CN113555651A - 一种腔体式注液含浸设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腔体式注液含浸设备，其包括：上腔装置，其包括上腔体、升降增压机构和气压循环接口；上腔体连接在升降增压机构上；气压循环接口与上腔体连通，气压循环接口与真空高压循环系统连接；下腔装置，其包括下腔体及设于下腔体内的托盘，托盘包括用于承载若干柱状电池的下托盘和用于承载若干装有电解液的套杯的上托盘，上托盘与下托盘相对设置以使得套杯的排液口对准柱状电池的注液口。本发明不仅大幅缩短了注液吸收时间，解决现有技术电芯电解液吸收慢的问题，跟常规不加压的工艺比较，吸收效率可以提升20％以上；还提高了生产效率，同时很好的保证了电池批间的一致性。

Description

一种腔体式注液含浸设备

技术领域

本发明涉及含浸技术领域，尤其涉及一种腔体式注液含浸设备。

背景技术

随着锂离子电池在各领域的应用日益广泛，尤其是在电动汽车、新能源、军事等领域逐步推广，各国以及大企业纷纷加大研发力度，与此同时，石墨烯、纳米材料等先进材料制备技术不断完善，与锂离子电池研发加速融合，锂离子电池产业创新速度加快，各种产品相继问世并投放市场，锂离子电池产业发展趋势越来越好。

现有锂离子电池的生产流程为钉卷、烘烤、含浸电解液、组立、化成、老化、检测等工艺步骤。在含浸电解液的工序中，一般采用注液完成后，需要进行电池真空高压静置工序，由于电池在自然条件下吸收电解液慢甚至难以吸收电解液，吸收时间超长，而且批间不同电池的含浸效果不同，同一含浸时间浸润效果不一，容易造成电池批间一致性差，影响电池的质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种腔体式注液含浸设备，柱状电池注液后进行含浸时，本腔体式注液含浸设备先将上腔下腔对合后，增压让腔体完全密封，然后腔体内真空高压交替进行以促进电芯对电解液从吸收，期间高压可达0.6MPa以上，静置到工艺时间后释放高压取出柱状电池，如此设计，不仅大幅缩短了注液吸收时间，解决现有技术电芯电解液吸收慢的问题，跟常规不加压的工艺比较，吸收效率可以提升20％以上；还提高了生产效率，同时很好的保证了电池批间的一致性，也解决了现有设备不足之处，降低了企业成本。

为达到上述目的，本发明采用了如下所述的技术方案：

一种腔体式注液含浸设备，其包括：

上腔装置，其包括上腔体、升降增压机构和气压循环接口；所述上腔体连接在所述升降增压机构上；所述气压循环接口与所述上腔体连通，所述气压循环接口与真空高压循环系统连接；

下腔装置，其包括下腔体及设于所述下腔体内的托盘，所述托盘包括用于承载若干柱状电池的下托盘和用于承载若干装有电解液的套杯的上托盘，所述上托盘与下托盘相对设置以使得所述套杯的排液口对准所述柱状电池的注液口。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述上托盘包括托架，所述托架可拆卸连接在所述下腔体；所述托架上设置有若干个具有承载台的承载杯孔，所述套杯的下部设置有定位环，所述定位环与所述承载杯孔相配合用以承载所述套杯。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述上托盘还包括至少一加固盘，每一所述加固盘连接在所述托架上；每一所述加固盘上开设有若干通孔，每一所述通孔下还设置有缓冲弹簧，其套设在所述套杯上，另一端抵接到所述定位环上。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述下腔体内侧上部设置有固定板，所述固定板上设置有承载柱，所述托架设置有对位孔，便于通过所述对位孔置于所述承载柱上以预定位所述托架。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述上托盘通过卡钩机构可拆卸连接在所述下腔体。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述卡钩机构包括卡钩和卡位，所述卡钩转动连接在所述固定板上，所述卡位设置在所述托架上。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述下托盘包括至少一底盘，每一所述底盘上设置有多个承载孔，每一所述承载孔用于承载一所述柱状电池。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述承载孔内设置有卡紧套。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述下托盘还包括设置在所述底盘上的卡紧板，所述卡紧板上开设有卡紧孔，所述卡紧孔与所述柱状电池的外径相匹配。

作为本发明提供的所述的腔体式注液含浸设备的一种优选实施方式，所述腔体式注液含浸设备还包括底座，所述上腔体装置通过多个滑动导向柱设置在所述底座上。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的腔体式注液含浸设备，可用于柱状电池的电解液含浸。具体地，柱状电池注液含浸时，本腔体式注液含浸设备先将上腔下腔对合后，增压让腔体完全密封，然后腔体内真空高压交替进行以促进电芯对电解液从吸收，期间高压可达0.6MPa以上，静置到工艺时间后释放高压取出柱状电池，如此设计，不仅大幅缩短了注液吸收时间，解决现有技术电芯电解液吸收慢的问题，跟常规不加压的工艺比较，吸收效率可以提升20％以上；还提高了生产效率，同时很好的保证了电池批间的一致性，也解决了现有设备不足之处，降低了企业成本。

附图说明

图1为本发明腔体式注液含浸设备的结构示意图；

图2为本发明腔体式注液含浸设备隐藏下腔装置后的结构示意图；

图3为本发明下腔装置的结构示意图；

图4为本发明下腔装置中上托盘的结构示意图；

图5为本发明下腔装置中下托盘的结构示意图，其中下托盘图示右下角局部分解示出；

图6为图5中A处的放大示意图；

图7为本发明下腔装置中下托盘和下腔体的结构示意图；

图8为本发明下腔装置的剖视立体图，图中右侧隐藏套杯和柱状电池；

图9为图8的右侧局部放大示意图。

图中，

上腔装置1、上腔体11、升降增压机构12、气压循环接口13；

下腔装置2、下腔体21、固定板211、承载柱2111、卡钩2112、复位弹簧2113、导向定位杆212、上托盘22、托架221、承载杯孔2211、承载台2212、定位孔2213、对位孔2214、卡位2215、加固盘222、通孔2221、定位柱2222、缓冲弹簧223、下托盘23、底盘231、承载孔2311、卡紧套2312、卡紧板232、卡紧孔2321、连接板233；

套杯3、定位环31、排液口32；

柱状电池4、注液口41；

底座5、滑动导向柱51。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1-9，本发明提供了一种腔体式注液含浸设备，其主要应用于柱状电池4的电芯含浸，其中所述柱状电池4的注液口41偏心设置。

具体地，所述腔体式注液含浸设备包括：

上腔装置1，其包括上腔体11、升降增压机构12和气压循环接口13；所述上腔体11连接在所述升降增压机构12，所述升降增压机构12不仅用于带动所述上腔体11升降运动以靠近或远离下腔体21，而且还用于当所述上腔体11和下腔体21对位盖盒后进一步增压实现上腔体11和下腔体21的完全密封；所述气压循环接口13与所述上腔体11连通，所述气压循环接口13与外部的真空高压循环系统连接，用以通过所述循环系统对所述腔体进行真空高压交替循环，即通过所述腔体内环境的真空和高压切换有效促进电芯对电解液的吸收；

下腔装置2，其包括下腔体21及非固定连接于所述下腔体21内的托盘，即所述托盘可相对所述下腔体21取放，便于更换不同规格柱状电池4，仅需更换托盘即能够适用多种规格的柱状电池4，提高了设备的通用性，大大的降低了成本。具体地，所述托盘包括用于承载若干柱状电池4的下托盘23和用于承载若干装有电解液的套杯3的上托盘22，所述上托盘22与下托盘23之间可拆卸连接在一起或相对应设置。当所述上托盘22与下托盘23连接后，所述套杯3的排液口32对准所述柱状电池4的注液口41。

所述上托盘22包括托架221，所述托架221可拆卸连接在所述下腔体21；所述托架221上设置有若干个具有承载台2212的承载杯孔2211，所述套杯3的下部设置有定位环31，所述套杯3置于所述托架221时，将所述套杯3的所述定位环31抵接在所述承载台2212上，用以承载所述套杯3。所述上托盘22还包括至少一加固盘222，每一所述加固盘222连接在所述托架221上；每一所述加固盘222上开设有若干通孔2221，便于每一所述套杯3穿过通孔2221；具体地，每一所述通孔2221下还设置有缓冲弹簧223，其套设在所述套杯3上，另一端抵接到所述定位环31上。当所述上腔体11和下腔体21对位盖合后进行增压密封时，所述缓冲弹簧223用于缓冲增压的压力以保护所述套杯3，同时也是为了弥补电池4高度上面的偏差以适配更多不同高度的柱状电池4，如此能够保证所述套杯3的排液口32有效进入到所述柱状电池4的注液孔内，提高注液精度和注液效果，也避免当排液口32悬空在所述注液口41上方且真空高压交替循环过程容易造成注液不可控和一致性差的问题。

进一步地，所述加固盘222还通过定位柱2222装配入所述托架221上的定位孔2213，便于预定位所述加固盘222于所述托架221上然后安装所述加固盘222于所述托架221上。

为了预定位所述上托盘22，所述下腔体21内侧上部设置有固定板211，所述固定板211上设置有承载柱2111，对应地，所述托架221设置有对位孔2214，便于通过所述对位孔2214置于所述承载柱2111上以预定位所述托架221。进一步地，所述上托盘22通过卡钩机构可拆卸连接在所述下腔体21上，需要说明的是，本发明对于所述上托盘22与所述下腔体21之间的可拆卸连接结构并没有特别的限定，满足固定及拆卸所述上托盘22即可。具体实现时，所述卡钩机构包括卡钩2112和卡位2215，所述卡钩2112通过转动轴转动连接在所述固定板211上，所述卡位2215设置在所述托架221上，便于所述卡钩2112相对所述固定板211上转动而卡入所述卡位2215或脱离所述卡位2215。进一步地，所述卡钩2112远离所述卡位2215的一侧连接有复位弹簧2113，其另一端与所述固定板211连接，当所述卡钩2112未卡入所述卡位2215时，所述复位弹簧2113拉住所述卡钩2112，通过转动轴和杠杆原理，所述卡钩2112靠近所述卡位2215的一侧始终远离所述卡位2215，即不影响所述上托盘22的组装。

所述下托盘23包括至少一底盘231，每一所述底盘231上设置有多个承载孔2311，每一所述承载孔2311用于承载一所述柱状电池4。由于所述柱状电池4的注液口41是偏心设置，而在增压密封以及真空高压循环过程中，所述柱状电池4发生轻微移位就存在所述套杯3的排液口32与所述注液口41错位的问题，造成含浸失败。为了避免装好的所述柱状电池4在注液含浸时出现转动，造成所述套杯3的排液口32与所述柱状电池4的注液口41出现错位的问题，所述承载孔2311内设置有卡紧套2312，以防止装入后的所述柱状电池4转动，以保证所述排液口32与注液口41的对准。更进一步地，所述下托盘23还包括设置在所述底盘231上的卡紧板232，所述卡紧板232上开设有卡紧孔2321，所述卡紧孔2321与所述柱状电池4的外径相匹配，以通过卡紧孔2321进一步卡紧所述柱状电池4，进一步保证所述排液口32与注液口41的对准精度。

进一步地，所述下托盘23还包括连接板233，所述连接板233上开设有穿孔，便于穿过所述柱状电池4，所述连接板233置于所述底盘231上时，所述穿孔穿过所述柱状电池4以避让所述柱状电池4。当采用多个底盘231承载批量的所述柱状电池4，可通过所述连接板233设于至少两个所述底盘231上，以防止所述底盘231之间相互移动影响所述排液口32和注液口41的对准。

所述腔体式注液含浸设备还包括底座5，所述上腔体11装置通过多个滑动导向柱51设置在所述底座5上。进一步地，所述上腔体11通过连接件套设在所述滑动导向柱51上，便于所述升降增压机构驱动所述上腔体11沿所述滑动导向柱51上下移动。

为了进一步提高所述上腔体11与下腔体21的对位精度，所述下腔体21顶部还设置了导向定位杆212，对应地，所述上腔体11设置了导向定位槽，所述上腔体11和下腔体21对位时，所述导向定位杆212嵌入所述导向定位槽，还保证后续增压以及腔体内气压循环时，所述上腔体11和下腔体21也不出现移位错位。

当需要注液含浸时，将装载有若干所述柱状电池4的下托盘23置于所述下腔体21内，然后将所述上托盘22通过所述对位孔2214预定位于所述承载柱2111上，接着通过所述卡钩机构固定所述上托盘22于所述下腔体21上；然后将所需电解液注入到每一所述套杯3内，用以缓存所述电解液，使得所述电解液在后续的真空高压循环过程中逐步注入到所述柱状电池4内；接下来，将注入好电解液的所述下腔体21移至所述底座5上且所述下腔体21下方，然后对位好所述上腔体11和下腔体21，所述升降增压机构12驱动所述上腔体11沿所述滑动导向柱51下移直至所述上腔体11与下腔体21对位盖合，所述升降增压机构12进一步增压以让所述腔体完全密封；最后，真空高压循环系统通过气压循环接口13使得所述腔体处于真空高压交替的环境，真空保压时间和高压保压时间，以及交替次数可根据实际需要进行设定，达到预设条件后泄压后，移出所述下腔体21，取出柱状电池4即可。

需要说明的是，所述升降增压机构优选为增压缸双行程的驱动机构，第一段行程跟气缸类似作用，用于将所述上腔体下行至与所述下腔体对位盖合，第二段行程实现增压，通过增压使得已对位盖合的所述上腔体和下腔体进一步完全密封。

本发明提供的腔体式注液含浸设备，可用于柱状电池4的电解液含浸。具体地，柱状电池4注液含浸时，本腔体式注液含浸设备先将上腔下腔对合后，增压让腔体完全密封，然后腔体内真空高压交替进行以促进电芯对电解液从吸收，期间高压可达0.6MPa以上，静置到工艺时间后释放高压取出柱状电池4；再者，本发明的腔体式注液含浸设备并非如现有含浸设备是先将电解液注入到柱状电池4后再置于高压下静置以让电芯吸附电解液，而是将电解液的注入和含浸吸附同步进行，电解液先注入到套杯3内，进行真空高压循环含浸过程之前，所述电解液还有大部分在套杯3内，如此在进行真空高压循环含浸过程时，通过真空高压循环使电解液在电池内外压差的环境中注入，所述电解液逐步注入到柱状电池4内，类似少量多次注液电芯少量多次吸附电解液，使得电芯吸附电解液更加有效；如此设计，不仅大幅缩短了注液吸收时间，解决现有技术电芯电解液吸收慢的问题，跟常规仅有真空但不加压的工艺比较，吸收效率可以提升20％以上；一致性方面，对注液精度的提升可以从±1％提升到±0.5％；本发明腔体式注液含浸设备能够批量注液含浸，可实现自动化生产、性能稳定，结构简单，还提高了生产效率，同时很好的保证了电池4批间的一致性，也解决了现有设备电解液吸收慢的缺点，降低了企业成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种腔体式注液含浸设备，其特征在于，其包括：

上腔装置，其包括上腔体、升降增压机构和气压循环接口；所述上腔体连接在所述升降增压机构上；所述气压循环接口与所述上腔体连通，所述气压循环接口与真空高压循环系统连接；

下腔装置，其包括下腔体及设于所述下腔体内的托盘，所述托盘包括用于承载若干柱状电池的下托盘和用于承载若干装有电解液的套杯的上托盘，所述上托盘与下托盘相对设置以使得所述套杯的排液口对准所述柱状电池的注液口。

2.根据权利要求1所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述上托盘包括托架，所述托架可拆卸连接在所述下腔体；所述托架上设置有若干个具有承载台的承载杯孔，所述套杯的下部设置有定位环，所述定位环与所述承载杯孔相配合用以承载所述套杯。

3.根据权利要求2所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述上托盘还包括至少一加固盘，每一所述加固盘连接在所述托架上；每一所述加固盘上开设有若干通孔，每一所述通孔下还设置有缓冲弹簧，其套设在所述套杯上，另一端抵接到所述定位环上。

4.根据权利要求2所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述下腔体内侧上部设置有固定板，所述固定板上设置有承载柱，所述托架设置有对位孔，便于通过所述对位孔置于所述承载柱上以预定位所述托架。

5.根据权利要求1所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述上托盘通过卡钩机构可拆卸连接在所述下腔体。

6.根据权利要求5所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述卡钩机构包括卡钩和卡位，所述卡钩转动连接在所述固定板上，所述卡位设置在所述托架上。

7.根据权利要求1所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述下托盘包括至少一底盘，每一所述底盘上设置有多个承载孔，每一所述承载孔用于承载一所述柱状电池。

8.根据权利要求7所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述承载孔内设置有卡紧套。

9.根据权利要求8所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述下托盘还包括设置在所述底盘上的卡紧板，所述卡紧板上开设有卡紧孔，所述卡紧孔与所述柱状电池的外径相匹配。

10.根据权利要求1所述的腔体式注液含浸设备，其特征在于，所述腔体式注液含浸设备还包括底座，所述上腔体装置通过多个滑动导向柱设置在所述底座上。

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