CN110416485A - 一种锂电池的循环注液装置及注液工艺 - Google Patents

一种锂电池的循环注液装置及注液工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂电池制备领域，尤其涉及一种锂电池的循环注液装置及注液工艺。本发明所设计的锂电池的循环注液装置，它包括具有注液孔和回流口的锂电池、电解液储存罐、注液管道、注液杯、循环泵和循环管道；所述电解液储存罐、注液管道、注液杯、锂电池首尾依次连接形成电解液的注入通路；所述注液杯、锂电池、循环泵、循环管道首尾依次闭环连接形成封闭的电解液循环通路。与现有的锂电池注液装置相比，本发明包括电解液的注入通路和电解液循环通路，通过电解液的注入通路，将电解液注入到锂电池内，通过电解液循环通路使电解液在锂电池内循环流通，实现电解液与极片的充分浸润，避免了复杂的抽真空，破真空工序，提高锂电池的注液效率。

Description

一种锂电池的循环注液装置及注液工艺
技术领域
本发明涉及锂电池制备领域，尤其涉及一种锂电池的循环注液装置及注液工艺。
背景技术
目前锂离子电池注入电解液大都采用“高压等压”的注液方式，现在锂离子电池注液的主要工序流程为，抽真空、注液、加压、抽真空加压、静置、二次注液、电池排出，此方式需要对锂电池内部和外部多次的抽真空、破真空，需要精准的控制电池内外的压强，而且注液过程中会使得电池内部压强高于电池外部压强，外部压力控制不好就会导致电池鼓包、变形，防爆阀爆裂等，影响生产效率和产品质量；而且这种注液方式，注液效率低、电池对电解液的吸收率较低；另外，电池内部的金属粉尘和杂质没法排出，会影响电池的电化学性能。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种锂电池的循环注液装置及注液工艺，能够提高注液效率。
为实现上述目的，本发明所设计的锂电池的循环注液装置，其特征在于，它包括具有注液孔和回流口的锂电池、电解液储存罐、注液管道、注液杯、循环泵和循环管道；所述电解液储存罐、注液管道、注液杯、锂电池首尾依次连接形成电解液的注入通路；所述注液杯、锂电池、循环泵、循环管道首尾依次闭环连接形成封闭的电解液循环通路。
与现有的锂电池注液装置相比，本发明包括电解液的注入通路和电解液循环通路，通过电解液的注入通路，将电解液注入到锂电池内，通过电解液循环通路使电解液在锂电池内循环流通，实现电解液与极片的充分浸润，避免了复杂的抽真空，破真空工序，提高锂电池的注液效率。
作为优选方案，所述注液杯上具有供电解液流入的第一进液口、供电解液流出的出液口以及供循环流通的电解液流入的第二进液口；所述注液杯的第一进液口通过注液管道与电解液储存罐连接，所述注液杯的出液口与锂电池的注液孔连通，形成电解液的注入通路；所述锂电池的回流口与所述循环管道的进液端连接，所述循环管道上设有循环泵，所述循环管道的出液端与所述注液杯的第二进液口连接，形成电解液循环通路。
作为优选方案，所述循环管道上还设有可去除掉电解液中金属粉尘的过滤器。
作为优选方案，所述锂电池的注液孔为台阶孔，注液孔具有外孔和内孔，所述注液杯的出液口具有连接座和喷淋嘴，所述连接座与外孔连接，所述喷淋嘴伸入内孔内。
作为优选方案，所述锂电池的回流口包括回流孔和用于封堵回流孔的胶塞；所述循环管道的进液端包括封闭的端面以及与固定在端面上的注液针头，所述注液针头为中空管结构，所述注液针头的上端为可扎入胶塞的尖锐部，所述注液针头的下端与循环管道连通。
作为优选方案，所述注液管道上设有注液阀门，所述注液杯的出液口设有出液阀门。
作为优选方案，所述循环管道上还设有液体流量计。
一种锂电池的循环注液工艺，所述锂电池的循环注液工艺通过上述的锂电池的循环注液装置实现，锂电池的循环注液工艺包括步骤：
(1)、首先关闭出液阀门，启动循环泵，断开循环管道与第二进液口的连接，循环泵将锂电池内的气体往外抽，当锂电池内的真空度达到-85KPa～-95KPa时，打开出液阀门，采用400～600KPa的压力进行注液；并将循环管道与第二进液口连接，电解液注入锂电池内的过程中电解液同时经过循环管道在锂电池内循环流通，并且电解液注入锂电池的速度大于电解液在循环管道中流通的速度；
(2)、注液完成后，拔出循环管道的进液端，循环泵将循环管道中的电解液注入锂电池内，即完成注液过程。
与现有的锂电池的注液工艺相比，本发明的锂电池的循环注液工艺，电解液在锂电池内循环流通，实现电解液与极片的充分浸润，避免了复杂的抽真空，破真空工序，提高锂电池的注液效率。
作为优选方案，锂电池的循环注液工艺，具体包括步骤：
(1)、首先关闭出液阀门，启动循环泵，断开循环管道与第二进液口的连接，循环泵将锂电池内的气体往外抽，当锂电池(6)内的真空度达到-85KPa～-95KPa时，打开出液阀门，采用400～600KPa的压力进行第一次注液；并将循环管道与第二进液口连接，电解液注入锂电池内的过程中电解液同时经过循环管道在锂电池内循环流通，并且电解液注入锂电池的速度大于电解液在循环管道中流通的速度；
(2)、当注入80％的电解液后，关闭注液阀门，停止电解液的注入，此时循环管道中的电解液仍在流通，观察液体流量计，当达到预设的循环流量后，拔出循环管道的进液端，对密封胶塞表面进行激光清洗，循环泵将循环管道中的剩余的电解液注入锂电池内；
(3)、第一次注液完成后，关闭注液杯的出液阀门，关闭循环泵，进行化成工序；
(4)、化成完成后进行第二次注液，打开注液杯的出液阀门和关闭循环泵，启动注液阀门，当注入20％的电解液后，关闭注液阀门，即完成锂电池的循环注液工艺。
附图说明
图1为本发明锂电池的循环注液装置的结构示意图；
图2为本发明锂电池的立体结构示意图(锂电池正极朝上的视角)；
图3为本发明锂电池的立体结构示意图(锂电池负极朝上的视角)；
图4为图2中注液孔剖视图；
图5为图3中回流口剖视图；
图6为图1中注液杯的结构示意图；
图7为图6中A部分的放大示意图；
图8为循环管道的进液端的结构示意图；
图中各部件标号如下：注液杯1、第一进液口11、出液口12、连接座12.1、喷淋嘴12.2、第二进液口13、注液管道2、循环管道3、进液端31、端面31.1、注液针头31.2、出液端32、过滤器4、循环泵5、锂电池6、注液孔61、外孔61.1、内孔61.2、回流口62、回流孔62.1、胶塞62.2、防爆孔63、电解液储存罐7、液体流量计8、出液阀门9、注液阀门10。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
为解决现有锂离子电池注液工序存在注液效率低下的问题，本发明提供一种锂电池的循环注液装置及注液工艺，通过电解液在锂电池内循环流通，实现电解液与极片的充分浸润，避免了复杂的抽真空，破真空工序，提高锂电池的注液效率。以下将通过具体的实施例来对本发明的锂电池的循环注液装置及注液工艺的优选方式进行详细地说明。
请参阅2和图3所示，本发明在传统锂离子电池的基础上进行改进，在传统离子电池的底部开设一个回流口62，具体结合图5所示，回流口62包括回流孔62.1和用于封堵回流孔的胶塞62.2，胶塞62.2与锂离子电池外壳固定牢固(胶塞62.2的最小外径大于回流孔的内径，这样胶塞在装入回流孔62.1时，回流孔62.1的内壁会对胶塞62.2有一定的压缩，这样可以保证密封性，胶塞两端“法兰”的直径稍大，两个“法兰”之间的间隙略小于回流孔处的壁厚，可以将回流孔夹在中间，这样保证胶塞与电池外壳固定牢固)。本发明锂离子电池的顶端还具有注液孔61，具体结合图4所示，在传统的注液孔61的基础上改进为台阶孔结构，方便与注液杯1连接，结合图3所示，锂电池的底部还开有防爆孔63。
请参阅图1所示，本实施例的锂电池的循环注液装置，包括具有注液孔61和回流口62的锂电池6、电解液储存罐7、注液管道2、注液杯1、循环泵5、过滤器4和循环管道3，注液杯1上具有供电解液流入的第一进液口11、供电解液流出的出液口12以及供循环流通的电解液流入的第二进液口13，注液杯1的第一进液口11通过注液管道2与电解液储存罐7连接，所述注液管道2上设有注液阀门10；
注液杯1的出液口12与锂电池6的注液孔61连通，出液口12上具有出液阀门9，锂电池6的回流口62与循环管道3的进液端31连接，循环管道3的出液端32与注液杯1的第二进液口13连接，循环管道3上设有循环泵5、过滤器4和液体流量计8。
本实施例的锂电池的循环注液装置中，电解液储存罐7、注液管道2、注液杯1、锂电池6形成电解液的注入通路；
注液杯1、锂电池6、循环泵5、过滤器4、液体流量计8通过循环管道3首尾依次闭环连接形成封闭的电解液循环通路。过滤器4内设有0.2um的滤膜，能够过滤器掉焊接产生的金属粉尘以及极片制作过程中产生的金属粉尘和杂质。由于循环的电解液的量太小，不能充分与极片浸润，循环的电解液的量太大，所需的时间延长，降低注液的效率，因此通过在电解液循环通路上设有液体流量计8来控制循环的电解液的量，进而在保证电解液与极片充分浸润的前提下，提高注液效率；循环泵5用来给电解液提供循环动力的，可以提高电池内部电解液的下沉速度，也可提高循环管道中的电解液的循环速度，使电解液与极片充分接触，提升电解液的浸润效率，泵上装有压力计，通过压力反馈来调整电解液的循环速度。
其中，结合图4所示，本实施例的注液孔61为台阶孔结构，其具有外孔61.1和内孔61.2，外孔61.1的孔径大于内孔61.2的孔径。结合图6和图7所示，注液杯1的出液口12为喷淋式注液嘴，其具体结构为，注液杯1的出液口12具有连接座12.1和与连接座12.1一体成型的喷淋嘴12.2，连接座12.1与喷淋嘴12.2内部相连通，连接座12.1的外壁与锂电池6的注液孔61的外孔61.1内壁连接，连接方式可以为螺纹连接，也可以为卡扣连接，喷淋嘴12.2伸入内孔61.2中，将电解液喷淋式注入锂电池内部，采用喷淋式注液方式能够对电解液进行分流，增大与极片的接触面积，提高浸润效率，而且减小了注液过程中电解液对极片的冲击力。
另外，结合图8所示，循环管道3的进液端31包括封闭的端面31.1以及与端面31.1一体成型的注液针头31.2，注液针头31.2为中空管结构，注液针头31.2的上端为可扎入胶塞62.2的尖锐部，注液针头31.2的下端与循环管道3连通。本实施例采用注射式的连接方式，提高操作的便利性。
利用本实施例的锂电池的循环注液装置，进行锂电池的循环注液工艺，其包括步骤，结合图1所示：
(1)首先关闭出液阀门9，启动循环泵5，断开循环管道3与第二进液口13的连接，循环泵5将锂电池6内的气体往外抽，当锂电池6铝壳内的真空度达到-85KPa～-95KPa时，打开出液阀门9和注液阀门10，采用400～600KPa的压力进行第一次注液，并且将循环管道3与第二进液口13的连接，电解液注入锂电池内的过程中电解液同时经过循环管道在锂电池内循环流通，并且电解液注入锂电池的速度大于电解液在循环管道中流通的速度。
(2)当注入80％的电解液(设定锂电池需注入总电解液的重量为a，第一次注液注入80％a)后，关闭注液阀门10，停止电解液的注入，此时循环管道中的电解液仍在流通，观察液体流量计8，当达到预设的循环流量后，拔出循环管道3的进液端，对胶塞62.2表面进行激光清洗，循环泵5将循环管道3中的电解液注入锂电池内。
(3)第一次注液完成后，关闭注液杯1的出液阀门9，关闭循环泵5，进行化成工序；
(4)化成完成后进行第二次注液，打开注液杯1的出液阀门9和关闭循环泵5，启动注液阀门10，当注入20％的电解液(第二次注液注入20％a的电解液)后，关闭注液阀门10，停止电解液的注入，由于第一次注液中，电解液已经与极片充分浸润，因此第二次注液不再开启电解液的循环通路。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种锂电池的循环注液装置，其特征在于，它包括具有注液孔(61)和回流口(62)的锂电池(6)、电解液储存罐(7)、注液管道(2)、注液杯(1)、循环泵(5)和循环管道(3)；所述电解液储存罐(7)、注液管道(2)、注液杯(1)、锂电池(6)首尾依次连接形成电解液的注入通路；所述注液杯(1)、锂电池(6)、循环泵(5)、循环管道(3)首尾依次闭环连接形成封闭的电解液循环通路。
2.根据权利要求1所述的锂电池的循环注液装置，其特征在于，所述注液杯(1)上具有供电解液流入的第一进液口(11)、供电解液流出的出液口(12)以及供循环流通的电解液流入的第二进液口(13)；所述注液杯(1)的第一进液口(11)通过注液管道(2)与电解液储存罐(7)连接，所述注液杯(1)的出液口(12)与锂电池(6)的注液孔(61)连通，形成电解液的注入通路；所述锂电池(6)的回流口(62)与所述循环管道(3)的进液端(31)连接，所述循环管道(3)上设有循环泵(5)，所述循环管道(3)的出液端(32)与所述注液杯(1)的第二进液口(13)连接，形成电解液循环通路。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池的循环注液装置，其特征在于，所述循环管道(3)上还设有可去除电解液中金属粉尘的过滤器(4)。
4.根据权利要求2所述的锂电池的循环注液装置，其特征在于，所述锂电池(6)的注液孔(61)为台阶孔，所述注液孔(61)具有外孔(61.1)和内孔(61.2)，所述注液杯(1)的出液口(12)具有连接座(12.1)和喷淋嘴(12.2)，所述连接座(12.1)与外孔(61.1)连接，所述喷淋嘴(12.2)伸入内孔(61.2)内。
5.根据权利要求2所述的锂电池的循环注液装置，其特征在于，所述锂电池(6)的回流口(62)包括回流孔(62.1)和用于封堵回流孔(62.1)的胶塞(62.2)；所述循环管道(3)的进液端(31)包括封闭的端面(31.1)以及与固定在端面(31.1)上的注液针头(31.2)，所述注液针头(31.2)为中空管结构，所述注液针头(31.2)的上端为可扎入胶塞(62.2)的尖锐部，所述注液针头(31.2)的下端与循环管道(3)连通。
6.根据权利要求5所述的锂电池的循环注液装置，其特征在于，所述注液管道(2)上设有注液阀门(10)，所述注液杯(1)的出液口(12)设有出液阀门(9)。
7.根据权利要求6所述的锂电池的循环注液装置，其特征在于，所述循环管道(3)上还设有液体流量计(8)。
8.一种锂电池的循环注液工艺，其特征在于，所述锂电池的循环注液工艺通过权利要求6所述的锂电池的循环注液装置实现，锂电池的循环注液工艺包括步骤：
(1)、首先关闭出液阀门(9)，启动循环泵(5)，断开循环管道(3)与第二进液口(13)的连接，循环泵(5)将锂电池(6)内的气体往外抽，当锂电池(6)内的真空度达到-85KPa～-95KPa时，打开出液阀门(9)，采用400～600KPa的压力进行注液，并将循环管道(3)与第二进液口(13)连接，电解液注入锂电池内的过程中电解液同时经过循环管道(3)在锂电池内循环流通，并且电解液注入锂电池的速度大于电解液在循环管道(3)中流通的速度；
(2)、注液完成后，拔出循环管道(3)的进液端，循环泵(5)将循环管道(3)中的电解液注入锂电池内，即完成注液过程。
9.根据权利要求8所述的锂电池的循环注液工艺，其特征在于，所述锂电池的循环注液工艺通过权利要求7所述的锂电池的循环注液装置实现，锂电池的循环注液工艺具体包括步骤：
(1)、首先关闭出液阀门(9)，启动循环泵(5)，断开循环管道(3)与第二进液口(13)的连接，循环泵(5)将锂电池(6)内的气体往外抽，当锂电池(6)内的真空度达到-85KPa～-95KPa时，打开出液阀门(9)，采用400～600KPa的压力进行第一次注液；并将循环管道(3)与第二进液口(13)连接，电解液注入锂电池内的过程中电解液同时经过循环管道(3)在锂电池内循环流通，并且电解液注入锂电池的速度大于电解液在循环管道(3)中流通的速度；
(2)、当注入80％的电解液后，关闭注液阀门(10)，停止电解液的注入，此时循环管道中的电解液仍在流通，观察液体流量计(8)，当达到预设的循环流量后，拔出循环管道(3)的进液端，对密封胶塞表面进行激光清洗，循环泵(5)将循环管道(3)中的剩余的电解液注入锂电池内；
(3)、第一次注液完成后，关闭注液杯(1)的出液阀门(9)，关闭循环泵(5)，进行化成工序；
(4)、化成完成后进行第二次注液，打开注液杯(1)的出液阀门(9)和关闭循环泵(5)，启动注液阀门(10)，当注入20％的电解液后，关闭注液阀门(10)，即完成锂电池的循环注液工艺。
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