述环形固定件和所述圆形底板同轴线，且所述环形固定件可绕所述圆形底板的轴线在初始位置和终止位置之间往复转动，所述圆形底板的轴线为所述密封组件的轴线；所述环形固定件包括环形侧壁和环形底壁，所述圆形底板设置在所述环形底壁上，所述第二凸块设置在所述环形侧壁上，所述容纳空间位于所述第二凸块与所述环形底壁之间；所述密封圈位于所述圆形底板和所述罩体的底端之间，且所述圆形底板的外径大于所述罩体的敞开口的外径。
所述的电解液浸润装置，其中，所述气压调节系统包括：分别与所述罩体的内部空腔连通的真空管路、常压管路和高压管路，以及分别设置在所述常压管路上的常压电磁阀，设置在所述真空管路上的真空电磁阀，和设置在所述高压管路上的高压电磁阀；所述真空管路的一端外接真空设备，所述真空电磁阀用于控制所述真空管路通过的气压压强大小；所述常压管路的一端外接外界大气压，所述常压电磁阀用于控制所述常压管路通过的气压压强大小；所述高压管路的一端外接高压设备，所述高压电磁阀用于控制所述高压管路通过的气压压强大小。
所述的电解液浸润装置，其中，所述气压调节系统还包括：与所述罩体的内部空腔连通的主管路；所述常压管路的另一端、所述真空管路的另一端和所述高压管路的另一端均与所述主管路连通；所述主管路的一端安装在所述密封组件的底壁上。
所述的电解液浸润装置，其中，所述气压调节系统还包括：设置在所述主管路另一端上的压力表和防爆组件；所述压力表用于检测所述罩体的内部空腔中的气压压力是否在预设范围内；所述防爆组件用于在所述罩体的内部空腔中的气压压力高于预设范围时，对所述罩体的内部空腔泄压。
所述的电解液浸润装置，其中，所述气压调节系统还包括：与所述主管路连通的缓冲组件，所述缓冲组件用于缓冲所述罩体的内部空腔中过大的瞬时压强。
本发明的有益效果是：
本申请所提供的用于锂电池的电解液浸润装置，包括：内部空腔、底端敞开口的罩体，其外壁上设有第一凸块；用于扣合在罩体敞开口处、以密封罩体的密封组件；所述密封组件可绕其自身轴线在初始位置和终止位置之间往复转动；所述密封组件为凹槽型结构，其内部侧壁上设有第二凸块，所述第二凸块与密封组件的内部底壁之间形成用于容纳第一凸块的容纳空间；在初始位置时，第一凸块和第二凸块错位；在终止位置时，第一凸块位于容纳空间内，且位于第二凸块的下方，以使所述密封组件扣合在罩体的敞开口处、以密封罩体；以及用于与密封的罩体的内部空腔连通，以使所述罩体的内部空腔形成真空环境、常压环境和高压环境的气压调节系统。通过密封组件上的第二凸块将第一凸块压紧在第二凸块和密封组件的内部底壁之间，显著的提高了罩体的密封效果，通过气压调节系统的调节，使得罩体中可形成真空环境、常压环境和高压环境，满足电解液浸润的需求，同时，气压调节系统可调节三种不同环境的交替替换，从而提高电解液浸润的效果，进而提高生产效率。
附图说明
图1为本发明提供的用于锂电池的电解液浸润装置的结构示意图；
图2为本发明提供的用于锂电池的电解液浸润装置的部分剖视图；
图3为本发明提供的罩体的仰视图；
图4为本发明提供的密封组件的俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
参见图1-图4所示，本申请提供的用于锂电池的电解液浸润装置主要包括：罩体10，密封组件20，以及气压调节系统。罩体10为内部空腔、底部敞开口的结构，且该敞开口与内部空腔连通为一体。密封组件20用于扣合在罩体10的敞开口处、以密封罩体10。气压调节系统用于与罩体10的内部空腔连通，以使密封后的罩体10的内部空腔形成真空环境、常压环境和高压环境，从而为锂电池的电解液浸润过程提供真空环境、常压环境和高压环境，以及实现各环境的交替切换，提高电解液浸润的效果。
待浸润电解液的锂电池位于罩体10的内部空腔中，具体的是将锂电池设置在托盘12上，该托盘12位于密封组件20的内部底壁上。在该托盘12上设置多个待电解液浸润的锂电池，可同时对多个待电解液浸润的锂电池进行浸润。在托盘12的相对两侧边设置多个滚轮13，托盘12的底面为耐磨面，并且托板12上还设置把手，以方便托板12的搬运，同时多个滚轮13便于托盘12在倍速链输送线上的传送，耐磨面使其不易磨损。
罩体10可认为是倒扣的筒状形状，在罩体10的外壁上设有第一凸块11，具体的是，第一凸块11设置在罩体10的外壁底端周向上，第一凸块11自罩体10的外壁底端周向沿罩体10的径向方向向外延伸。
密封组件20可绕其自身轴线在初始位置和终止位置之间往复转动，该密封组件20为凹槽型结构，凹槽型结构的密封组件20内部侧壁上设有第二凸块21，具体的是，第二凸块21自密封组件20的内部侧壁沿密封组件20的径向方向向内延伸，第二凸块21与凹槽型结构的密封组件20内部底壁之间形成用于容纳第一凸块的容纳空间。在初始位置时，第一凸块11和第二凸块21错位；在终止位置时，第一凸块11位于容纳空间内，且位于第二凸块21的下方，从而使密封组件20扣合罩体10的敞开口处，达到密封罩体的效果。
可以理解的是，在初始位置时，罩体10向密封组件20的方向移动，在移动过程中，第一凸块11和第二凸块21必须保持错位状态，才能使凹槽型结构的密封组件20扣合在罩体10的底端敞开口处。扣合之后，密封组件20绕其自身轴线从初始位置转动到终止位置上，此时第二凸块21在密封组件20的带动下，移动到第一凸块11的上方，从而使得第一凸块11处于第二凸块21与凹槽型结构的密封组件20的内部底壁之间的容纳空间内，作为优选的实施方式，该容纳空间的高度小于等于第一凸块11的厚度，从而在各第二凸块21位于所对应的第一凸块11上方时，第二凸块21能够将第一凸块11压紧，以使得密封组件20和罩体10的内部空腔形成密封环境。
本实施例中，罩体10的底端截面为圆形形状，密封组件20的侧壁截面为圆形形状，且在初始位置和终止位置时，罩体10的圆心和密封组件20的圆心同轴线。第一凸块11设置有多个，多个第一凸块11等分阵列在罩体10底端的同一圆周上，且相邻两个第一凸块11之间形成第一缺口。第二凸块21设置有多个，多个第二凸块21等分阵列在密封组件20内部侧壁的同一圆周上，相邻两个第二凸块21之间形成第二缺口。第一缺口的大小适于第二凸块21的大小，第二缺口的大小适于第一凸块11的大小。在初始位置时，各第一凸块11与各第二缺口的位置一一对应，各第二凸块21与各第一缺口的位置一一对应，即在罩体10向密封组件20的方向移动时，第一凸块11可穿过第二缺口，第二凸块21可穿过第一缺口。在终止位置时，各第一凸块11位于第二凸块21和罩体10的内部底壁之间形成的容纳空间内，且位于各第二凸块21的下方。
如上，多个第一凸块11和多个第二凸块21的形状和大小一致，且数量一致，由于多个第一凸块11和多个第二凸块21分别等分阵列在各自所对应的圆周上，则可使得密封组件20的周向边沿与罩体10的底端周向边沿完全结合，提高密封性。
本实施例所提供的用于锂电池的电解液密封装置还包括：驱动组件30，该驱动组件30用于驱动密封组件20绕其自身轴线在初始位置和终止位置之间往复转动。该驱动组件30包括：气缸31和固定在密封组件20外壁上的固定块32。气缸31的活塞杆端部和固定块32连接，且气缸31的活塞杆的轴向方向与密封组件20的周向方向相切，以更平稳、有效的推动密封组件20转动。
在密封组件20的内部底壁与罩体10的底端之间还设置有密封圈40，以提高密封组件20和罩体10的密封性，该密封圈40具体为O型圈。
密封组件20包括：环形固定件和圆形底板23，环形固定件和圆形底板23同轴线，且环形固定件可绕圆形底板23的轴线在初始位置和终止位置之间往复转动，圆形底板23的轴线即为密封组件20的轴线。具体的，环形固定件包括：环形侧壁22环形底壁24，圆形底板23设置在环形底壁24上，第二凸块21设置在环形侧壁22上，容纳空间位于第二凸块21与环形侧壁24之间。前述的密封圈40位于圆形底板23和罩体10的底端之间，且圆形底板23的外径大于罩体10的敞开口的外径。
如上，在环形固定件转动的过程中，圆形底板23保持不动，则位于圆形底板23和罩体10底端之间的密封圈不会受到旋转力而出现磨损。
上述实施方式中，在密封组件20的外壁上还设置有限位块50，该限位块50用于限制密封组件20绕其自身轴线转动的角度为预设角度，以使其在初始位置和终止位置之间往复转动。
气压调节系统包括：真空管路60，常压管路70和高压管路80，以及分别设置在真空管路60上的真空电磁阀61，设置在常压管路70上的常压电磁阀71，和设置在高压管路80上的高压电磁阀81。真空管路60，常压管路70和高压管路80均与罩体10的内部空腔连通，真空管路60的一端外接真空设备，以为密封的罩体10内部空腔提供真空环境，真空电磁阀61用于控制真空管路60通过的气压压强大小。常压管路70的一端外接外界大气压，以为密封的罩体10内部空腔提供正常大气压环境，常压电磁阀71用于控制常压管路70通过的气压压强大小。高压管路80的一端外接高压设备，以为密封的罩体10内提供高压环境，高压电磁阀81用于控制高压管路80通过的气压压强大小。
真空设备通过真空管路60抽气使得密封的罩体10内部空腔形成真空度为-0.08MPa～-0.099MPa的环境，高压设备通过高压管路80向密封的罩体10内部空腔注入压强大于0.7MPa的惰性气体，使其形成高压环境，优选的惰性气体为氮气。
在一实施例中，气压调节系统还包括：主管路90，该主管路90与罩体10的内部空腔连通，具体的是主管路90的一端安装在密封组件20的底壁上，更具体的是，主管路90的一端安装在圆形底板23上。真空管路60的另一端、常压管70的另一端、和高压管路80的另一端均与主管路90连通，在主管路90上形成分支管路结构，结构紧凑，占地面积小，且易于实现。
在主管路90另一端上还设置有压力表91和防爆组件92，该压力表91用于检测罩体10的内部空腔中的气压压力是否在预设范围内，防爆组件92用于在罩体10的内部空腔中的气压压力高于预设范围时，对罩体10的内部空腔泄压，以防止压强过大产生爆炸的风险。
在主管路90上还设置有与主管路90连通的缓冲组件93，该缓冲组件93用于缓冲罩体10的内部空腔中过大的瞬时压强。具体的，缓冲组件93可以是收纳罐，以在罩体10的内部空腔中产生过大的瞬时压强时，收纳过大的瞬时压强，以控制和降低气压压强瞬时过大所造成的风险，在此与前述的防爆组件92对密封的罩体10形成双重保护效果。
本实施例所提供的用于锂电池的电解液浸润装置的工作过程如下：
将电解液待浸润的锂电池放置在密封组件20的圆形底板23上，罩体10向密封组件20移动，第一凸块11穿过第二缺口，第二凸块21穿过第一缺口；驱动组件30启动，气缸31通过固定块32带动环形侧壁22和环形底壁23共同从初始位置转动到终止位置，则第一凸块11位于第二凸块21的下方，密封组件20将罩体10密封；真空设备通过真空管路60对密封的罩体10抽真空，并通过真空电磁阀61的控制使罩体10内的真空度为-0.08MPa～-0.099MPa，并保持2min～8min，电解液初次浸润到锂电池的极板上；打开常压电磁阀71，罩体10通过常压管路70与外接连通，使得罩体10中达到正常大气压环境，并保持15min～25min，以使锂电池的内外压强平衡，防止锂电池变形；高压设备通过高压管路80向罩体10中注入高压惰性气体，通过高压电磁阀80的控制使罩体10中的压强大于0.7MPa，并保持5min～8min，以此增大锂电池的内外压强差，加快电解液的浸润吸收；再次打开常压电磁阀71，罩体10通过常压管路70与外接连通，使得罩体10中达到正常大气压环境，并保持10min～30min，以使锂电池的内外压强平衡，防止锂电池变形；再次启动真空设备，通过真空管路60对密封的罩体10抽真空，并通过真空电磁阀61的控制使罩体10内的真空度为-0.08MPa～-0.099MPa，并保持1min～10min，电解液完全浸润到锂电池的极板上；最后在对罩体10泄压使其恢复到正常大气压，取出锂电池，完成浸润过程。
上述过程中，密封的罩体10中的真空度的大小，注入的惰性气体的压强的大小，以及各过程保持的时间长短均以实际电解液完全浸润为依据，在此仅提供一种实施方式，不同的锂电池、以及电解液会有不同的要求。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (10)
1.一种用于锂电池的电解液浸润装置，其特征在于，包括：
内部空腔、底端敞开口的罩体，其外壁设有第一凸块；
用于扣合在罩体敞开口处、以密封罩体的密封组件；所述密封组件可绕其自身轴线在初始位置和终止位置之间往复转动；所述密封组件为凹槽型结构，其内部侧壁上设有第二凸块，所述第二凸块与密封组件的内部底壁之间形成用于容纳第一凸块的容纳空间；在初始位置时，第一凸块和第二凸块错位；在终止位置时，第一凸块位于容纳空间内，且位于第二凸块的下方，以使所述密封组件扣合在罩体的敞开口处、以密封罩体；以及
用于与密封的罩体的内部空腔连通，以使所述罩体的内部空腔形成真空环境、常压环境和高压环境的气压调节系统。
2.如权利要求1所述的电解液浸润装置，其特征在于，所述罩体的敞开口处的截面为圆形形状，所述密封组件的侧壁的截面为圆形形状，且在所述初始位置和所述终止位置时，所述罩体的圆心和所述密封组件的圆心同轴线。
3.如权利要求2所述的电解液浸润装置，其特征在于，所述第一凸块设置有多个，多个所述第一凸块等分阵列在罩体的底端敞开口处的同一圆周上，且相邻两个第一凸块之间形成第一缺口；所述第二凸块设置有多个，多个所述第二凸块等分阵列在密封组件内部侧壁的同一圆周上，相邻两个第二凸块之间形成第二缺口；所述第一缺口的大小适于所述第二凸块的大小，所述第二缺口的大小适于所述第一凸块的大小；在所述初始位置时，各第一凸块与各第二缺口的位置一一对应，各第二凸块与各第一缺口的位置一一对应；在所述终止位置时，各第一凸块位于所述容纳空间内，且位于各第二凸块的下方。
4.如权利要求1所述的电解液浸润装置，其特征在于，还包括：用于驱动所述密封组件绕其自身轴线在初始位置和终止位置之间往复转动的驱动组件；所述驱动组件包括：气缸和固定在所述密封组件外壁上的固定块；所述气缸的活塞杆端部和所述固定块连接，且所述气缸的活塞杆的轴向方向与所述密封组件的周向方向相切。
5.如权利要求1所述的电解液浸润装置，其特征在于，还包括：密封圈，所述密封圈设置在所述密封组件的内部底壁与所述罩体的底端之间。
6.如权利要求5所述的电解液浸润装置，其特征在于，所述密封组件包括：环形固定件和圆形底板；所述环形固定件和所述圆形底板同轴线，且所述环形固定件可绕所述圆形底板的轴线在初始位置和终止位置之间往复转动，所述圆形底板的轴线为所述密封组件的轴线；所述环形固定件包括环形侧壁和环形底壁，所述圆形底板设置在所述环形底壁上，所述第二凸块设置在所述环形侧壁上，所述容纳空间位于所述第二凸块与所述环形底壁之间；所述密封圈位于所述圆形底板和所述罩体的底端之间，且所述圆形底板的外径大于所述罩体的敞开口的外径。
7.如权利要求1所述的电解液浸润装置，其特征在于，所述气压调节系统包括：分别与所述罩体的内部空腔连通的真空管路、常压管路和高压管路，以及分别设置在所述常压管路上的常压电磁阀，设置在所述真空管路上的真空电磁阀，和设置在所述高压管路上的高压电磁阀；所述真空管路的一端外接真空设备，所述真空电磁阀用于控制所述真空管路通过的气压压强大小；所述常压管路的一端外接外界大气压，所述常压电磁阀用于控制所述常压管路通过的气压压强大小；所述高压管路的一端外接高压设备，所述高压电磁阀用于控制所述高压管路通过的气压压强大小。
8.如权利要求7所述的电解液浸润装置，其特征在于，所述气压调节系统还包括：与所述罩体的内部空腔连通的主管路；所述常压管路的另一端、所述真空管路的另一端和所述高压管路的另一端均与所述主管路连通；所述主管路的一端安装在所述密封组件的底壁上。
9.如权利要求8所述的电解液浸润装置，其特征在于，所述气压调节系统还包括：设置在所述主管路另一端上的压力表和防爆组件；所述压力表用于检测所述罩体的内部空腔中的气压压力是否在预设范围内；所述防爆组件用于在所述罩体的内部空腔中的气压压力高于预设范围时，对所述罩体的内部空腔泄压。
10.如权利要求9所述的电解液浸润装置，其特征在于，所述气压调节系统还包括：与所述主管路连通的缓冲组件，所述缓冲组件用于缓冲所述罩体的内部空腔中过大的瞬时压强。
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