CN112234256B - 电池浸润装置及浸润方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，提供一种电池浸润装置及浸润方法。本发明所述的电池浸润装置包括：并列设置的多个挡板，相邻两个所述挡板之间用于放置已注入电解液的电池；驱动机构，所述驱动机构设置为至少能够驱动位于最外侧的所述挡板的运动，以利用多个所述挡板可释放地夹紧位于所述挡板间的所述电池。本发明的电池浸润装置利用驱动机构驱动挡板运动对电池进行可释放地夹紧，夹紧过程中相当于电池呼气，而释放过程中则相当于电池吸气，通过不断往复循环的过程，实现电池的呼吸式浸润，加速注入后位于电池上部的电解液向下渗透，从而提高浸润效率，保证电池在化成前能够得到充分有效浸润，避免电池化成后极片表面出现黑斑。

Description

电池浸润装置及浸润方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，特别涉及一种电池浸润装置及浸润方法。

背景技术

近些年来，锂离子电动汽车得到了跨越式发展，作为电动汽车的重要组成部分，锂离子电池对能量密度、安全等性能的要求也越来越高。为了提高锂离子电池的能量密度，采用高压实电极体系、增加电芯内部的装配比等方式，都是较为有效的解决途径。

但是锂离子电池采用上述方式提高电池能量密度的同时，随之带来了一些其它问题，如电解液浸润效率降低，浸润难度增加。如果电解液在化成前未得到充分浸润，则容易出现电解液泄漏，致使电池壳体表面粘附有电解液的问题，影响电池外观质量；此外电池化成后极片表面会出现黑斑等。而提升电解液浸润效率的传统方法一般有高温静置或者延长浸润时间等，但此两种方式能耗较高、会降低产能，均在不同程度上增加了制造成本，不是高效快捷的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种能够提高浸润效率，保证电池在化成前能够得到充分有效浸润的电池浸润装置及浸润方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电池浸润装置，所述电池浸润装置包括：

并列设置的多个挡板，相邻两个所述挡板之间用于放置已注入电解液的电池；

驱动机构，所述驱动机构设置为至少能够驱动位于最外侧的所述挡板的运动，以利用多个所述挡板可释放地夹紧位于所述挡板间的所述电池。

可选地，所述电池浸润装置包括支撑框架，所述支撑框架包括一对相对设置的第一侧板、一对相对设置的第二侧板以及设置在所述第一侧板和所述第二侧板底部用于支撑所述电池的支撑件，所述第一侧板和所述第二侧板沿所述支撑框架的周向交替连接，多个所述挡板设置为沿所述第一侧板的长度方向间隔排列在所述支撑框架中且设置为能够沿所述第一侧板的长度方向滑动。

可选地，所述挡板滑动设置在所述第一侧板，所述挡板设置为相对于所述支撑件滑动。

可选地，所述第一侧板的顶部和/或底部设有滚轮，所述挡板的两端设有沿所述挡板的长度方向向外延伸的延伸部；

其中，所述延伸部与所述滚轮滑动接触；或者

所述延伸部上设有与所述滚轮滑动接触的滑动部。

可选地，所述支撑件包括支撑杆，所述支撑杆的两端分别连接于两侧的所述第二侧板，所述挡板底部设有避让所述支撑杆的凹槽。

可选地，所述电池浸润装置还包括弹性件，所述驱动机构和所述弹性件均设置在所述第二侧板和位于最外侧的所述挡板之间，所述弹性件设置为始终能够对所述挡板提供背离所述第二侧板的偏置力；和/或

所述支撑框架中部设有至少一列平行于所述第一侧板的分隔板，以在所述支撑框架和所述分隔板之间形成至少两列用于放置所述电池的容纳腔。

可选地，所述驱动机构包括凸轮和驱动所述凸轮转动的电机，所述凸轮的沿周向延伸的侧壁面设置为能够与位于最外侧的所述挡板相接触。

可选地，所述挡板的两侧分别设有便于与所述电池表面相接触的软垫。

本发明第二方面提供一种电池浸润方法，所述电池浸润方法采用上述任意方案所述的电池浸润装置完成，具体包括如下步骤：

S1、在相邻两个所述挡板之间分别放置已注入电解液的电池，利用驱动机构驱动多个所述挡板对已注入电解液的所述电池进行拘束夹紧，以使所述电池内部气体排出；

S2、利用驱动机构驱动多个所述挡板对夹紧后的所述电池进行解拘束释放，以使所述电池外部气体进入所述电池且所述电解液向所述电池底部渗入；

S3、不断重复循环上述过程，以完成浸润。

可选地，所述电池浸润方法还包括位于所述步骤S1和/或所述步骤S2之后的步骤S0，所述步骤S0包括将所述电池置于25-60℃的条件下进行静置。

相对于现有技术，本发明所述的电池浸润装置具有以下优势：

本发明的电池浸润装置利用驱动机构驱动挡板运动对电池进行可释放地夹紧，具体来说，夹紧过程中相当于电池呼气，而释放过程中则相当于电池吸气，通过不断往复循环的过程，实现电池的呼吸式浸润，不断将电池内部气体排出，同时加速注入后位于电池上部的电解液向下渗透，从而提高浸润效率，保证电池在化成前能够得到充分有效浸润，避免电池化成后极片表面出现黑斑。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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为本发明一种实施方式所述的电池浸润装置的结构示意图；

图2为本发明的图1中凸轮处的局部放大图；

图3为本发明的图1中延伸部处的局部放大图。

附图标记说明：

1—挡板、2—第一侧板、3—第二侧板、4—支撑件、5—滚轮、6—延伸部、7—滑动部、8—凸轮、9—凸轮座、10—弹性件、11—分隔板、12—容纳腔、13—软垫。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

结合图1-图3，根据本发明的一个方面，提供一种电池浸润装置，所述电池浸润装置包括：

并列设置的多个挡板1，相邻两个所述挡板1之间用于放置已注入电解液的电池；

驱动机构，所述驱动机构设置为至少能够驱动位于最外侧的所述挡板1的运动，以利用多个所述挡板1可释放地夹紧位于所述挡板1间的所述电池。

本发明的电池浸润装置使用过程中，能够同时对多个电池进行夹紧释放，具体来说，电池放置在相邻挡板1之间，利用驱动机构驱动最外侧挡板运动，进而依靠电池和其他挡板之间力的传递来推动所有挡板1同时运动，以对多个挡板1间的多个电池进行可释放地夹紧，夹紧过程中相当于电池呼气，即电池内部气体向外排出，而释放过程表示挡板1松开对电池的夹紧，此时电池外部气体进入电池，相当于电池吸气，电池内部电解液不断在吸气过程中向下渗透，以达到充分浸润的目的。

可以看出，通过不断往复循环上述夹紧和释放的过程，能够实现电池的呼吸式浸润，不断将电池内部气体排出，同时加速注入后位于电池上部的电解液向下渗透，从而提高浸润效率，保证电池在化成前能够得到充分有效浸润，避免电池化成后极片表面出现黑斑。

为了便于实现对电池的可释放夹紧，需设置相应结构来支撑配合多个挡板1的运动，具体而言，所述电池浸润装置包括支撑框架，所述支撑框架包括一对相对设置的第一侧板2、一对相对设置的第二侧板3以及设置在所述第一侧板2和所述第二侧板3底部用于支撑所述电池的支撑件4，所述第一侧板2和所述第二侧板3沿所述支撑框架的周向交替连接，多个所述挡板1设置为沿所述第一侧板2的长度方向间隔排列在所述支撑框架中且设置为能够沿所述第一侧板2的长度方向滑动。通过支撑框架和支撑件4的设置，不仅便于对挡板1间的电池进行支撑，还利于实现多个挡板1的滑动。

需要说明的是，所述挡板1滑动设置在所述第一侧板2，也就是说，挡板1设置在支撑框架上，且能够相对于第一侧板2滑动。同时，所述挡板1设置为相对于所述支撑件4滑动。当然，挡板1可以采用任意适宜的方式滑动设置在第一侧板2上，而为了尽可能减少挡板1滑动过程中所受阻力，在本实施方式中，所述第一侧板2的顶部和/或底部设有滚轮5，所述挡板1的两端设有沿所述挡板1的长度方向向外延伸的延伸部6；

其中，所述延伸部6与所述滚轮5滑动接触；或者所述延伸部6上设有与所述滚轮5滑动接触的滑动部7。换言之，延伸部6可以直接与滚轮5滑动接触，也可以通过固定在延伸部6上的滑动部7与滚轮5滑动接触，由此，挡板1在滑动过程中，通过与滚轮5之间滑动配合，方便挡板1在第一侧板2上自如滑动，减少滑动摩擦。

值得注意的是，延伸部6可设置为位于第一侧板2的上方、下方或者如本实施方式的图中所示的包设在第一侧板2的外部。当延伸部6位于第一侧板2的上方时，则至少在第一侧板2的顶部设有能够与延伸部6滑动配合的滚轮5；当延伸部6位于第一侧板2的下方时，则至少在第一侧板2的底部设有能够与延伸部6滑动配合的滚轮5；而当延伸部6同时从第一侧板2的上方和下方向外延伸且包设在第一侧板2的外部时，为最大程度提高挡板1的滑动便捷性，第一侧板2的顶部和底部同时设有分别与上方和下方延伸部6相配合的滚轮5。

由于挡板1沿第一侧板2的长度方向滑动，因此沿第一侧板2的长度方向可设置多个滚轮5，以保证挡板1在滑动过程中始终能够与滚轮5相接触。在本实施方式中，为了方便滚轮5的设置，第一侧板2的顶部和底部边缘设置为锯齿状，每节锯齿上均对应设有一个滚轮，如图2和图3所示。

而为了让延伸部6或滑动部7更好地与滚轮5之间形成滑动配合，延伸部6设置为沿挡板1的长度方向延伸，而滑动部7则设置为沿垂直于所述挡板1的长度方向延伸，以使滑动部7沿延伸部6的两侧分别与滚轮5之间形成滑动配合。在本实施方式，滑动部7设置为最多可覆盖四个滚轮5，以保证挡板1滑动过程中的平稳。

此外，为提高支撑杆的支撑效果，所述支撑件4包括支撑杆，所述支撑杆的两端分别连接于两侧的所述第二侧板3，所述挡板1底部设有避让所述支撑杆的凹槽。通过凹槽的设置，使得支撑杆能够嵌设在凹槽中，以避免支撑杆对挡板1的滑动造成影响，并且支撑杆还能够对挡板1起到支撑的效果，从而更好地对电池进行夹紧和释放。

在本实施方式中，多个挡板1并列设置在支撑框架内部，工作过程中，只需利用驱动机构驱动最外侧挡板1滑动即可实现所有挡板1对电池的夹紧和释放动作。进一步地，所述电池浸润装置还包括弹性件10，所述驱动机构和所述弹性件10均设置在所述第二侧板3和位于最外侧的所述挡板1之间，所述弹性件10设置为始终能够对所述挡板1提供背离所述第二侧板3的偏置力。当电池放置在挡板1之间后，弹性件10处于压缩状态，挡板1与电池之间处于完全接触状态，此时不启动驱动机构，挡板1也将在弹性件10的作用下对电池实现轻微拘束的效果，从而为后续的呼吸式浸润提供基础，方便挡板1从电池的两侧对电池进行贴合式夹紧，提升浸润效果。

可以理解地，为尽可能实现对更多电池的浸润，所述支撑框架中部设有至少一列平行于所述第一侧板2的分隔板11，以在所述支撑框架和所述分隔板11之间形成至少两列用于放置所述电池的容纳腔12。由此，每个容纳腔12内均可对应放置一个电池，此时，至少两列电池的拘束和释放还能够通过相同的挡板1同步实现，只需将挡板1穿过分隔板11设置即可。当然，挡板1对应分隔板11的位置同样可设置滑动部7，与之对应地，分隔板11的顶部和底部设置有能够与滑动部7形成滑动配合的滚轮5。

为提升电池浸润效果，实现挡板1对电池的周期性夹紧释放，所述驱动机构包括凸轮8和驱动所述凸轮8转动的电机，所述凸轮8的沿周向延伸的侧壁面设置为能够与位于最外侧的所述挡板1相接触。需要注意的是，凸轮8在转动过程中其侧壁面始终与位于最外侧的挡板1相接触，由于凸轮8的旋转半径不等，使得凸轮8在转动过程中，当旋转半径大的部分与挡板1接触时，挡板1处于夹紧状态，对电池进行拘束夹紧，而当旋转半径小的部分与挡板1接触时，挡板1处于释放状态，对电池进行解拘束，由此，则能够在凸轮8不断转动过程中，完成对电池的周期性夹紧释放，实现电池的呼吸式浸润，有效提升浸润效果。可以看出，凸轮8转动过程中随着旋转半径大小不同，对挡板1的推动幅度也随之不同，由此，通过选择不同尺寸的齿轮8，可以控制对电池的拘束程度，达到不同的呼吸拘束力，也就是说，通过改变齿轮8的尺寸，可以相应改变电池浸润过程中的呼吸强度。

其中，所述第二侧板3的朝向所述挡板1的一面设有凸轮座9，所述凸轮8转动设置在所述凸轮座9上，从而方便实现凸轮8的转动，完成对挡板1的周期性挤压。另外，在本实施方式中，驱动机构从多个挡板1的一侧对挡板1进行挤压释放，当然，在其他一些实施方式中，还可设置两个驱动机构，分别从多个挡板1的两侧对挡板1进行挤压释放。

为了保证挡板1与电池之间的紧密接触，更好地实现挡板1对电池的拘束效果，所述挡板1的两侧分别设有便于与所述电池表面相接触的软垫13，通过设置软垫13能够弥补挡板1或电池放置过程中的轻微倾斜问题，实现挡板1与电池的接触。解释来说，由于电池底部较宽，挡板1上若没有软垫13的设置，很容易在夹紧过程中产生倾斜，影响夹紧拘束效果，从而通过软垫13的设置能够解决由于电池沿第一侧板2长度方向的宽度不一而影响挡板1垂直度的问题，避免由于挡板1倾斜造成滚轮5受力不均，影响滚轮5使用寿命。

本发明第二方面提供一种电池浸润方法，所述电池浸润方法采用上述任意方案所述的电池浸润装置完成，具体包括如下步骤：

S1、在相邻两个所述挡板1之间分别放置已注入电解液的电池，利用驱动机构驱动多个所述挡板1对已注入电解液的所述电池进行拘束夹紧，以使所述电池内部气体排出；

S2、利用驱动机构驱动多个所述挡板1对夹紧后的所述电池进行解拘束释放，以使所述电池外部气体进入所述电池且所述电解液向所述电池底部渗入；

S3、不断重复循环上述过程，以完成浸润。

上述夹紧过程相当于电池呼气，即电池内部气体向外排出，而解拘束放过程相当于电池吸气，此时电池外部气体进入电池，由此实现电池的呼吸式浸润，对于刚充完电解液的电池来说，电解液主要集中在电池上部区域，通过本发明的呼吸式浸润，使得电池上部电解液不断在吸气过程中向下渗透，以达到充分浸润的目的。优选地，电池在循环上述过程中，需要去掉电池注液孔的密封塞，从而便于电池的呼吸式浸润，需要注意的是，挡板1对电池进行可释放地夹紧过程中，需考虑控制夹紧程度，防止电解液从上述注液孔泄漏。

进一步地，所述电池浸润方法还包括位于所述步骤S1和/或所述步骤S2之后的步骤S0，所述步骤S0包括将所述电池置于25-60℃的条件下进行静置。浸润过程中发现，电池在25-60℃的条件下静置浸润效果最佳，而通过静置能够实现电解液的充分渗透，为下一个周期性的夹紧释放提供基础，且采用本发明的浸润方法对电池进行浸润后，能够保证电池在化成前能够得到充分有效浸润，使得电池化成时SEI膜形成的更加致密、均匀，有效提升电池性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电池浸润装置，其特征在于，所述电池浸润装置包括：

并列设置的多个挡板（1），相邻两个所述挡板（1）之间用于放置已注入电解液的电池；

驱动机构，所述驱动机构设置为至少能够驱动位于最外侧的所述挡板（1）的运动，以利用多个所述挡板（1）可释放地夹紧位于所述挡板（1）间的所述电池；

所述电池浸润装置包括支撑框架，所述支撑框架包括一对相对设置的第一侧板（2）以及一对相对设置的第二侧板（3），所述第一侧板（2）和所述第二侧板（3）沿所述支撑框架的周向交替连接，多个所述挡板（1）设置为沿所述第一侧板（2）的长度方向间隔排列在所述支撑框架中；

所述电池浸润装置还包括弹性件（10），所述驱动机构和所述弹性件（10）均设置在所述第二侧板（3）和位于最外侧的所述挡板（1）之间，所述弹性件（10）设置为始终能够对所述挡板（1）提供背离所述第二侧板（3）的偏置力；

所述第一侧板（2）的顶部和底部边缘设置为锯齿状，每节锯齿上均对应设有一个滚轮（5），所述挡板（1）的两端设有沿所述挡板（1）的长度方向向外延伸的延伸部（6）；

其中，所述延伸部（6）与所述滚轮（5）滑动接触；

所述延伸部（6）上设有与所述滚轮（5）滑动接触的滑动部（7），所述滑动部（7）设置为沿垂直于所述挡板（1）的长度方向延伸，以使滑动部（7）沿延伸部（6）的两侧分别与滚轮（5）之间形成滑动配合，所述滑动部7设置为可覆盖1-4个滚轮（5）；

所述支撑框架中部设有至少一列平行于所述第一侧板（2）的分隔板（11），以在所述支撑框架和所述分隔板（11）之间形成至少两列用于放置所述电池的容纳腔（12）；

所述电池浸润装置还包括设置在所述第一侧板（2）和所述第二侧板（3）底部用于支撑所述电池的支撑件（4），多个所述挡板（1）设置为能够沿所述第一侧板（2）的长度方向滑动；

所述挡板（1）滑动设置在所述第一侧板（2），所述挡板（1）设置为相对于所述支撑件（4）滑动。

2.根据权利要求1所述的电池浸润装置，其特征在于，所述支撑件（4）包括支撑杆，所述支撑杆的两端分别连接于两侧的所述第二侧板（3），所述挡板（1）底部设有避让所述支撑杆的凹槽。

3.根据权利要求1所述的电池浸润装置，其特征在于，所述驱动机构包括凸轮（8）和驱动所述凸轮（8）转动的电机，所述凸轮（8）的沿周向延伸的侧壁面设置为能够与位于最外侧的所述挡板（1）相接触。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池浸润装置，其特征在于，所述挡板（1）的两侧分别设有便于与所述电池表面相接触的软垫（13）。

5.一种电池浸润方法，其特征在于，所述电池浸润方法采用权利要求1-4中任意一项所述的电池浸润装置完成，具体包括如下步骤：

S1、在相邻两个所述挡板（1）之间分别放置已注入电解液的电池，利用驱动机构驱动多个所述挡板（1）对已注入电解液的所述电池进行拘束夹紧，以使所述电池内部气体排出；

S2、利用驱动机构驱动多个所述挡板（1）对夹紧后的所述电池进行解拘束释放，以使所述电池外部气体进入所述电池且所述电解液向所述电池底部渗入；

S3、不断重复循环步骤S1和步骤S2，以完成浸润。

6.根据权利要求5所述的电池浸润方法，其特征在于，所述电池浸润方法还包括位于所述步骤S1和/或所述步骤S2之后的步骤S0，所述步骤S0包括将所述电池置于25-60℃的条件下进行静置。

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