CN111883733A - 一种电解液的注液装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池注液装置，其特征在于，包括储液罐、外量杯、缓冲室、注液嘴、电池，所述储液罐具有气管并与外量杯连通，所述外量杯顶部安装有阀门、所述外量杯内部安装有内量杯，所述缓冲室连接在所述内量杯的下方并与所述内量杯相通，所述缓冲室上安装有开启阀门和真空阀门，所述注液嘴安装在所述缓冲室的下方，所述电池的注液口与所述注液嘴相通。本发明的有益效果是，不需要通过注液泵或者真空泵对电解液直接进行配重和加注，避免电解液高温腐蚀损坏注液泵或真空泵。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其是电池电解液的注液。
背景技术
钠盐电池具有高安全、长寿命、绿色环保等特点，近年来受到越来越多的科研机构、电池企业的关注。
钠盐电池是一款高温电池，工作温度是250～325℃，在此条件下，其电解质四氯铝酸钠以液态形式存在。四氯铝酸钠的作用为在充电过程中将钠离子运输至第一电解质β-氧化铝陶瓷管固相界面，钠离子与陶瓷管中的原始钠离子进行交换后，在电池负极得到电子被还原；在放电过程中，钠单质在负极失去电子被氧化，并通过第一电解质β-氧化铝陶瓷管传导至正极界面，然后四氯铝酸钠运输钠离子至氯化镍界面，夺取氯离子生产氯化钠固体，镍离子得到电子被还原生产金属镍，从而形成充放电过程中的完整氧化还原过程。因此，四氯铝酸钠作为钠离子的传导介质在钠盐电池中的作用至关重要。
常规的电池注液方法一般需要注液泵或者真空泵直接抽取电解液，对电池进行注液，而且一般是要求常温电解液。
但是，四氯铝酸钠需要在167℃以上时才能保持液体状态，而且高温下的四氯铝酸钠具有很强的腐蚀性，对大部分金属或者有机材质具有腐蚀性，且四氯铝酸钠对空气敏感，很容易和空气中的水分或其他杂质进行反应而变质。因此对于高温强腐蚀性、且空气敏感特性的四氯铝酸钠进行注液，常规注液装置和方法并不适用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池注液装置，包括储液罐、外量杯、缓冲室、注液嘴、电池，所述储液罐具有气管并与外量杯连通，所述外量杯顶部安装有阀门、所述外量杯内部安装有内量杯，所述缓冲室连接在所述内量杯的下方并与所述内量杯相通，所述缓冲室上安装有开启阀门和真空阀门，所述注液嘴安装在所述缓冲室的下方，所述电池的注液口与所述注液嘴相通。
本发明还保护了一种电池注液装置的注液方法。
本发明的有益效果是，不需要通过注液泵或者真空泵对电解液直接进行配重和加注，避免电解液高温腐蚀损坏注液泵或真空泵。
附图说明
图1是本发明电池注液装置的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。
本发明的电池注液装置包括储液罐1、安装在储液罐1上的气管2、外量杯3、外量杯3顶部安装有阀门9、储液罐1与外量杯3通过管道10连通，在外量杯3内部安装有内量杯4，内量杯4最好是焊接在外量杯3内。内量杯4的下方通过法兰及开启阀门8连接有缓冲室5，缓冲室5与内量杯4相通，对缓冲室5上安装有真空阀门7；缓冲室5最下面是注液嘴，注液嘴为锥形结构，可以直接插入到电池6注液口内。通过真空阀门7对缓冲室5抽真空时，由于电池6和缓冲室5是对接在一起的，因此电池6内部也形成真空。当利用气体对储液罐1进行加压，电解液通过管道10先进入内量杯4和外量杯3之间的缝隙中，缝隙被充满后，电解液继续进入内量杯4内；当停止对储液罐1进行加压，气体恢复到常压后，内量杯4和外量杯3之间缝隙中的电解液通过重力自然回流到储液罐中，而内量杯4中的电解液保留。
本发明的电池电解液的注液方法，包含以下制备步骤：
(1)将固体电解质在特制储液罐1中加热熔融成为高温液态电解液；
(2)外量杯3顶部通过阀门9通入微压保护气(氮气或其他惰性气体)，保护气压力0.001～0.050Mpa；然后通过气管2通入氮气或者其他惰性气体对储液罐加压，加压压力为0.010～0.300Mpa，将熔融的高温电解液压入到注液外量杯3中；
(3)泄掉氮气或者其他惰性气体压力至常压，将外量杯3中多余的高温电解液回流至储液罐内；
(4)对缓冲室5以及与其对接的电池6内部进行抽真空，真空度要求-0.099～-0.090MPa，真空度达到要求之后，关闭抽真空阀门7；
(5)开启外量杯3底部阀门8，内量杯4中的高温电解液通过真空的作用，被加注到电池6中；
(6)清洗电池注液孔，完成注液。
实施方式一
1)将固体四氯铝酸钠在特制储液罐1中加热熔融成为四氯铝酸钠电解液，加热温度180℃；
2)外量杯3顶部通过阀门9通入微压保护气(氮气或其他惰性气体)，保护气压力0.001Mpa，然后通过气管2将氮气加入储液罐1中，加压压力为0.080Mpa，将熔融的四氯铝酸钠电解液压入到注液外量杯3中；
3)泄掉储液罐1中的氮气压力至常压，将外量杯3中多余的四氯铝酸钠电解液回流至储液罐内，只保留量杯4中的四氯铝酸钠电解液；
4)对缓冲室5以及与其对接的电池6内部进行抽真空，真空度要求-0.098MPa，真空度达到要求之后，关闭抽真空阀门7；
5)开启外量杯3底部阀门8，内量杯4中的电解液通过真空的作用，被加注到电池6中；
6)清洗电池注液孔，完成注液。
实施方式二
1)将固体四氯铝酸钠在特制储液罐1中加热熔融成为四氯铝酸钠电解液，加热温度200℃；
2)外量杯3顶部通过阀门9通入微压氮气，保护气压力0.010Mpa，然后通过气管2将氮气加入储液罐1中，加压压力为0.100Mpa，将熔融的四氯铝酸钠电解液压入到注液外量杯3中；
3)泄掉储液罐1中的氮气压力至常压，将外量杯3中多余的四氯铝酸钠电解液回流至储液罐内，只保留量杯4中的四氯铝酸钠电解液；
4)；对缓冲室5以及与其对接的电池6内部进行抽真空，真空度要求-0.095MPa，真空度达到要求之后，关闭抽真空阀门7；
5)开启外量杯3底部阀门8，内量杯4中的电解液通过真空的作用，被加注到电池6中；
6)清洗电池注液孔，完成注液。
实施方式三
1)将固体四氯铝酸钠在特制储液罐1中加热熔融成为四氯铝酸钠电解液，加热温度220℃；
2)外量杯3顶部通过阀门9通入微压氩气，保护气压力0.015Mpa，然后通过气管2将氮气加入储液罐1中，加压压力为0.150Mpa，将熔融的四氯铝酸钠电解液压入到注液外量杯3中，；
3)泄掉储液罐1中的氮气压力至常压，将外量杯3中多余的四氯铝酸钠电解液回流至储液罐内，只保留量杯4中的四氯铝酸钠电解液；
4)；对缓冲室5以及与其对接的电池6内部进行抽真空，真空度要求-0.092MPa，真空度达到要求之后，关闭抽真空阀门7；
5)开启外量杯3底部阀门8，内量杯4中的电解液通过真空的作用，被加注到电池6中；
6)清洗电池注液孔，完成注液。
实施方式四
1)将固体四氯铝酸钠在特制储液罐1中加热熔融成为四氯铝酸钠电解液，加热温度200℃；
2)外量杯3顶部通过阀门9通入微压氮气，保护气压力0.020Mpa，然后通过气管2将氩气加入储液罐1中，加压压力为0.170Mpa，将熔融的四氯铝酸钠电解液压入到注液外量杯3中，；
3)泄掉储液罐1中的氮气压力至常压，将外量杯3中多余的四氯铝酸钠电解液回流至储液罐内，只保留量杯4中的四氯铝酸钠电解液；
4)；对缓冲室5以及与其对接的电池6内部进行抽真空，真空度要求-0.090MPa，真空度达到要求之后，关闭抽真空阀门7；
5)开启外量杯3底部阀门8，内量杯4中的电解液通过真空的作用，被加注到电池6中；
6)清洗电池注液孔，完成注液。
本发明所有实施方式中四氯铝酸钠全程在惰性气体的保护下，避免电解液变质。
本发明所有实施方式中全部使用惰性气体作为动力进行备液，避免使用常规备液设备造成的腐蚀或者高温损坏。
另外，本发明实施例中的方法不仅适应于钠盐电池电解液注液，同样也是用于需要进行高温强腐蚀性且空气敏感的液体注液等。
本发明本发明用氮气或其他惰性气体作为动力，实现电解液备液过程无需其他电解液泵等额外设备接触，避免高温强腐蚀性电解液损坏设备；本发明利用缓冲室进行抽真空注液，实现了单次抽真空即可将定量的电解液完全加注到电池中，效率高，而且同样避免了抽真空设备直接接触高温强腐蚀性电解液的可能；本发明可以通过控制真空度来实现电解液加注到电池的速度，有利于电解液的完全润湿；本发明外量杯中可以通入微压惰性保护气，可以起到保护电解液避免空气接触，同时注液时有利于助推电解液加注进电池。
Claims (5)
1.一种电池注液装置，其特征在于，包括储液罐、外量杯、缓冲室、注液嘴、电池，所述储液罐具有气管并与外量杯连通，所述外量杯顶部安装有阀门、所述外量杯内部安装有内量杯，所述缓冲室连接在所述内量杯的下方并与所述内量杯相通，所述缓冲室上安装有开启阀门和真空阀门，所述注液嘴安装在所述缓冲室的下方，所述电池的注液口与所述注液嘴相通。
2.一种如权利要求1所述的电池注液装置的注液方法，其特征在于，包括下列步骤，
(1)将固体电解质在储液罐中加热熔融成为高温液态电解液；
(2)外量杯通入微压保护气，储液罐通入氮气或者其他惰性气体加压，将熔融的高温液态电解液压入到外量杯中；
(3)泄掉储液罐中的氮气或者其他惰性气体压力至常压；
(4)对缓冲室抽真空；
(5)开启内量杯底部阀门，内量杯中的高温电解液通过真空的作用，被加注到电池中；
(6)完成注液。
3.一种如权利要求2所述的电池注液装置的注液方法，其特征在于，所述固体电解质为四氯铝酸钠。
4.一种如权利要求3所述的电池注液装置的注液方法，其特征在于，所述外量杯保护气压力0.001～0.050Mpa，所述储液罐加压压力为0.010～0.300Mpa。
5.一种如权利要求4所述的电池注液装置的注液方法，其特征在于，对缓冲室抽真空，真空度-0.099～-0.090MPa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201103 |