CN112713367B - 一种改善电池失液量的装置以及化成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改善电池失液量的装置以及化成方法，所述的改善电池失液量的装置包括透明化成杯以及与所述透明化成杯连接的真空泵，化成过程中，所述透明化成杯与电池的注液孔连接，电池中电解液进入透明化成杯，并观察透明化成杯内液位。本发明通过设置透明化成杯，通过观察化成杯内的液位高度，从而调节化成参数和真空泵的真空度，从而避免透明化成杯内的电解液流出，并且能够对化成各阶段的产气进行观察，进一步地优化失液及改善化成，具有结构简单和操作方便等特点。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及改善电池失液量的装置，尤其涉及一种改善电池失液量的装置以及化成方法。
背景技术
锂离子电池主要以碳素材料为负极材料，以含锂的化合物为正极材料。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极；而作为负极的碳，具有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时，嵌入在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极，回正极的锂离子越多，放电容量越高。随着智能手机和平板电脑的出现，人们对锂离子电池的容量要求越来越高，特别要求电池的使用时间越来越长。然而，在有限的电池壳体体积下，电池的容量越高，电池的循环就会越差。
一般地，开发高容量电池的方法是将锂离子电池负极片压实和使用高能量密度材料，但是负极片压实后，负极片表面的空隙就很少，电解液就很难浸润到极片内部去，严重影响锂离子电池的保液量；且导致电解液的渗透的速度太慢，造成电池化成时浓差极化非常大，严重影响锂离子电池的循环、倍率和低温性能。
化成是锂离子电池制作的关键工序，是获得良好电化学性能和安全性能的锂离子电池的重要保障，目前，化成失液主要受化成产气及负压影响，负压越大化成杯液位越高，而化成产气的检测目前可见的方法有排液法及密闭容器法。
CN209014082U公开了一种电池化成产气体积的测量装置，包括电池、气袋、广口瓶和量杯，所述电池与气袋之间通过第一气管相连，第一气管上设有单向进气阀；所述气袋与广口瓶之间通过第二气管相连，广口瓶的瓶口设置密封塞，且广口瓶内填充有液体介质，位于广口瓶内的第二气管的一端处于该液体介质的上方；所述广口瓶与量杯之间通过第三气管相连，位于广口瓶内的第三气管的一端处于液体介质内；所述气袋上设有挤压装置。该方案具有结构简单、和操作方便，但是其对化成产气收集无法明确具体产气电位。
CN207834483U公开了一种方形铝壳锂离子电池的化成产气处理装置，包括用于装载锂离子电池的密闭仓，所述密闭仓的内腔顶端活动设有与所述锂离子电池的注液孔相配合的收气装置；所述收气装置包括下端开口的气囊，所述气囊的内部设有与锂离子电池的注液孔相配合的支撑针，所述气囊的顶端通过连接管与设于密闭仓顶部的压板连接。在电池化成时，该方案可以通过气囊对注液孔进行连接与封堵，这样不仅将化成产生的气体进行收集起来，同时还避免了锂离子化成时水分或其他气体进入电芯中。但是其存在拔出电解液泄露风险等问题。
现有化成方法和化成装置，均存在结构复杂、失液多和操作不便等问题，因此，如何在保证化成方法和化成装置具有结构简单和操作方便的情况下，还能够改善失液量，成为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改善电池失液量的装置以及化成方法，在化成过程中，通过透明化成杯对电解液的液位进行观察，从而根据电解液的液位调节化成参数和真空泵的真空度，避免化成过程中电解液流失的问题，具有结构简单和操作方便等特点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种改善电池失液量的装置，所述的改善电池失液量的装置包括透明化成杯以及与所述透明化成杯连接的真空泵，化成过程中，所述透明化成杯与电池的注液孔连接，电池中电解液进入透明化成杯，并观察透明化成杯内液位。
本发明通过设置透明化成杯，通过观察透明化成杯内的液位高度，从而调节化成参数和真空泵的真空度，避免透明化成杯内的电解液流出，并且能够对化成各阶段的产气进行观察，进一步地优化失液及改善化成，具有结构简单和操作方便等特点。
作为本发明的一个优选技术方案，所述透明化成杯的材质包括聚四氟乙烯和/或聚乙烯。
作为本发明的一个优选技术方案，所述透明化成杯设置有液位传感器，所述液位传感器用于检测透明化成杯内的液位高度。
本发明通过利用液位传感器，对透明化成杯内的液位进行实时检测，进一步地加强本发明的自动化程度。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的改善电池失液量的装置还包括与液位传感器电性连接的控制器，所述控制器还分别独立电性连接地所述的电池和真空泵。
优选地，所述控制器用于接收所述液位传感器发出的反馈信号，并反馈控制真空泵的真空度，以及电池化成参数的调整。
本发明通过设置控制器，通过液位传感器发出的反馈信号，从而反馈控制真空泵开启，以及电池化成参数的调整。通过液位传感器检测的液位结果，控制器判断透明化成杯内的液位是否高于液位上限值，从而对化成参数和真空泵的真空度进行调节，例如，降低化成电压或电流；关闭化成并降低真空泵的真空度。通过上述方式，将排出化成产气或减少化成产气，使透明化成杯内的液位下降至液位上限值以下，避免电解液流出。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的改善电池失液量的装置还包括与控制器电性连接的输出器，所述输出器用于输出化成参数、真空泵的真空度和液位高度。
本发明通过设置输出器，将电池化成阶段的化成参数、真空泵的真空度和液位高度进行实时记录，根据记录的结果，能够对化成工艺进行改进，优化化成工艺，提高化成效率。
第二方面，本发明提供了一种采用第一方面所述的改善电池失液量的装置对电池进行化成的方法，所述的化成方法包括：
透明化成杯与电池的注液孔连接，对电池进行化成，通过透明化成杯内液位的高度，调节电池的化成参数以及真空泵的真空度。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的化成方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)透明化成杯与电池的注液孔连接，对电池进行化成，液位传感器检测透明化成杯内的液位高度；
(Ⅱ)当液位传感器检测到透明化成杯内的液位高度低于液位下限值时，电池内电解液加入量不足，向电池内注入电解液，使透明化成杯内的液位高度处于液位下限值以上；
(Ⅲ)当液位传感器检测到透明化成杯内的液位高度高于液位上限值时，液位传感器向控制器发出反馈信号，控制器反馈控制电池，减小化成电流或电压，若液位高度仍高于液位上限值，控制器反馈控制真空泵，降低真空泵的真空度并停止化成，调节透明化成杯内的液位高度处于液位上限值以下，输出器输出化成参数、真空泵的真空度和液位高度。
作为本发明的一个优选技术方案，所述液位下限值为透明化成杯高度的10～15％，例如，液位下限值为透明化成杯高度的10.0％、10.5％、11.0％、11.5％、12.0％、12.5％、13.0％、13.5％、14.0％、14.5％或15.0％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明的一个优选技术方案，所述液位上限值为透明化成杯高度的85～95％，例如，液位上限值为透明化成杯高度的85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％或95％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明的一个优选技术方案，所述真空泵的真空度调节范围为75～85kPa，例如，真空度调节范围为75kPa、76kPa、77kPa、78kPa、79kPa、80kPa、81kPa、82kPa、83kPa、84kPa或85kPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过设置透明化成杯，通过观察化成杯内的液位高度，从而调节化成参数和真空泵的真空度，从而避免透明化成杯内的电解液流出，并且能够对化成各阶段的产气进行观察，进一步地优化失液及改善化成，具有结构简单和操作方便等特点。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中提供的改善电池失液量的装置的结构示意图。
其中，1-透明化成杯；2-电池；3-真空泵；4-控制器；5-输出器；6-液位传感器。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种改善电池失液量的装置，如图1所示，所述的改善电池失液量的装置包括透明化成杯1以及与透明化成杯1连接的真空泵3，化成过程中，所述透明化成杯1与电池2的注液孔连接，电池2中电解液进入透明化成杯1，并观察透明化成杯1内液位。
本发明通过设置透明化成杯1，通过观察透明化成杯1内的液位高度，从而调节化成参数和真空泵3的真空度，避免透明化成杯1内的电解液流出，并且能够对化成各阶段的产气进行观察，进一步地优化失液及改善化成，具有结构简单和操作方便等特点。
进一步地，透明化成杯1的材质包括聚四氟乙烯和/或聚乙烯。
进一步地，透明化成杯1设置有液位传感器6，液位传感器6用于检测透明化成杯1内的液位高度。本发明通过利用液位传感器6，对透明化成杯1内的液位进行实时检测，进一步地加强本发明的自动化程度。
进一步地，改善电池失液量的装置还包括与液位传感器6电性连接的控制器4，控制器4还分别独立电性连接地电池2和真空泵3。控制器4用于接收液位传感器6发出的反馈信号，并反馈控制真空泵3的真空度，以及电池2化成参数的调整。
本发明通过设置控制器4，通过液位传感器6发出的反馈信号，从而反馈控制真空泵3开启，以及电池2化成参数的调整。通过液位传感器6检测的液位结果，控制器4判断透明化成杯1内的液位是否高于液位上限值，从而对化成参数和真空泵3的真空度进行调节，例如，降低化成电压或电流；关闭化成并降低真空泵3的真空度。通过上述方式，将排出化成产气或减少化成产气，使透明化成杯1内的液位下降至液位上限值以下，避免电解液流出。
进一步地，改善电池失液量的装置还包括与控制器4电性连接的输出器5，输出器5用于输出化成参数、真空泵3的真空度和液位高度。本发明通过设置输出器5，将电池2化成阶段的化成参数、真空泵3的真空度和液位高度进行实时记录，根据记录的结果，能够对化成工艺进行改进，优化化成工艺，提高化成效率。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种采用上述的改善电池失液量的装置对电池2进行化成的方法，所述的化成方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)透明化成杯1与电池2的注液孔连接，对电池2进行化成，液位传感器6检测透明化成杯1内的液位高度；
(Ⅱ)当液位传感器6检测到透明化成杯1内的液位高度低于液位下限值时，液位下限值为透明化成杯1高度的10～15％，电池2内电解液加入量不足，向电池2内注入电解液，使透明化成杯1内的液位高度处于液位下限值以上；
(Ⅲ)当液位传感器6检测到透明化成杯1内的液位高度高于液位上限值时，液位上限值为透明化成杯1高度的85～95％，液位传感器6向控制器4发出反馈信号，控制器4反馈控制电池2，减小化成电流或电压，若液位高度仍高于液位上限值，控制器4反馈控制真空泵3，降低真空泵3的真空度并停止化成，其中，真空泵3的真空度调节范围为75～85kPa，调节透明化成杯1内的液位高度处于液位上限值以下，输出器5输出化成参数、真空泵3的真空度和液位高度。
本发明通过设置透明化成杯1，通过观察化成杯内的液位高度，从而调节化成参数和真空泵3的真空度，从而避免透明化成杯1内的电解液流出，并且能够对化成各阶段的产气进行观察，进一步地优化失液及改善化成，具有结构简单和操作方便等特点。
应用例1
本应用例提供了一种采用一个具体实施方式中所述的改善电池失液量的装置对电池2进行化成的方法，所述的化成方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)透明化成杯1与电池2的注液孔连接，对电池2进行化成，液位传感器6检测透明化成杯1内的液位高度；
(Ⅱ)当液位传感器6检测到透明化成杯1内的液位高度低于液位下限值时，液位下限值为透明化成杯1高度的10％，电池2内电解液加入量不足，向电池2内注入电解液，使透明化成杯1内的液位高度处于液位下限值以上；
(Ⅲ)当液位传感器6检测到透明化成杯1内的液位高度高于液位上限值时，液位上限值为透明化成杯1高度的85％，液位传感器6向控制器4发出反馈信号，控制器4反馈控制电池2的化成参数，降低化成电压，并调低真空泵3的真空度为80kPa，调节透明化成杯1内的液位高度处于液位上限值以下，输出器5输出化成参数、真空泵3的真空度和液位高度。
应用例2
本应用例提供了一种采用一个具体实施方式中所述的改善电池失液量的装置对电池2进行化成的方法，所述的化成方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)透明化成杯1与电池2的注液孔连接，对电池2进行化成，液位传感器6检测透明化成杯1内的液位高度；
(Ⅱ)当液位传感器6检测到透明化成杯1内的液位高度低于液位下限值时，液位下限值为透明化成杯1高度的15％，电池2内电解液加入量不足，向电池2内注入电解液，使透明化成杯1内的液位高度处于液位下限值以上；
(Ⅲ)当液位传感器6检测到透明化成杯1内的液位高度高于液位上限值时，液位上限值为透明化成杯1高度的95％，液位传感器6向控制器4发出反馈信号，控制器4反馈控制电池2的化成参数，降低化成电流，并调低真空泵3的真空度至75kPa，调节透明化成杯1内的液位高度处于液位上限值以下，输出器5输出化成参数、真空泵3的真空度和液位高度。
应用例3
本应用例提供了一种采用一个具体实施方式中所述的改善电池失液量的装置对电池2进行化成的方法，所述的化成方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)透明化成杯1与电池2的注液孔连接，对电池2进行化成，液位传感器6检测透明化成杯1内的液位高度；
(Ⅱ)当液位传感器6检测到透明化成杯1内的液位高度低于液位下限值时，液位下限值为透明化成杯1高度的12％，电池2内电解液加入量不足，向电池2内注入电解液，使透明化成杯1内的液位高度处于液位下限值以上；
(Ⅲ)当液位传感器6检测到透明化成杯1内的液位高度高于液位上限值时，液位上限值为透明化成杯1高度的90％，液位传感器6向控制器4发出反馈信号，控制器4反馈控制调节真空泵3的真空度并停止电池2化成，其中，真空泵3的真空度调节至85kPa，调节透明化成杯1内的液位高度处于液位上限值以下，输出器5输出化成参数、真空泵3的真空度和液位高度。
综上所述，本发明通过设置透明化成杯1，通过观察透明化成杯1内的液位高度，从而调节化成参数和真空泵3的真空度，从而避免透明化成杯1内的电解液流出，并且能够对化成各阶段的产气进行观察，进一步地优化失液及改善化成，具有结构简单和操作方便等特点。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (8)
1.一种改善电池失液量的装置，其特征在于，所述的改善电池失液量的装置包括透明化成杯以及与所述透明化成杯连接的真空泵，化成过程中，所述透明化成杯与电池的注液孔连接，电池中电解液进入透明化成杯，并观察透明化成杯内液位；
所述透明化成杯设置有液位传感器，所述液位传感器用于检测透明化成杯内的液位高度，所述的改善电池失液量的装置还包括与液位传感器电性连接的控制器，所述控制器还分别独立地电性连接所述的电池和真空泵，所述控制器用于接收所述液位传感器发出的反馈信号，并反馈控制真空泵的真空度，以及电池化成参数的调整。
2.根据权利要求1所述的改善电池失液量的装置，其特征在于，所述透明化成杯的材质包括聚四氟乙烯和/或聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的改善电池失液量的装置，其特征在于，所述的改善电池失液量的装置还包括与控制器电性连接的输出器，所述输出器用于输出化成参数、真空泵的真空度和液位高度。
4.一种采用权利要求1-3任一项所述的改善电池失液量的装置对电池进行化成的方法，其特征在于，所述的化成方法包括：
化成过程中，透明化成杯与电池的注液孔连接，对电池进行化成，电池内的电解液进入透明化成杯，通过透明化成杯内液位的高度，调节电池的化成参数以及真空泵的真空度。
5.根据权利要求4所述的化成方法，其特征在于，所述的化成方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)化成过程中，透明化成杯与电池的注液孔连接，对电池进行化成，电池内的电解液进入透明化成杯，液位传感器检测透明化成杯内的液位高度；
(Ⅱ)当液位传感器检测到透明化成杯内的液位高度低于液位下限值时，电池内电解液加入量不足，向电池内注入电解液，使透明化成杯内的液位高度处于液位下限值以上；
(Ⅲ)当液位传感器检测到透明化成杯内的液位高度高于液位上限值时，液位传感器向控制器发出反馈信号，控制器反馈控制电池，减小化成电流或电压，若液位高度仍高于液位上限值，控制器反馈控制真空泵，降低真空泵的真空度并停止化成，调节透明化成杯内的液位高度处于液位上限值以下，输出器输出化成参数、真空泵的真空度和液位高度。
6.根据权利要求5所述的化成方法，其特征在于，所述液位下限值为透明化成杯高度的10～15％。
7.根据权利要求5所述的化成方法，其特征在于，所述液位上限值为透明化成杯高度的85～95％。
8.根据权利要求4所述的化成方法，其特征在于，所述真空泵的真空度调节范围为75～85kPa。
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