CN109755651A - 一种电池化成装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池化成装置及方法，属于电池化成领域，该种电池化成装置包括化成仓、充电轨道和充电平台；所述充电轨道设在所述化成仓内，所述充电轨道上设置一个以上的所述充电平台，每个充电平台可以对应化成过程中的一道工序。本发明解决了常规的电池化成方法自动化程度不高的问题；使用设有充电平台和绝缘段的充电轨道进行化成，每一个充电平台可以对应不同的化成工序，能提高电池化成的自动化程度，并且能同时让多组电池进行不同的化成工序，能有效缩减电池化成时间。

Description

一种电池化成装置及方法

技术领域

本发明涉及电池化成领域，特别是涉及一种电池化成装置及方法。

背景技术

随着电动汽车、储能行业的发展，大容量、长寿命、高安全、快速充电的锂离子电池的研发受到广大的关注。

常规的电池化成方法自动化程度不高，完成一道化成工序后，需要手动把一组电池转入另一设备进行下一道化成工序；也有设备能自动调节化成电压和电流，以对应不同化成工序，但这类设备不能同时让多组电池进行不同的化成工序；因此，上述两种化成方法的效率均不高，使电池化成所需时间较长，影响生产。

发明内容

为解决上述的问题，本发明提供了一种电池化成装置及方法，可提高电池化成的自动化程度。

本发明所采取的技术方案是：一种电池化成装置，包括化成仓、充电轨道和充电平台；所述充电轨道设在所述化成仓内，所述充电轨道上设置一个以上的所述充电平台，每个充电平台可以对应化成过程中的一道工序。

在上述技术方案中，所述充电轨道上还设有一个以上的绝缘段，所述充电平台和所述绝缘段相间设置。

在上述技术方案中，该种电池化成装置还包括加热装置和负压装置；所述加热装置设在所述化成仓内；所述负压装置与所述化成仓连通；所述化成仓的两端设有仓门，所述仓门关闭后所述化成仓密闭；负压装置能把化成仓抽真空。

在上述技术方案中，该种电池化成装置还包括用于电池传送的传送机构，所述传送机构设在所述化成仓内。

在上述技术方案中，该种电池化成装置还包括电控模块和信号传输轨道；所述信号传输轨道设在所述化成仓内，并与所述电控模块信号连接，以将化成过程中采集的信息上传到电控模块；所述电控模块的电路上设有与所述充电轨道的电源信号连接的电源控制器，从而控制充电轨道上的充电平台的电压和电流。

在上述技术方案中，该种电池化成装置还包括供电池安装的托盘，所述托盘设在所述化成仓内；所述托盘上设有检测化成中的电池参数的检测装置，以检测电池的电压、电流和温度，所述检测装置与所述信号传输轨道信号连接；所述托盘上还设有电极触点，所述电极触点与电池的电极接触，并与所述充电平台电性连接。

在上述技术方案中，所述托盘上设有储液杯，所述储液杯与电池的注液口连通，以临时储存电池在负压环境中被抽出的电解液。

在上述技术方案中，所述化成仓还包括过渡仓；所述过渡仓位于所述化成仓的两端，并且与所述化成仓连通，所述过渡仓上设有过渡仓门。向该种电池化成装置加入电池时，先把一端的过渡仓卸真空，并紧闭化成仓的仓门，打开过渡仓门向该过渡仓加入电池，随后紧闭过渡仓门，并用负压装置将该过渡仓抽真空，当该过渡仓中的气压与化成仓主体的气压一致时，即可打开化成仓上的仓门，并把电池移入化成仓。从该种电池化成装置取出电池时，先把另一端的过渡仓抽真空，当该过渡仓中的气压与化成仓主体的气压一致时，即可打开化成仓上的仓门，并把电池移入该过渡仓，随后紧闭仓门，并把该过渡仓卸真空，当该过渡仓中的气压与外界气压一致时，即可打开过渡仓门并取出电池。

一种电池化成方法，使用了上述技术方案中的电池化成装置，该种电池化成方法包括以下步骤：

(1)、将电池送入所述化成仓内，并把电池按极性与所述充电轨道电性连接；

(2)、开启电源使所述充电轨道的充电平台通电，开始化成；

(3)、完成一道化成工序后，电池离开所述充电平台；

(4)、电池进入下一充电平台，进行下一道化成工序；

(5)、重复步骤(3)和(4)直至完成所有化成工序，并把电池送出所述化成仓。

在上述方法中，所述步骤(1)中，电池安装在所述托盘上，并通过所述托盘上的电极触点与所述充电平台电性连接；所述步骤(2)中，所述充电平台通电前使用所述负压装置将所述化成仓抽真空；所述步骤(2)中，电池化成过程中使用所述加热装置对电池进行加热。

本发明的有益效果是：本发明所提供的一种电池化成装置及方法，使用设有充电平台和绝缘段的充电轨道进行化成，每一个充电平台可以对应不同的化成工序，能提高电池化成的自动化程度，并且能同时让多组电池进行不同的化成工序，能有效缩减电池化成时间。化成仓内是负压，并设有加热装置，提高了化成效果和化成效率，并提高了电池的性能。

附图说明

图1是本发明的实施例一的化成仓俯视方向的透视图；

图2是本发明的实施例一的充电轨道和信号传输轨道的电力及信号连接图；

图3是本发明的实施例一的托盘、电池与充电轨道的连接图；

图4是本发明的实施例一的托盘、电池与信号传输轨道的连接图；

图5是本发明的实施例一的托盘与传送机构的侧视图；

图6是本发明的实施例一的托盘与传送机构的俯视图；

图7是本发明的实施例二的托盘与传送机构的侧视图；

附图标记为：1、化成仓；11、仓门；12、第一过渡仓；121、第一过渡仓门；13、第二过渡仓；131、第二过渡仓门；2、充电轨道；21、充电平台；22、绝缘段；3、化成电源；31、电源模块；4、负压装置；51、加热板；61、电控模块；611、电源控制器；62、信号传输轨道；7、托盘；71、检测装置；711、电压检测装置；712、电流检测装置；713、温度传感器；72、充电接触座；73、信号接触座；74、储液杯；8、电池；81、电极；9、传送机构；91、输送链条；911、承载板；92、链轮；93、连动轴；94、耐热输送带；95、滚筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

一种电池化成装置，包括化成仓1、充电轨道2、化成电源3、负压装置4、电控模块61和托盘7。

如图1所示，化成仓1是一个中空箱体，两端各设有一个仓门11，两个仓门11相互对置，使化成仓1呈隧道形，两个仓门11关闭时，化成仓1密闭。化成仓1上设有密封接头；负压装置4是真空泵，设在化成仓1外；负压装置4通过密封接头和气管与化成仓1连接；负压装置4可以使化成仓1内部处于真空状态，利于电池8的电解液的抽出。

化成仓1包括第一过渡仓12和第二过渡仓13，第一过渡仓12和第二过渡仓13分别设在化成仓1两端，第一过渡仓12和第二过渡仓13均是中空箱体；第一过渡仓12和第二过渡仓13分别通过化成仓1的两个仓门11与化成仓1连通；第一过渡仓12上设有第一过渡仓门121，第二过渡仓13上设有第二过渡仓门131；两个过渡仓分别通过过渡仓门与外界连通，两个过渡仓上均设有密封接头，两个过渡仓分别通过密封接头和气管与负压装置4连接；负压装置4可以使两个过渡仓内部处于真空状态。向该种电池化成装置加入电池8时，为避免化成仓1主体卸真空，可以紧闭靠近第一过渡仓12的仓门11，并打开未处于真空状态的第一过渡仓12的第一过渡仓门121加入电池8，向第一过渡仓12加入电池8后，紧闭第一过渡仓门121，把第一过渡仓12抽真空，即可打开靠近第一过渡仓12的仓门11，让电池进入化成仓1；同理，从该种电池化成装置取出电池8时，为避免化成仓1主体卸真空，可以把第二过渡仓13抽真空，然后打开靠近第二过渡仓13的仓门11，让电池进入第二过渡仓13，紧闭仓门11后，再把第二过渡仓13卸真空，再打开第二过渡仓门131，取出电池8。

化成仓1内设有加热装置，加热装置是一块加热板51，加热板51设在化成仓1的底部。加热装置用于在化成过程中对电池进行加热，以加快化成过程中的反应速度以及提高化成效果。

充电轨道2有两条，每条充电轨道2上均设置有8个充电平台21和7个绝缘段22；每个充电平台21都由导电材料制成，每个充电平台21组成充电轨道2上的一段；每个绝缘段22都由绝缘材料制成，每个绝缘段22也组成充电轨道2上的一段；所有充电平台21和绝缘段22相间设置，最外两端为两个充电平台21；两条充电轨道2均呈长条形；每个充电平台21分别对应不同的化成工序，绝缘段22用于化成过程中不同工序的交接。两条充电轨道2相互平行，均设在化成仓1上，充电轨道2两端分别设在化成仓1两端，即充电轨道2的方向沿呈隧道形的化成仓1的方向。

如图2所示，化成电源3包括至少8个电源模块31，8个电源模块31分别按极性与两条充电轨道2上的8个充电平台21电性连接，从而使8个充电平台21分别带电。

该种电池化成装置还包括信号传输轨道62，信号传输轨道62设在化成仓1内，电控模块61的主控是PLC，其主控电路内设有8个电源控制器611；信号传输轨道62与电控模块61的主控电性连接，形成闭环控制；8个电源控制器611分别与化成电源3的8个电源模块31的信号端信号连接，通过控制化成电源3的每一电源模块31的输出进而控制充电轨道2上的每一充电平台21的电压和电流。

如图3及图4所示，托盘7上设有若干个电池安装槽，供电池8并排安装在托盘7上；托盘7上设有检测装置71、充电接触座72和信号接触座73；检测装置71包括电压检测装置711、电流检测装置712和温度传感器713，电压检测装置711用于检测电池8两端的电压，电流检测装置712用于检测电池8的电流，电压检测装置711和电流检测装置712检测到的电压和电流数据结合电池8放电时间可以计算出电池8的容量，温度传感器713用于检测电池8的温度。充电接触座72有两个，均是一侧按极性与电池8的电极81接触，另一侧按极性与充电轨道2接触；信号接触座73分别与电压检测装置711、电流检测装置712和温度传感器713信号连接，并与信号传输轨道62接触，从而将电压检测装置711、电流检测装置712和温度传感器713检测到的信息上传到电控模块61。

托盘7上还设有储液杯74，储液杯74呈漏斗形，其底部的开口与电池8的注液口连通，以临时储存电池8在真空环境中被抽出的电解液。

如图5和图6所示，该种电池化成装置还包括传送机构9，传送机构9是链条输送机，其包括两条等长的输送链条91，输送链条91的侧面设有承载板911、两端设有链轮92的连动轴93和电动机；两条输送链条91左右相互平行设置在化成仓1内，链条输送机两端分别位于化成仓1两端，即输送链条91的方向沿呈隧道形的化成仓1的方向；链轮92与输送链条91啮合，电动机带动连动轴93转动，进而连动输送链条91运动。托盘7架在传送机构9的输送链条91上，输送链条91的承载板911与托盘7通过锁合件锁合在一起，输送链条91的运动连动托盘7平动，从而实现托盘7在该种电池化成装置内沿充电导轨2的方向平动；电动机的驱动装置与电控模块61信号连接，电控模块61可以控制电动机的转速，进而控制托盘7的平动速度。

一种电池化成方法，包括以下步骤：

(1)、将一组电池8安装在托盘7上，电池8的电极81分别按极性与托盘7上的充电接触座72的一侧接触，托盘7上的充电接触座72另一侧分别按极性与充电轨道2接触；将托盘7上的信号接触座73与信号传输轨道62接触；托盘7连同电池8一起通过第一过渡仓门121进入第一过渡仓12；

(2)、紧闭化成仓1的两个仓门11，紧闭第一过渡仓门121；使用负压装置4把化成仓1抽真空，使化成仓1中的真空压力为0.01MPa；然后使用负压装置4把第一过渡仓12抽真空；打开化成仓1靠近第一过渡仓12一侧的仓门11，使化成仓1与第一过渡仓12连通；

(3)、传送机构9的输送链条91连动托盘7，使托盘7沿充电轨道2向第二过渡仓13的方向移动；托盘7上的充电接触座72的第一个充电平台21接触时，打开化成电源3上与第一个充电平台21电性连接的电源模块31，使第一个充电平台21通电，开始第一道化成工序，并紧闭化成仓1的仓门11；

(4)、使用加热板对电池8进行加热，加热板的温度设置为85℃；

(5)、完成一道化成工序后，托盘7离开该充电平台21，进入到该充电平台21后的绝缘段22进行静置工序；

(6)、静置工序完成后，托盘7离开该段绝缘段22，进入到下一个充电平台21进行充电；

(7)、重复步骤(5)、(6)，直至完成所有化成工序。

(8)、化成工序结束时，紧闭第二过渡仓门821，使用负压装置4把第二过渡仓13抽真空，打开化成仓1靠近第二过渡仓13一侧的仓门11，使化成仓1与第二过渡仓13连通；传送机构9的输送链条91连动托盘7通过仓门11进入第二过渡仓13，随后紧闭仓门11，并把第二过渡仓13卸真空，达到常压，打开第二过渡仓门821，用传送机构9把托盘7退出第二过渡仓13，完成化成。

在化成的过程中，电控模块61的主控电路内的8个电源控制器611可通过分别控制化成电源3的每一电源模块31的输出，进而控制充电轨道2上的每一充电平台21的电压和电流，以对应不同的工序；托盘7上的电压检测装置711、电流检测装置712和温度传感器713检测到的电池信息通过信号传输轨道62传送到电控模块61，电控模块61对信息进行处理，并按预先设定好的程序相应调整电源控制器611的信号，进而控制充电轨道2上的充电平台21的电压和电流，形成闭环控制。

前一组电池进入上述步骤(5)所述的绝缘段开始静置后，第一过渡仓12和第一段充电平台21闲置，此时把第一过渡仓12卸真空，然后下一组电池可以开始按照步骤(1)～(4)进入化成工序，提高该种电池化成装置的利用率，从而提高生产效率。

实施例二：

本实施例中，提供一种电池化成装置，与实施例一提供的电池化成装置的区别在于：

化成仓1内的加热装置是两块加热板，两块加热板分别设在化成仓1的两侧壁。

如图7所示，传送机构9是传送带，包括电动机、耐热输送带94和滚筒95；所有滚筒95的外径相等，转轴相互平行并处于同一平面；耐热输送带94由耐热材料制成，如多层橡胶棉帆布或者上下覆有耐热橡胶的聚酯帆布，耐热输送带94绷紧并覆盖在所有滚筒95侧面；电动机连动滚筒95转动，进而连动传送带运行。传送带两端分别位于化成仓1两端。托盘7架在传送带上，传送带的运动连动托盘7平动从而实现托盘7在该种电池化成装置内沿充电导轨2的方向平动。

本实施例中提供的一种电池化成装置，其余组成部分均与实施例中提供的一种电池化成装置相同，详见实施例一。

本实施例中，提供一种电池化成方法，该方法与实施例一提供的一种电池化成方法的步骤基本相同，其区别在于，步骤(2)中，化成仓1中的真空压力为0.075MPa；步骤(4)中，加热板的温度设置为65℃。

本实施例中提供的一种电池化成方法，其余步骤均与实施例中提供的一种电池化成方法相同，详见实施例一。

实施例三：

本实施例中，提供一种电池化成装置，在实施例一提供的一种电池化成装置的基础上，增加了下列组成部分：

设在化成仓外的触摸屏，所述触摸屏与电控模块61信号连接，电控模块61的主控电路内还设有触摸屏控制模块和控制模式切换模块，触摸屏控制模块用于控制触摸屏的显示，使触摸屏可以显示各个检测装置711所检测到的参数；控制模式切换模块用于切换控制模式，控制模式包括闭环控制模式和开环控制模式。

闭环控制模式下，托盘7上的电压检测装置711、电流检测装置712和温度传感器713检测到的电池信息通过信号传输轨道62传送到电控模块61，电控模块61对信息进行处理，并按预先设定好的程序相应调整电源控制器611的信号，进而控制充电轨道2上的充电平台21的电压和电流。

开环控制模式下，电源控制器611的输出的控制信号不变，使充电轨道2上的充电平台21的电压和电流保持为预设值，除非人为改变该预设值。

两种控制模式下，触摸屏63都可以显示各个检测装置711所检测到的参数，方便人员监控。

本实施例中提供的一种电池化成装置，其余组成部分均与实施例中提供的一种电池化成装置相同，详见实施例一。

本实施例中，提供一种电池化成方法，该方法与实施例一提供的一种电池化成方法的步骤基本相同，其区别在于，步骤(2)中，化成仓1中的真空压力为0.09MPa；步骤(4)中，加热板的温度设置为45℃。

本实施例中提供的一种电池化成方法，其余步骤均与实施例中提供的一种电池化成方法相同，详见实施例一。

实施例四：

本实施例中，提供一种电池化成装置，与实施例一提供的电池化成装置的区别在于：

信号传输轨道62与电控模块61是通过无线传输实现信号连接的。

本实施例中提供的一种电池化成装置，其余组成部分均与实施例中提供的一种电池化成装置相同，详见实施例一。

以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，故凡依本发明专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种电池化成装置，其特征在于，包括化成仓、充电轨道和充电平台；所述充电轨道设在所述化成仓内，所述充电轨道上设置一个以上的所述充电平台。

2.根据权利要求1所述的一种电池化成装置，其特征在于：所述充电轨道上还设有一个以上的绝缘段，所述充电平台和所述绝缘段相间设置。

3.根据权利要求1所述的一种电池化成装置，其特征在于：还包括加热装置和负压装置；所述加热装置设在所述化成仓内；所述负压装置与所述化成仓连通；所述化成仓的两端设有仓门，所述仓门关闭后所述化成仓密闭。

4.根据权利要求1或2所述的一种电池化成装置，其特征在于：还包括用于电池传送的传送机构，所述传送机构设在所述化成仓内。

5.根据权利要求1所述的一种电池化成装置，其特征在于：还包括电控模块和信号传输轨道；所述信号传输轨道设在所述化成仓内，并与所述电控模块信号连接；所述电控模块的电路上设有与所述充电轨道的电源信号连接的电源控制器。

6.根据权利要求5所述的一种电池化成装置，其特征在于：还包括供电池安装的托盘，所述托盘设在所述化成仓内；所述托盘上设有检测化成中的电池参数的检测装置，所述检测装置与所述信号传输轨道信号连接；所述托盘上还设有电极触点，所述电极触点与电池的电极接触，并与所述充电平台电性连接。

7.根据权利要求6所述的一种电池化成装置，其特征在于：所述托盘上设有储液杯，所述储液杯与电池的注液口连通。

8.根据权利要求1或3所述的一种电池化成装置，其特征在于：所述化成仓还包括过渡仓；所述过渡仓位于所述化成仓的两端，并且与所述化成仓连通，所述过渡仓上设有过渡仓门。

9.一种电池化成方法，其特征在于，使用了权利要求1-8任一所述的电池化成装置，该种电池化成方法包括以下步骤：

(1)、将电池送入所述化成仓内，并把电池按极性与所述充电轨道电性连接；

(2)、开启电源使所述充电轨道的充电平台通电，开始化成；

(3)、完成一道化成工序后，电池离开所述充电平台；

(4)、电池进入下一充电平台，进行下一道化成工序；

(5)、重复步骤(3)和(4)直至完成所有化成工序，并把电池送出所述化成仓。

10.根据权利要求9所述的一种电池化成方法，其特征在于，所述步骤(1)中，电池安装在所述托盘上，并通过所述托盘上的电极触点与所述充电平台电性连接；所述步骤(2)中，所述充电平台通电前使用所述负压装置将所述化成仓抽真空；所述步骤(2)中，电池化成过程中使用所述加热装置对电池进行加热。