CN110828765A - 注液装置及注液方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种注液装置及注液方法，该装置包括：机架、开孔机构和注液机构，开孔机构包括开孔组件和驱动组件，开孔组件用于在锂电池上开孔，驱动组件包括驱动开孔组件沿第一直线方向移动的第一驱动组件、驱动开孔组件沿第二直线方向移动的第二驱动组件和驱动开孔组件沿第三直线方向移动的第三驱动组件；第一直线方向与第二直线方向在同一平面上，第三直线方向与该平面呈夹角设置，注液机构包括注液组件和移动组件，使开孔组件在驱动组件的驱动下，可以在锂电池组的上表面任意移动，选取最优位置进行开孔，开孔速度快、质量好，提升了开孔效率和开孔质量，进而提升了锂电池注液的效率和质量。

Description

注液装置及注液方法

技术领域

本发明涉及锂电池注液技术领域，尤其涉及一种注液装置及注液方法。

背景技术

伴随着电动汽车的快速发展，锂电池的应用也随着高速发展，锂电池的长期使用，其性能和寿命会出现衰减，退役锂电池市场也跟着爆发式增长。

注液装置作为一种液体注入设备。它的工作原理为：利用钻孔机构在锂电池上开设注液孔，并通过注液孔向锂电池内注入电解液，注液完毕后及时封口。

对于传统的注液装置，因为新的锂电池注液孔是预留的，所以不具备开孔机构，但退役的锂电池模组，原有的注液孔已经被封闭，并且经过长时间的使用，具有不同程度的表面膨胀，模组内电芯高低不平，并且电芯上具有线束，导致开孔空间有限，会导致注液装置在开孔环节出现问题，会极大影响注液效率和成品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注液装置及注液方法，旨在解决传统的注液装置，对于锂电池模组注液效率和成品质量较低的问题。

一种注液装置，包括：

机架；

开孔机构，设于机架上，包括开孔组件和驱动组件，开孔组件用于在锂电池上开孔，驱动组件包括驱动开孔组件沿第一直线方向移动的第一驱动组件、驱动开孔组件沿第二直线方向移动的第二驱动组件和驱动开孔组件沿第三直线方向移动的第三驱动组件；以及

注液机构，设于机架上，包括注液组件和移动组件，注液组件用于向锂电池内注液，移动组件包括驱动注液组件沿第一直线方向移动的第一移动组件和驱动注液组件沿第二直线方向移动的第二移动组件；

第一直线方向与第二直线方向在同一平面上，第三直线方向与该平面呈夹角设置。

在其中一个实施例中，开孔组件包括铣孔结构、钻孔结构和测距装置，第三驱动组件包括用于驱动铣孔结构移动的铣孔驱动件和用于驱动钻孔结构移动的钻孔驱动件，测距装置的测量方向沿第三直线方向，且测距装置用于测量铣孔结构至锂电池上表面的距离，以及钻孔结构至锂电池上表面的距离。

在其中一个实施例中，铣孔结构包括铣刀和驱动铣刀转动的第一动力件，钻孔结构包括钻头和驱动钻头钻孔的第二动力件，铣刀用于铣去锂电池上表面的封皮，形成开孔部，钻头用于在锂电池上的开孔部钻孔，形成注液孔。

在其中一个实施例中，注液组件包括抽真空结构和注射结构，抽真空结构用于抽取锂电池内的空气，注射结构用于在抽真空后，向锂电池内注射电解液。

在其中一个实施例中，还包括设于开孔机构和注液机构下方的回转运输机构，回转运输机构包括滚轮组件和驱动滚轮组件转动的动力组件，滚轮组件用于承载，并回转运输锂电池。

在其中一个实施例中，还包括设于回转运输机构上料端的上料定位机构和周转工作台，上料定位机构设于周转工作台上部，用于固定锂电池。

在其中一个实施例中，还包括用于为注液机构提供电解液的储液机构，储液机构包括储液罐、设于储液罐内的液位传感器、与外部补液系统连接的电磁阀和控制单元，液位传感器用于检测储液罐内的液位高度，并信号传输给控制单元，控制单元用于控制电磁阀开启，补液系统向储液罐内补液。

在其中一个实施例中，还包括设于开孔机构下方的吸废屑装置，吸废屑装置用于吸取开孔机构加工后产生的废削。

在其中一个实施例中，还包括设于注液机构下游的补液机构，补液机构用于形成锂电池注液孔的封闭；补液机构包括调位组件、移位组件和补液组件，调位组件用于驱动补液组件在第一直线方向、第二直线方向和第三直线方向的移动，并与移位组件连接，移位组件用于控制调位组件及补液组件圆弧移动，并与机架连接。

一种注液方法，包括以下步骤：

将锂电池移动至与开孔机构对应的的第一工位处；

铣去锂电池上表面封皮，形成开孔部，且在开孔部钻出指定深度的注液孔；

将锂电池移动至与注液机构对应的第二工位处；

注液机构抽取锂电池内的空气并向锂电池内注射电解液；

将锂电池移动至与补液机构对应的第三工位处；

补液机构形成锂电池注液孔的封闭。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述注液装置之后，开孔机构包括开孔组件和驱动组件，开孔组件用于在锂电池上开孔，驱动组件包括驱动开孔组件沿第一直线方向移动的第一驱动组件、驱动开孔组件沿第二直线方向移动的第二驱动组件和驱动开孔组件沿第三直线方向移动的第三驱动组件，第一直线方向与第二直线方向在同一平面上，第三直线方向与该平面呈夹角设置，使开孔组件在驱动组件的驱动下，可以在锂电池组的上表面任意移动，选取最优位置进行开孔，开孔速度快、质量好，提升了开孔效率和开孔质量，进而提升了锂电池注液的效率和质量。因此，实现了锂电池的注液再生，提高了锂电池的性能，延长锂电池的使用寿命，降低了退役锂电池对环境的污染。

采用了上述注液方法之后，铣去锂电池上表面封皮，形成开孔部，且在开孔部钻出指定深度的注液孔，注液机构抽取锂电池内的空气并向锂电池内注射电解液，补液机构形成锂电池注液孔的封闭，开孔部可以调节至最优位置，注液孔在钻至指定深度，开孔速度快、质量好，进而提升了锂电池注液的效率和质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中注液装置的示意图。

图2为图1所示的注液装置中A处的放大图。

图3为图1所示的注液装置中B处的放大图。

图4为图1所示的注液装置中C处的放大图。

图5为图1所示的注液装置的主视图。

图6为图1所示的注液装置的俯视图。

图7为图1所示的注液装置的侧视图。

图8为图1所示的注液装置中开孔机构和注液机构的示意图。

图9为图1所示的注液装置中机架和回转运输机构的示意图。

图10为一个实施例中注液方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图5至图8所示，一实施方式的注液装置主要用于向锂电池内注射电解液，其包括：机架100、开孔机构200和注液机构300；开孔机构200和注液机构300设于机架100上，开孔机构200包括开孔组件210和驱动组件220，开孔组件210用于在锂电池上开孔，驱动组件220包括驱动开孔组件210沿第一直线方向移动的第一驱动组件221、驱动开孔组件210沿第二直线方向移动的第二驱动组件220和驱动开孔组件210沿第三直线方向移动的第三驱动组件223，第一直线方向与第二直线方向在同一平面上，第三直线方向与该平面呈夹角设置，实现开孔组件210在指定的立体空间内精准的完成开孔工作，形成注液孔。注液机构300包括注液组件310和移动组件320，注液组件310用于向锂电池内注液，移动组件320包括驱动注液组件310沿第一直线方向移动的第一移动组件321和驱动注液组件310沿第二直线方向移动的第二移动组件322，实现注液组件310精准的移动到注液孔位置，完成注液工作，采用开孔机构200选取最优位置进行开孔，开孔速度快、质量好，提升了开孔效率和开孔质量，进而提升了锂电池注液的效率和质量，实现了锂电池的注液再生，提高了锂电池的性能，延长锂电池的使用寿命，降低退役锂电池对环境的污染。

在本实施方式中，开孔组件210包括铣孔结构211、钻孔结构212和测距装置，第三驱动组件223包括用于驱动铣孔结构211移动的铣孔驱动件2231和用于驱动钻孔结构212移动的钻孔驱动件2232，铣孔驱动件2231和钻孔驱动件2232上设有用于测距的测距装置，且测距装置的测量方向沿第三直线方向，利用测距装置测距，可以控制钻孔驱动件2232和钻孔驱动件2232在第三直线方向的移动距离，且测距装置用于测量铣孔结构211至锂电池上表面的距离，以及钻孔结构212至锂电池上表面的距离，进而控制铣孔结构211在锂电池上的铣孔位置深度，铣去封皮，但不破坏电芯内部结构，控住钻孔结构212的钻孔深度，得到符合深度标准的注液孔。

具体的，测距装置为位移传感器，位移传感器测距的第三直线方向为竖直方向，用于测量铣刀2111和钻头2121与锂电池上表面的距离，完成铣刀2111在竖直方向的控制，保证去除锂电池上表面的胶皮或塑胶，而不破坏电芯内部结构，完成钻头2121在竖直方向的控制，完成指定深度的钻孔工作，形成标准注液孔。优选的，钻头2121的钻孔位置为开孔部的中心位置，以保证注液孔的成型效果。通过位移传感器测量铣刀2111与锂电池组产品的高度，进而控制铣胶皮的深度，让铣刀2111刚好把胶皮铣掉，加工效果好，锂电池模组内电芯高低不平，位移传感器测量高度，精准控制钻孔的深度，得到注液孔。

在本实施方式中，铣孔结构212包括铣刀2111和驱动铣刀2111转动的第一动力件2112，钻孔结构212包括钻头2121和驱动钻头2121钻孔的第二动力件2122，铣刀2111用于铣去锂电池上表面的封皮，形成开孔部，封皮指的是锂电池表面的胶皮或塑胶，其目的是使锂电池上表面，形成清洁的平整的开孔部，便于后续的钻孔加工，钻头2121用于在锂电池上的开孔部钻孔，形成注液孔。优选的，第一动力件2112和第二动力件2122为私服电机，用于通过动力轴驱动铣刀2111及钻头2121转动工作。

在本实施方式中，开孔机构210还包括驱动底板230、驱动横板240和驱动竖板250，驱动底板230沿第一直线方向延伸，并支撑驱动横板240，驱动横板240沿第二直线方向延伸，并滑动设置在驱动底板230上，驱动竖板250沿第三直线方向延伸，并滑动设置在驱动横板240上，第一驱动组件221设于驱动底板230上，并与驱动横板240连接，第二驱动组件222设于驱动横板240上，并与驱动竖板250连接，第三驱动组件223及开孔组件210设于驱动竖板250上，第一驱动组件221和第二驱动组件222，用于驱动第三驱动组件223及开孔组件210在水平面内移动，实现开孔组件210，快速、高效的在水平方向选取开孔位置，避开锂电池组上的线束，提升开孔质量及开孔效率。

在本实施方式中，驱动横板240在第一直线方向的移动为X轴行程，驱动竖板250在第二直线方向的移动为Y轴行程，开孔组件210在第三直线方向的行程为Z轴行程，构成立体空间的完整坐标系，其中，驱动横板240在X轴的移动行程为600mm-800mm，驱动竖板250在Y轴的移动行程为200mm-500mm，开孔组件210中的铣孔结构212在Z轴的移动行程为150mm-300mm，钻孔结构212在Z轴的移动行程为150mm-300mm，并且铣孔结构212和钻孔结构212的移动行程可以相同或不同。当然，在其他实施方式中，驱动横板240、驱动竖板250和开孔组件210的移动行程还可以是其他选择，其目的是为了实现开孔组件210在指定的开孔空间内移动，以保证开孔效率和质量。

优选的，驱动横板240在X轴的移动行程为350mm，驱动竖板250在Y轴的移动行程为740mm，开孔组件210中的铣孔结构212在Z轴的移动行程为210mm，钻孔结构212在Z轴的移动行程为210mm，根据锂电池模组的尺寸，上述行程参数，即可较优的完成开孔组件210的立体空间移动，选取较优开孔位置，完成开孔加工，并且节省移动机构的成本。

请一并结合图3，注液机构300还包括移动底板330、移动横板340和移动竖板350，移动底板330沿第一直线方向延伸，并支撑移动横板340，移动横板340沿第二直线方向延伸，并滑动设置在移动底板330上，移动竖板350沿第三直线方向延伸，并滑动设置在移动横板340上，第一移动组件321设于移动底板330上，并与移动横板340连接，第二移动组件322设于移动横板340上，并与移动竖板350连接，注液组件310设于移动竖板350上，第一移动组件321和第二移动组件322，用于驱动注液组件310在水平面内移动，在开孔组件210在完成注液孔的开设后，注液组件310通过第一移动组件321和第二移动组件322的驱动，与开设的注液孔位置正对，自动调节，完成注液工作。

在本实施方式中，注液组件310包括抽真空结构和注射结构，抽真空结构用于抽取锂电池内的空气，注射结构用于在抽真空后，向锂电池内注射电解液；抽真空结构的设置，抽真空在电池内形成负压，是为了加快锂电池电解液的下液速度，解决电解液因隔膜极片空隙间所产生的表面张力，而造成电解液下液困难的问题发生。移至注液工位后，注射结构通过密封圈与锂电池压紧，实现注液。

请一并结合图9，注液装置还包括设于开孔机构200和注液机构300下方的回转运输机构400，回转运输机构400包括滚轮组件410和驱动滚轮组件410转动的动力组件420，滚轮组件410用于承载，并回转运输锂电池，使锂电池可以通过回转运输机构400实现回转运输，完成锂电池在指定工位的移动，其中，动力组件420可以是电机皮带传动机构，或电机齿轮传动机构，其目的是为了驱动滚轮组件410转动输送锂电池。当然，在其他实施方式中，滚轮组件410还可以是输送带或其他输送机构，其目的是为了实现锂电池在工位间的输送。

在本实施方式中，注液装置还包括设于回转运输机构400上料端的上料定位机构和周转工作台，上料定位机构设于周转工作台上部，用于固定锂电池，实现锂电池在生产流水线的上料，优选的，周转工作台为牛眼轴承周转工作台。

在本实施方式中，注液装置还包括位于开孔机构200下方的吸废屑装置，吸废屑装置用于吸取开孔机构加工后产生的废削，实现废削的收集。

在本实施方式中，回转运输机构400上设有周转托板401，周转托板401承载于滚轮组件410上，可以进行回转运动，周转托板401上设有举升组件和用于固定锂电池的定位装置，举升组件用于控制锂电池在竖直方向的升降，举升组件和定位装置与注液组件310配合，实现注液孔的注液工作。

请一并结合图4，注液装置还包括设于注液机构300下游的补液机构500，补液机构500用于形成锂电池注液孔的封闭；补液机构500包括调位组件510、移位组件520和补液组件530，调位组件510用于驱动补液组件530在第一直线方向、第二直线方向和第三直线方向的移动，并与移位组件520连接，移位组件520用于控制调位组件510及补液组件530圆弧移动，并与机架100连接，用于将注液机构300注液后的注液孔封闭，形成钢珠封口形式，与传统的焊接注液口形式相比，封口方式简单有效。

具体的，调位组件510包括Y轴移动机构、X轴移动机构和Z轴移动机构，完成补液组件530在立体空间内的移动，移位组件520为独立可调自动移位机构，补液组件530协同注液机构300工作。

在本实施方式中，注液装置还包括用于为注液机构300提供电解液的储液机构600，储液机构600包括储液罐、设于储液罐内的液位传感器、与外部补液系统连接的电磁阀和控制单元，液位传感器用于检测储液罐内的液位高度，并信号传输给控制单元，控制单元用于控制电磁阀开启，外部补液系统向储液罐内补液，保证储液罐内具有足够的电解液供给注液机构300。

具体的，储液罐上还设有压力传感器和球阀，压力传感器用于检测储液罐内部压力在安全范围值内。当液位传感器测得最低液面信号，控制单元收到传感器信号，自动控制向储液罐内补液，优选的，储液罐为不锈钢材质的电解液自动补液存液罐，控制单元为PLC控制系统。

在本实施方式中，机架100包括上料部分、主体部分和周转工作台部分，其尺寸优选为长3m-5m、宽1m-2m和高1.5m-3m，其尺寸形成为了保证其上功能部件的安装，以及不干涉运行，且机架100上外观烤漆，并设有可视窗口，可视窗口采用耐腐蚀的玻璃形成，避免腐蚀，延长使用寿命。优选的，机架100尺寸为长4m、宽1.5m和高1.9m，机架100的主体为50mm×50mm×3mm的铁方通和50mm×100mm×3mm的扁通构成，其中，关键结构是50mm×50mm×3mm铁方通和厚10mm的铁板加强固定，平台底板为厚1.5mm的铁板。当然，在其他实施方式中，机架100的具体尺寸还可以是其他选择，以其能够完成功能部件的承载及运行即可。

在本实施方式中，注液装置还包括玻璃外罩、定制自动升降叉车和电控控制系统等配套机构组成，采用上料定位机构、周转工作台、上料流水线和回转运输机构400将锂电池或锂电池模组送至铣孔工位，铣孔结构铣去锂电池表面的胶皮废削，并被吸废屑装置收集，此时，PLC控制系统已记录铣胶皮的坐标位置，电控系统是控制整机操作系统的，通过触摸屏可以设置各系统参数，针对模组来再生注液，减少了模组拆成电芯，注液之后再组装成模组，自动化程度高、定位准、生产效率高，大大延长电池的使用寿命。

如图10所示，一实施方式的注液方法主要用于向锂电池内注射电解液，包括以下步骤：

S100、采用回转运输机构400，将锂电池移动至与开孔机构200对应的的第一工位处。

S200、采用开孔机构200，铣去锂电池上表面封皮，形成开孔部，且在开孔部钻出指定深度的注液孔。

S300、采用回转运输机构400，将锂电池移动至与注液机构300对应的第二工位处。

S400、注液机构300抽取锂电池内的空气并向锂电池内注射电解液。

S500、将锂电池移动至与补液机构500对应的第三工位处。

S600、补液机构500形成锂电池注液孔的封闭。

采用本实施方式的注液方法，驱动组件220可以驱动开孔组件210在锂电池上表面的任意位置铣去胶皮并开孔，开孔效率高，质量好，实现了锂电池的注液再生，提高了锂电池的性能，延长锂电池的使用寿命，降低退役锂电池对环境的污染。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种注液装置，其特征在于，包括：

机架；

开孔机构，设于所述机架上，包括开孔组件和驱动组件，所述开孔组件用于在锂电池上开孔，所述驱动组件包括驱动所述开孔组件沿第一直线方向移动的第一驱动组件、驱动所述开孔组件沿第二直线方向移动的第二驱动组件和驱动所述开孔组件沿第三直线方向移动的第三驱动组件；以及

注液机构，设于所述机架上，包括注液组件和移动组件，所述注液组件用于向锂电池内注液，所述移动组件包括驱动所述注液组件沿所述第一直线方向移动的第一移动组件和驱动所述注液组件沿所述第二直线方向移动的第二移动组件；

所述第一直线方向与所述第二直线方向在同一平面上，所述第三直线方向与该平面呈夹角设置。

2.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述开孔组件包括铣孔结构、钻孔结构和测距装置，所述第三驱动组件包括用于驱动所述铣孔结构移动的铣孔驱动件和用于驱动所述钻孔结构移动的钻孔驱动件，所述测距装置的测量方向沿所述第三直线方向，且所述测距装置用于测量所述铣孔结构至锂电池上表面的距离，以及所述钻孔结构至锂电池上表面的距离。

3.根据权利要求2所述的注液装置，其特征在于，所述铣孔结构包括铣刀和驱动所述铣刀转动的第一动力件，所述钻孔结构包括钻头和驱动所述钻头钻孔的第二动力件，所述铣刀用于铣去锂电池上表面的封皮，形成开孔部，所述钻头用于在锂电池上的开孔部钻孔，形成注液孔。

4.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述注液组件包括抽真空结构和注射结构，所述抽真空结构用于抽取锂电池内的空气，所述注射结构用于在抽真空后，向锂电池内注射电解液。

5.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，还包括设于所述开孔机构和所述注液机构下方的回转运输机构，所述回转运输机构包括滚轮组件和驱动所述滚轮组件转动的动力组件，所述滚轮组件用于承载，并回转运输锂电池。

6.根据权利要求5所述的注液装置，其特征在于，还包括设于所述回转运输机构上料端的上料定位机构和周转工作台，所述上料定位机构设于所述周转工作台上部，用于固定锂电池。

7.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，还包括用于为所述注液机构提供电解液的储液机构，所述储液机构包括储液罐、设于所述储液罐内的液位传感器、与外部补液系统连接的电磁阀和控制单元，所述液位传感器用于检测所述储液罐内的液位高度，并信号传输给所述控制单元，所述控制单元用于控制所述电磁阀开启，补液系统向所述储液罐内补液。

8.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，还包括设于所述开孔机构下方的吸废屑装置，所述吸废屑装置用于吸取所述开孔机构加工后产生的废削。

9.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，还包括设于所述注液机构下游的补液机构，所述补液机构用于形成锂电池注液孔的封闭；所述补液机构包括调位组件、移位组件和补液组件，所述调位组件用于驱动所述补液组件在所述第一直线方向、所述第二直线方向和所述第三直线方向的移动，并与所述移位组件连接，所述移位组件用于控制所述调位组件及所述补液组件圆弧移动，并与所述机架连接。

10.一种注液方法，其特征在于，包括以下步骤：

将锂电池移动至与开孔机构对应的的第一工位处；

铣去锂电池上表面封皮，形成开孔部，且在开孔部钻出指定深度的注液孔；

将锂电池移动至与注液机构对应的第二工位处；

注液机构抽取锂电池内的空气并向锂电池内注射电解液；

将锂电池移动至与补液机构对应的第三工位处；

补液机构形成锂电池注液孔的封闭。

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