CN111416095A - 一种锂离子圆柱电池的补液装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子圆柱电池的补液装置，包括操作台、安装板、注液套杯、承载框、移动机构、注液机构、驱动机构及抽真空加压机构，其中，所述注液机构包括注液针和注液泵，所述安装板、移动机构、驱动机构及注液泵均固接于所述操作台上，所述安装板设有两个、且相互平行固接于所述操作台上；所述注液套杯固接于两个安装板之间，所述承载框设于所述注液套杯的下方，所述移动机构与所述承载框的底面连接，所述注液针连接在所述驱动机构上，所述抽真空加压机构设于所述注液套杯的上方。本发明采用12工位的补液方式，可实现一次补液12只电池，提高生产效率；且本发明采用真空加压循环注液静置方式，更好的利于电解液的充分浸润。

Description

一种锂离子圆柱电池的补液装置

技术领域

本发明属于电池补液技术领域，具体涉及一种锂离子圆柱电池的补液装置。

背景技术

锂离子圆柱电池作为动力锂电池市场中占有率较高的一种型号的电池，其中，一个比较关键的工序就是注液，一般锂离子圆柱电池会进行两次注液，以此满足电池加工的质量要求。

正常来说两次注液分别称为一次注液工序和二次注液工序，一次注液机和二次注液机在对电池自动化注液过程中，不可避免的会有注液未达标情况发生，尤其是注液量注少的情况，由此各厂家通过补液的方式弥补这一缺陷，目前所采取的补液措施主要有两种：（1）采用注液针管手动打液补液；（2）采用单工位补液机补液，上述两种方式注液效率较低，注液效果也不是很好，电解液没有得到很好的浸润。补液时大多采用定量补液方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子圆柱电池的补液装置，以克服上述技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种锂离子圆柱电池的补液装置，包括，

操作台；

安装板，所述安装板设有两个、且相互平行固接于所述操作台上；

注液套杯，所述注液套杯横向固接于两个所述安装板之间、且平行于所述操作台的长度方向；

承载框，设于所述注液套杯的下方，用于放置待补液的圆柱电池；

移动机构，所述移动机构固接于所述操作台上、且与所述承载框的底面连接，用于促使承载框沿所述操作台的宽度方向进行移动、且可促使所述承载框向所述注液套杯方向进行移动；

注液机构，包括注液针和注液泵，所述注液针用于向注液套杯内注液；

驱动机构，所述驱动机构固接于所述操作台上、且所述注液针连接在所述驱动机构上，用于带动所述注液针沿所述注液套杯的长度方向进行移动；

抽真空加压机构，设于所述注液套杯的上方，用于对所述注液套杯进行密封并进行抽真空。

进一步地，所述移动机构包括固接在所述操作台上的横向组件和固接在所述横向组件上且与所述承载框的底面相连接的竖向组件，所述横向组件用于促使竖向组件并带动承载框沿所述操作台的宽度方向进行移动，所述竖向组件用于促使所述承载框向所述注液套杯方向进行移动。

进一步地，所述横向组件包括固接在所述操作台上的伸缩气缸、与所述伸缩气缸的活动端相固接的接液槽框体、固接在所述操作台上且平行于所述操作台的宽度方向的滑轨、滑动连接在所述滑轨上且与所述接液槽框体相固接的滑块；所述竖向组件为固接在所述接液槽框体上端面上的顶升气缸，所述顶升气缸的活动端与所述承载框的底面固接。

进一步地，所述驱动机构包括固接于所述操作台上的支撑架、平行于所述操作台的长度方向且固接在所述支撑架上的连接板、沿所述连接板的长度方向设置且连接在所述连接板的一侧面上的同步带组件、固接在所述连接板的另一侧上且与所述同步带组件连接的驱动电机、沿所述连接板的长度方向设置且固接在所述连接板上的导轨、滑动连接所述导轨上且固接在所述同步带组件上的连接块、固接在所述连接块上呈倒L型状的注液针连接板，所述注液针连接板的横向板延伸至所述注液套杯的上方，所述注液针固接在所述横向板的顶端上。

进一步地，所述抽真空加压机构包括横向连接两个所述安装板顶部之间的固定板、固接于所述固定板的底面上的密封气缸、平行于所述注液套杯的长度方向且设于所述注液套杯的注液孔上方的密封块、固接在密封块的一侧且设于所述注液套杯的气孔上方的汇流排，所述密封块与所述密封气缸相连接。

进一步地，所述固定板上还固接有压力表，所述压力表通过气管连通至所述汇流排内。

进一步地，所述注液套杯的下方固接有用于对承载框上放置的圆柱电池进行导向的导向框。

有益效果：

1、本发明采用12工位的补液方式，可实现一次补液12只电池，提高生产效率；且本发明采用真空加压循环注液静置方式，更好的利于电解液的充分浸润；同时本发明采用注液针往复移动的方式实现12只电池自动变量打液，提高设备自动化，进一步地提高补液效率。

2、本发明引进扫码枪和工控机系统，使得补液电池补液前电池注液信息可视化，电池实现自动变量补液，提高产品的良率；同时引进补液后电子称重系统与工控机通讯，使得补液电池补液后电池注液信息可视化，电池追溯系统得以实现；

3、本装置结构简单，制作维修方便，是动力锂电池理想的补液装置。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中安装板、注液套杯、承载框、移动机构、注液机构、驱动机构及抽真空加压机构的结构示意图；

图3为本发明中驱动机构的结构示意图；

图中：1、操作台；2、安装板；3、注液套杯；4、承载框；5、移动机构；51、横向组件；51-1、伸缩气缸；51-2、接液槽框体；51-3、滑轨；51-4、滑块；52、竖向组件；6、注液机构；61、注液针；62、注液泵；7、驱动机构；71、支撑架；72、连接板；73、同步带组件；74、驱动电机；75、导轨；76、连接块；77、注液针连接板；8、抽真空加压机构；81、固定板；82、密封气缸；83、密封块；84、汇流排；9、导向框；10、扫码枪；11、操作箱；12、称重设备；13、计算机。

具体实施方式

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”“下”“左”“右”“前”“后”等指示的方位或位置关系仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明所述的一种锂离子圆柱电池的补液装置，包括操作台、安装板、注液套杯、承载框、移动机构、注液机构、驱动机构、及抽真空加压机构，其中，所述注液机构包括注液针和注液泵，所述安装板、移动机构、驱动机构及注液泵均固接于所述操作台上。

为进一步实现高效补液工艺，本发明的补液装置还包括扫码设备、称重设备12与计算机13，其中，所述扫码设备包括扫码枪10和操作箱11，所述操作箱上设有人机交互触摸屏，所述称重设备为电子称。

如图2所示，所述安装板设有两个、且相互平行以竖向方式固接于所述操作台上；所述注液套杯以横向方式固接于两个所述安装板之间、且平行于所述操作台的长度方向；所述承载框通过移动机构设于所述操作台上，所述承载框位于所述注液套杯的下方，所述承载框用于放置待补液的圆柱电池；所述驱动机构固接于所述操作台上、且所述注液针连接在所述驱动机构上，所述驱动机构用于带动所述注液针沿所述注液套杯的长度方向进行移动；所述抽真空加压机构固接在两个所述安装板的顶部上，所述抽真空加压机构设于所述注液套杯的上方，用于对所述注液套杯进行密封并进行抽真空。

所述承载框采用上端面为开口的矩形框体，在矩形框体内沿所述矩形框体的长度方向固接有多个分隔板，所述圆柱电池置于相邻的两个分隔板之间，本发明一次性可放置12个圆柱电池；在所述注液套杯的下方固接有用于对承载框上放置的圆柱电池进行导向的导向框，所述导向框采用上下端面均开口的回形框体，所述承载框上的圆柱电池沿导向框向上移动并与所述注液套杯相接触；所述注液套杯为中空的矩形框，所述注液套杯的上端面上沿所述注液套杯的长度方向设置有一排注液孔和一排气孔，在所述注液套杯的下端面上沿所述注液套杯的长度方向上设有一排进液孔，当所述圆柱电池与所述注液套杯接触时，所述进液孔与所述电池的电池注液孔相对应，所述注液套杯内设有对应于所述承载框上的分隔板的隔板结构，使注液套杯内形成针对于承载框上的圆柱电池一一对应的注液空间。

所述移动机构固接于所述操作台上且与所述承载框的底面连接，包括固接在所述操作台上的横向组件和固接在所述横向组件上且与所述承载框的底面相连接的竖向组件，其中，所述横向组件用于促使竖向组件并带动承载框沿所述操作台的宽度方向进行移动，所述竖向组件用于促使所述承载框向所述注液套杯方向进行移动。

如图2所示，所述横向组件包括固接在所述操作台上的伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸缩方向平行于所述操作台的宽度方向，所述伸缩气缸的两侧分别设有固接在所述操作台上且平行于所述所述伸缩气缸的伸缩方向的一对滑轨，所述一对滑轨上分别滑动连接有滑块，所述滑块上固接有一接液槽框体，所述接液槽框体的底面与所述伸缩气缸的活动端相固接，所述竖向组件固接在所述接液槽框体的顶面上，所述的竖向组件为固接在所述接液槽框体上端面上的顶升气缸，所述顶升气缸的活动端与所述承载框的底面固接，由此通过伸缩气缸的驱动，促使顶升气缸带动承载框沿所述操作台的宽度方向进行来回移动，所述顶升气缸可带动所述承载框在竖向上往复运动。

如图2所示，所述的驱动机构包括固接于所述操作台上的支撑架，如图2和图3所示，所述支撑架设有两个，在两个所述支撑架上固接有沿所述操作台的长度方向进行设置的连接板，所述连接板竖向设置；所述连接板的一侧面上沿其长度方向连接有同步带组件，在所述同步带组件的下方设有固接在所述连接板的侧面的一与所述连接板的长度方向相平行的导轨，在所述连接板的另一侧面上连接有与所述同步带组件相连接的驱动电机；其中，所述同步带组件包括设于所述连接板两端的主动轮和从动轮，将主动轮和从动轮连接在连接板上的转轴，所述主动轮和从动轮之间通过同步带进行连接，所述驱动电机与所述主动轮相连接。

如图3所示，在所述导轨上滑动连接有与所述同步带相固接的连接块，在所述连接块上固接有一呈倒L型状的注液针连接板，所述注液针连接板的竖向板与所述连接块相固接，所述注液针连接板的横向板延伸至所述注液套杯的上方，所述注液针固接在所述横向板的顶端上，所述注液针与所述注液泵之间通过注液管相连接。

如图2所示，所述抽真空加压机构包括横向连接两个所述安装板顶部之间的固定板，在所述固定板的底面的两端固接有两根伸缩杆，在所述固定板的底面中间位置固接有朝向下的密封气缸，所述密封气缸的活动端上固接有与两根伸缩杆相连接的密封块，所述密封块的长度方向与所述注液套杯的长度方向相平行，所述密封块用于对所述注液套杯上的注液孔进行密封，在所述密封块的一侧面上固接有与密封块长度方向相一致的汇流排，所述汇流排分别通过真空管道、排气管道及氮气管道与抽真空设备相连接，汇流排的底面上设有与注液套杯上的气孔一一的通孔；同时在所述固定板上还固接有一压力表，所述压力表通过压力表气管连通至所述汇流排内。

在所述承载框的下端面上设有漏液孔，上述密封出现故障时，电解液漏出，漏出的电解液将沿漏液孔滴落至接液槽框体内进行回收，以避免电解液对整个装置的腐蚀。

使用过程：

首先，伸缩气缸运作促使承载框从注液套杯的下方移动出来，将从主设备（一次注液或二次注液）下来的注液不良电池取12个放置到承载框的补液工位上，逐个用扫码枪对12个不良电池进行扫码，扫码信息传输至计算机，计算机上显示每个电池的补液量，计算机向PLC（控制移动机构、注液机构、驱动机构及抽真空加压机构）传输补液信息， PLC根据12个电池不同的补液信息，控制注液泵的打液圈数；

扫码完成后，伸缩气缸回缩，顶升气缸运作，使12个不良电池在导向框的导向作用下向上移动至注液套杯内，此时注液机构（即注液泵与注液针）根据PLC的控制，逐个对12个电池进行补液，此过程如下：驱动电机作用于同步带组件，通过同步带带动导轨上的连接块，使连接块带动注液针移动，并逐个对12个电池进行补液；

电解液进入注液套杯且注入不良电池后，密封气缸开始下降，汇流排和密封块将注液套杯的注液口和气孔进行密封，真空、氮气、及排气气管开始作用，过程如下：第一步，抽真空，持续时间t1；第二步，泄真空，持续时间t2；第三步，氮气加压，持续时间t3；以上为一个循环，循环一定次数；

上述完成后，顶升气缸下降，伸缩气缸伸出，将12个完成注液的电池依次取出，放置到电子秤称重，并用扫码枪扫码，不良电池补液后信息将上传至计算机系统进行记录，至此，整个补液过程结束。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种锂离子圆柱电池的补液装置，其特征在于，包括，

操作台（1）；

安装板（2），所述安装板设有两个、且相互平行固接于所述操作台上；

注液套杯（3），所述注液套杯横向固接于两个所述安装板之间、且平行于所述操作台的长度方向；

承载框（4），设于所述注液套杯的下方，用于放置待补液的圆柱电池；

移动机构（5），所述移动机构固接于所述操作台上、且与所述承载框的底面连接，用于促使承载框沿所述操作台的宽度方向进行移动、且可促使所述承载框向所述注液套杯方向进行移动；

注液机构（6），包括注液针（61）和注液泵（62），所述注液针用于向注液套杯内注液；

驱动机构（7），所述驱动机构固接于所述操作台上、且所述注液针连接在所述驱动机构上，用于带动所述注液针沿所述注液套杯的长度方向进行移动；

抽真空加压机构（8），设于所述注液套杯的上方，用于对所述注液套杯进行密封并进行抽真空。

2.根据权利要求1所述的锂离子圆柱电池的补液装置，其特征在于，所述移动机构包括固接在所述操作台上的横向组件（51）和固接在所述横向组件上且与所述承载框的底面相连接的竖向组件（52），所述横向组件用于促使竖向组件并带动承载框沿所述操作台的宽度方向进行移动，所述竖向组件用于促使所述承载框向所述注液套杯方向进行移动。

3.根据权利要求2所述的锂离子圆柱电池的补液装置，其特征在于，所述横向组件包括固接在所述操作台上的伸缩气缸（51-1）、与所述伸缩气缸的活动端相固接的接液槽框体（51-2）、固接在所述操作台上且平行于所述操作台的宽度方向的滑轨（51-3）、滑动连接在所述滑轨上且与所述接液槽框体相固接的滑块（51-4）；所述竖向组件为固接在所述接液槽框体上端面上的顶升气缸，所述顶升气缸的活动端与所述承载框的底面固接。

4.根据权利要求1所述的锂离子圆柱电池的补液装置，其特征在于，所述驱动机构包括固接于所述操作台上的支撑架（71）、平行于所述操作台的长度方向且固接在所述支撑架上的连接板（72）、沿所述连接板的长度方向设置且连接在所述连接板的一侧面上的同步带组件（73）、固接在所述连接板的另一侧上且与所述同步带组件连接的驱动电机（74）、沿所述连接板的长度方向设置且固接在所述连接板上的导轨（75）、滑动连接所述导轨上且固接在所述同步带组件上的连接块（76）、固接在所述连接块上呈倒L型状的注液针连接板（77），所述注液针连接板的横向板延伸至所述注液套杯的上方，所述注液针固接在所述横向板的顶端上。

5.根据权利要求1所述的锂离子圆柱电池的补液装置，其特征在于，所述抽真空加压机构包括横向连接两个所述安装板顶部之间的固定板（81）、固接于所述固定板的底面上的密封气缸（82）、平行于所述注液套杯的长度方向且设于所述注液套杯的注液孔上方的密封块（83）、固接在密封块的一侧且设于所述注液套杯的气孔上方的汇流排（84），所述密封块与所述密封气缸相连接。

6.根据权利要求5所述的锂离子圆柱电池的补液装置，其特征在于，所述固定板上还固接有压力表（85），所述压力表通过气管连通至所述汇流排内。

7.根据权利要求1所述的锂离子圆柱电池的补液装置，其特征在于，所述注液套杯的下方固接有用于对承载框上放置的圆柱电池进行导向的导向框（9）。

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