CN110021733A - 一种锂离子电池注液装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池注液装置，包括储液罐、注液管和夹具，所述储液罐与所述注液管连通，所述注液管设置于所述夹具上方，所述储液罐包括外罐壁层和内罐壁层，所述外罐壁层与所述内罐壁层之间形成有封闭的第一腔体，所述第一腔体设置有第一发热体，本发明通过第一发热体，可以为储液罐和电解液进行加热，降低了电解液的粘度，提高了注液效率和与电芯的浸润效率，另外，还能提高储液罐加热的稳定性和一致性，防止局部过热而影响储液罐和电解液的受热均匀。此外，本发明还公开了一种锂离子电池的注液方法。

Description

一种锂离子电池注液装置及方法

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池注液装置及方法。

背景技术

锂离子电池是一种具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等优点的绿色能源，已被广泛应用于各行业中，尤其是近年来电动汽车得到了极大地发展，行业内对动力和储能型锂离子电池的需求量得到了显著的增长，而随着锂离子电池技术的日趋成熟，人们对锂离子电池的性能提出了更高的要求。

目前，为了提升锂离子电池的能量密度，通常会将电芯的阴阳极片辊压得更加严实以使电池内部可以容纳更多的材料，但是随之而来的则是会导致电芯在注液时，极片的吸液慢和吸液不足的问题，同时，注液时间也相对延长，严重地影响了生产的效率。

有鉴于此，确有必要对现有的锂离子电池注液方案作进一步完善以满足工业的需求。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足而提供的一种锂离子电池注液装置，该装置能极大地加快极片的吸液效率，减少极片的静置时间，提高了生产的效率。

为实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池注液装置，包括储液罐、注液管和夹具，所述储液罐与所述注液管连通，所述注液管设置于所述夹具上方，所述储液罐包括外罐壁层和内罐壁层，所述外罐壁层与所述内罐壁层之间形成有封闭的第一腔体，所述第一腔体设置有第一发热体。第一发热体能为储液罐进行加热，进而通过热传导的作用使电解液处于加热状态，当温度提升时，电解液的粘度降低，流动性变好，有效地提升了电解液的注液效率，同时，还能提升电解液在电芯中的浸润效率。

作为本发明所述的锂离子电池注液装置的一种改进，所述注液管包括外管壁层和内管壁层，所述外管壁层与所述内管壁层之间形成有封闭的第二腔体，所述第二腔体设置有第二发热体。第二发热体能对注液管进行加热，使注液管处于发热状态，对流经注液管处的电解液起到保温的作用，从而使电解液在注液的过程中保持稳定的粘度和流动性，提高注液的一致性和稳定性。

作为本发明所述的锂离子电池注液装置的一种改进，所述夹具包括底板和设置于所述底板上的若干个容置槽，所述容置槽与所述电芯的尺寸相匹配。通过设置多个容置槽，使得本发明可以同时对多个电芯进行注液，提高了注液的效率；另外，容置槽与电芯的尺寸相匹配，可以防止槽过大而容易造成注液管的注液嘴与电芯的注液口难以对准或槽过小无法装载电芯。

作为本发明所述的锂离子电池注液装置的一种改进，还包括第三发热体，所述第三发热体设置于所述容置槽。第三发热体能对容置槽进行加热，对电芯起到保温的作用，从而使电芯在吸液过程中保持稳定，提高极片浸润的一致性。

作为本发明所述的锂离子电池注液装置的一种改进，所述第一发热体、第二发热体和第三发热体均为发热管。

作为本发明所述的锂离子电池注液装置的一种改进，所述储液罐、注液管和夹具均设置有温度探测仪。增设温度探测仪，能对储液罐、注液管和夹具的实时温度进行探测和反馈，使注液的环境保持在恒定的温度内，提高了装置的稳定性。

本发明目的之一的有益效果在于：本发明通过第一发热体，可以为储液罐进行加热，进而通过热传导的作用使电解液处于高温状态，温度提高时，电解液的粘度会降低，流动性变好，有利于提高电解液在注液时的效率，而且电解液在高温情况下与电芯极片和隔膜的浸润速度也得到了大幅度的提升，有效地提高了吸液的效率。另外，将第一发热体设置于储液罐的外罐壁层和内罐壁层之间，能提高储液罐加热的稳定性和一致性，防止局部过热而影响储液罐和电解液的受热均匀。

本发明的目的之二在于：提供一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热10～120℃，然后将电芯上料至夹具的容置槽内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐中的第一发热体将存储于储液罐中的电解液进行加热10～100℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管加热，利用注液管中的第二发热体对注液管进行加热10～100℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

作为本发明所述的锂离子电池注液方法的一种改进，所述步骤4)在注液前先将电芯内部抽真空。将电芯内部抽真空可以避免电解液在进入电芯后与空气进行直接接触，防止水分与电解液中的溶质发生化学反应，从而影响电芯的电化学性能，提高了电芯的安全性和使用寿命。

作为本发明所述的锂离子电池注液方法的一种改进，所述储液罐中的电解液的容积不超过所述储液罐容积的2/3。这样能避免因电解液加热时膨胀导致漏液、喷液等现象。

本发明目的之二的有益效果在于：本发明所述的注液方法操作简单，通过对电解液加热，可以降低电解液的粘度，改善电解液的浸润效率，增强电解液在注液过程的流动性，提高注液的效率，另外，还通过对电芯进行加热，提高了电芯中极片、隔膜的吸液速度，极大地提升了生产效率和生产质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中储液罐的剖视图；

图3为本发明中注液管的剖视图；

其中，1-储液罐；11-外罐壁层；12-内罐壁层；13-第一发热体；2-注液管；21-外管壁层；22-内管壁层；23-第二发热体；3-夹具；31-底板；32-容置槽；33-第三发热体。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1～3所示，一种锂离子电池注液装置，包括储液罐1、注液管2和夹具3，储液罐1与注液管2连通，注液管2设置于夹具3上方，储液罐1包括外罐壁层11和内罐壁层12，外罐壁层11与内罐壁层12之间形成有封闭的第一腔体，第一腔体设置有第一发热体13。

本发明在实际操作中，通过给第一发热体13通电工作，对储液罐1进行加热，储液罐1温度上升，热量通过热传导的作用将储液罐1中的电解液进行加热，电解液的温度提升，其粘度也会降低，流动性变好，因而使得电解液在流动时更顺畅，注液效率得到了提高，而且电解液在高温下也有利于提高电芯中极片和隔膜的浸润速率。另外，将第一发热体13设置于储液罐1的外罐壁层11和内罐壁层12之间，还能提高储液罐1加热的稳定性和一致性，防止局部过热而影响储液罐1和电解液的受热均匀。

优选的，注液管2包括外管壁层21和内管壁层22，外管壁层21与内管壁层22之间形成有封闭的第二腔体，第二腔体设置有第二发热体23，在实际操作中，通过给第二发热体23通电工作，能对注液管2进行加热，使注液管2处于发热状态，对流经注液管2处的电解液起到保温的作用，从而使电解液在注液的过程中保持稳定的粘度和流动性，提高注液的一致性和稳定性。

优选的，夹具3包括底板31和设置于底板31上的若干个容置槽32，容置槽32与电芯的尺寸相匹配，在本实施例中，容置槽32的数量为6个，因而，可以同时给6个电芯进行注液，有效地提高了注液的效率；另外，容置槽32与电芯的尺寸相匹配，可以防止因槽过大而容易造成注液管2的注液嘴与电芯的注液口难以对准或槽过小无法装载电芯。

优选的，还包括第三发热体33，第三发热体33设置于容置槽32，在实际操作中，通过给第三发热体33通电工作，能对容置槽32进行加热，从而对电芯起到保温的作用，从而使电芯在吸液过程中保持稳定，提高极片浸润的一致性。

优选的，储液罐1、注液管2和夹具3均设置有温度探测仪，温度探测仪能够对储液罐1、注液管2和夹具3的实时温度进行探测与反馈，使注液的环境保持在设定的温度内，提高了装置的稳定性。

在本实施例中，第一发热体13、第二发热体23和第三发热体33均为市面上可以购买到的发热管，例如，连云港悦鹿照明电器有限公司生产的YL220500型号碳纤维发热管。

实施例2

如图1～3所示，一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热10℃，然后将电芯上料至夹具3的容置槽32内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐1中的第一发热体13将存储于储液罐1中的电解液进行加热10℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管2加热，利用注液管2中的第二发热体23对注液管2进行加热10℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管2的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐1中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

实施例3

一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热30℃，然后将电芯上料至夹具3的容置槽32内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐1中的第一发热体13将存储于储液罐1中的电解液进行加热30℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管2加热，利用注液管2中的第二发热体23对注液管2进行加热30℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管2的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐1中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

实施例4

一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热50℃，然后将电芯上料至夹具3的容置槽32内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐1中的第一发热体13将存储于储液罐1中的电解液进行加热50℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管2加热，利用注液管2中的第二发热体23对注液管2进行加热50℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管2的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐1中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

实施例5

一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热70℃，然后将电芯上料至夹具3的容置槽32内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐1中的第一发热体13将存储于储液罐1中的电解液进行加热70℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管2加热，利用注液管2中的第二发热体23对注液管2进行加热70℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管2的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐1中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

实施例6

一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热70℃，然后将电芯上料至夹具3的容置槽32内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐1中的第一发热体13将存储于储液罐1中的电解液进行加热70℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管2加热，利用注液管2中的第二发热体23对注液管2进行加热100℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管2的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐1中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

实施例7

一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热70℃，然后将电芯上料至夹具3的容置槽32内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐1中的第一发热体13将存储于储液罐1中的电解液进行加热100℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管2加热，利用注液管2中的第二发热体23对注液管2进行加热70℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管2的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐1中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

实施例8

一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热100℃，然后将电芯上料至夹具3的容置槽32内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐1中的第一发热体13将存储于储液罐1中的电解液进行加热100℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管2加热，利用注液管2中的第二发热体23对注液管2进行加热100℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管2的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐1中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

实施例9

一种锂离子电池注液方法，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热120℃，然后将电芯上料至夹具3的容置槽32内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐1中的第一发热体13将存储于储液罐1中的电解液进行加热100℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管2加热，利用注液管2中的第二发热体23对注液管2进行加热100℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管2的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐1中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

对比例1

与实施例2不同的是，对比例1中所有操作均在常温20℃下进行，其他步骤与实施例2相同，这里不再赘述。

分别对实施例2～9和对比例1进行定量测试分析：

1)设置相同的吸液质量，它们所花的注液时间测试结果见表1。

表1实施例与对比例在吸液2g时所花注液时间的测试结果

2)设置相同的注液时间，它们的吸液质量测试结果见表2。

表2实施例与对比例在3mins注液时间内的吸液量测试结果

由表1的测试数据可知，相比采用传统的注液方式，本发明对电解液、注液管以及电芯进行加热，能明显地减少注液的时间，约为20～25％；另外，由表2的测试结果可知，在相同的注液时间内，本发明中电芯的吸液量比传统的注液方式提高了15％以上，由此可以说明本发明在实际生产中能显著地提升注液的效率以及电芯的吸液效率，而且，在高温的条件下，电芯的浸润一致性也得到了明显的提升，生产出来的电芯更为可靠。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池注液装置，其特征在于：包括储液罐(1)、注液管(2)和夹具(3)，所述储液罐(1)与所述注液管(2)连通，所述注液管(2)设置于所述夹具(3)上方，所述储液罐(1)包括外罐壁层(11)和内罐壁层(12)，所述外罐壁层(11)与所述内罐壁层(12)之间形成有封闭的第一腔体，所述第一腔体设置有第一发热体(13)。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述注液管(2)包括外管壁层(21)和内管壁层(22)，所述外管壁层(21)与所述内管壁层(22)之间形成有封闭的第二腔体，所述第二腔体设置有第二发热体(23)。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述夹具(3)包括底板(31)和设置于所述底板(31)上的若干个容置槽(32)，所述容置槽(32)与所述电芯的尺寸相匹配。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：还包括第三发热体(33)，所述第三发热体(33)设置于所述容置槽(32)。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述第一发热体(13)、第二发热体(23)和第三发热体(33)均为发热管。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池注液装置，其特征在于：所述储液罐(1)、注液管(2)和夹具(3)均设置有温度探测仪。

7.一种锂离子电池注液方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)对电芯加热，将电芯加热10～120℃，然后将电芯上料至夹具(3)的容置槽(32)内；

步骤2)对电解液加热，利用储液罐(1)中的第一发热体(13)将存储于储液罐(1)中的电解液进行加热10～100℃，并保持恒温；

步骤3)对注液管(2)加热，利用注液管(2)中的第二发热体(23)对注液管(2)进行加热10～100℃，并保持恒温；

步骤4)注液，将注液管(2)的注液嘴下压，使注液嘴与电芯的注液口密封，再将储液罐(1)中的电解液注入电芯内部；

以上步骤1)、步骤2)和步骤3)同时进行。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池注液方法，其特征在于：所述步骤4)在注液前先将电芯内部抽真空。

9.根据权利要求7所述的锂离子电池注液方法，其特征在于：所述储液罐(1)中的电解液的容积不超过所述储液罐(1)容积的2/3。