CN114069168B - 一种锂电池注液孔结构及其注液方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体公开了一种锂电池注液孔结构及其注液方法，锂电池注液孔结构包括壳体、挡板、密封件和挡片，壳体上设置有第一通孔；挡板设置在壳体靠近电芯的一侧，且挡板和壳体之间形成一容纳腔，挡板上开设有第二通孔，第一通孔和第二通孔同轴设置；密封件内部设置有磁体，密封件用于密封第二通孔；挡片固定设置在壳体上，挡片上设置有至少一个第三通孔，注入电解液时，电解液从第一通孔流入，依次经过第三通孔和第二通孔，并流入电芯内部。其无需胶塞密封，节省了插拔胶塞的工序，而且，便于实现无人自动化生产，对注液后的电池进行封口，电池封口能够自动完成，生产效率高，对化成环境要求低，降低车间维护成本。

Description

一种锂电池注液孔结构及其注液方法

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种锂电池注液孔结构及其注液方法。

背景技术

目前锂电池行业内对于钢壳电芯的注液工序要求较高，锂电池注液生产时，一般用人工注液方式，进行一对一的注液加工，容易出现注液精度低、生产效率低和安全性差等一系列问题。虽然现有技术中也出现了正向注液式和真空倒吸式两种形式的自动电解液注液机，但真空倒吸式注液方式对设备管路的密封性要求较高，密封条件苛刻；而正向注液方式存在注液精度控制难度大的技术问题，现有的注液机，其不具有封口功能，注液后的锂电池需要专门的封口机进行封口，生产效率低。

在化成工艺中，电池在充电时负极容纳Li+会发生膨胀，而且电极之间会产气，加剧电池厚度的膨胀，过度膨胀会导致电极之间相互分离，导致界面形成差，因此需要排出电池内部的气体。

目前，在化成工艺中，对于注液后产气较多的钢壳电芯往往采用插胶塞闭口的方式，这种方式需要额外增加一道插胶塞的工序，同时会浪费胶塞，也有些是采用开口负压的方式，这种方式对环境要求较高，电池需放置在负压环境内。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术存在的不足，提供了一种锂电池注液孔结构，其无需胶塞密封，可以减少胶塞的消耗，同时节省了插拔胶塞的工序，而且，便于实现无人自动化生产，对注液后的电池进行封口，电池封口能够自动完成，生产效率高，该注液孔结构可以使得电池在常规环境下完成化成工艺，及时有效地排出电池内部的气体，避免电极之间相互分离，对化成环境要求低，降低车间维护成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种锂电池注液孔结构，包括壳体、挡板、密封件和挡片，所述壳体上设置有贯穿所述壳体厚度的第一通孔；所述挡板设置在所述壳体靠近电芯的一侧，且所述挡板和所述壳体之间形成一容纳腔，所述挡板上开设有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔同轴设置；所述密封件内部设置有磁体，所述密封件设置在所述容纳腔内，所述密封件用于密封所述第二通孔；所述挡片固定设置在所述壳体上，且所述挡片位于所述壳体和所述密封件之间，所述挡片上设置有至少一个第三通孔，注入电解液时，电解液从所述第一通孔流入，依次经过所述第三通孔和所述第二通孔，并流入电芯内部。

进一步地，还包括密封圈，所述密封圈设置在所述密封件靠近所述电芯的一侧。

进一步地，所述壳体上设置有防爆阀。

进一步地，所述密封件包括第一基体和由所述第一基体向外延伸凸出形成的第二基体，所述第一基体和所述第二基体一体成型。

进一步地，所述密封件呈T字型。

进一步地，所述挡板包括底板和立板，所述底板和所述立板一体成型，所述立板上端面和所述壳体下端面相互抵接。

进一步地，所述立板呈内部中空的圆柱形结构。

本发明的目的之二在于：提供了一种锂电池注液孔结构的注液方法，包括以下步骤：

步骤1：使用针头安装有充电电磁铁的注液装置，将所述针头插入所述第一通孔中；

步骤2：对所述充电电磁铁通入电流，所述充电电磁铁吸起所述密封件，并使所述密封件上端面和所述挡片相抵接，使得所述挡片、所述密封件和所述挡板之间形成一液体流通通道；

步骤3：所述注液装置注入电解液，所述电解液从所述第一通孔流入，并经过所述第三通孔进入所述液体流通通道中，最后经过所述第二通孔流入电芯内部；

步骤4：将所述注液装置从所述第一通孔中移出，所述密封件落回所述第一通孔内；

步骤5：通过驱动装置将所述密封件压合在所述挡板上。

作为本发明所述的一种锂电池注液孔结构的注液方法的一种改进，所述驱动装置包括气缸和压块，所述压块固定安装在所述气缸的输出端，所述压块压紧在所述密封件的上端面。

作为本发明所述的一种锂电池注液孔结构的注液方法的一种改进，所述压块的压紧力为0.1Mpa～0.6Mpa。

本发明的有益效果在于：

1、与常规钢壳电芯注液孔结构相比，本发明提供的一种锂电池注液孔结构无需胶塞密封，可以减少胶塞的消耗，同时节省了插拔胶塞的工序；

2、与常规钢壳电芯注液孔结构相比，本发明提供的一种锂电池注液孔结构便于实现无人自动化生产，对注液后的电池进行封口，电池封口能够自动完成，生产效率高；

3、与常规钢壳电芯注液孔结构相比，本发明提供的一种锂电池注液孔结构可以使得电池在常规环境下完成化成工艺，及时有效地排出电池内部的气体，避免电极之间相互分离，对化成环境要求低，降低车间维护成本。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中的一种锂电池注液孔结构的结构示意图之一；

图2为本发明具体实施方式中的一种锂电池注液孔结构的结构示意图之二；

图3为本发明具体实施方式中的一种锂电池注液孔结构在注入电解液时的示意图；

图4为本发明具体实施方式中的一种锂电池注液孔结构在化成时其内部气体的流通示意图；

图5为本发明具体实施方式中的一种锂电池注液孔结构在焊接时的示意图。

其中：1、壳体；11、第一通孔；2、挡板；21、第二通孔；22、底板；23、立板；3、密封件；31、第一基体；32、第二基体；4、挡片；41、第三通孔；5、磁体；6、密封圈；7、注液装置；8、充电电磁铁；9、电芯；10、压块。

具体实施方式

在申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1～2所示，一种锂电池注液孔结构，包括壳体1、挡板2、密封件3和挡片4，壳体1上设置有贯穿壳体1厚度的第一通孔11；挡板2设置在壳体1靠近电芯9的一侧，且挡板2和壳体1之间形成一容纳腔，挡板2上开设有第二通孔21，第一通孔11和第二通孔21同轴设置；密封件3内部设置有磁体5，密封件3设置在容纳腔内，密封件3用于密封第二通孔21；挡片4固定设置在壳体1上，且挡片4位于壳体1和密封件3之间，挡片4上设置有至少一个第三通孔41，注入电解液时，电解液从第一通孔11流入，依次经过第三通孔41和第二通孔21，并流入电芯9内部。

具体地，壳体1具体尺寸根据所要生产的电芯9型号来确定，同时，还在密封件3靠近挡片4的这一侧设置有密封圈6，通过密封圈6密封，防止电芯9内部的电解液与外部空气接触发生化学反应。

为了确保在电池内部发生热散逸情况时得到适当的缓解，并在短时间内排出大量气体，本具体实施方式提供的锂电池注液孔结构，其在壳体1上设置有防爆阀。

优选地，密封件3呈T字型，密封件3包括第一基体31和由第一基体31向外延伸凸出形成的第二基体32，第一基体31和第二基体32一体成型。这种结构设计，使得第二基体32能够插入第二通孔21内，提高了密封件3对注液孔的密封强度。

优选地，挡板2包括底板22和立板23，底板22和立板23一体成型，立板23上端面和壳体1下端面相互抵接，立板23呈内部中空的圆柱形结构。这种结构设计，能够增强电池壳体1内部的密封性能，防止电池内部的电解液与外部空气接触发生化学反应。

如图3所示，在注入电解液时，其电解液流向如图3中的箭头所示，本具体实施方式提供的锂电池注液孔结构的注液方法，包括以下步骤：

步骤1：使用针头安装有充电电磁铁8的注液装置7，将针头插入第一通孔11中；

步骤2：对充电电磁铁8通入电流，充电电磁铁8吸起密封件3，并使密封件3上端面和挡片4相抵接，使得挡片4、密封件3和挡板2之间形成一液体流通通道；

步骤3：注液装置7注入电解液，电解液从第一通孔11流入，并经过第三通孔41进入液体流通通道中，最后经过第二通孔21流入电芯9内部；

步骤4：将注液装置7从第一通孔11中移出，密封件3落回第一通孔11内。

步骤5：通过驱动装置将密封件3压合在挡板2上。

其中，驱动装置包括气缸和压块10，压块10固定安装在气缸的输出端，压块10压紧在密封件3的上端面。在另一实施方式中，驱动装置包括伺服电机和压块10，通过伺服电机驱动压块10向下移动并压紧在密封件3的上端面上，使得密封件3紧密贴合在挡板2上。

在本具体实施方式中，为了防止挡板2由于压紧力过大出现弯曲变形或与壳体1发生脱落，进而导致注液孔发生形变的问题出现，压块10的压紧力为0.5Mpa。值得一提的是，压块10的压紧力不限于本具体实施方式所列举的0.5Mpa，其还可根据挡板2的厚度以及挡板2和壳体1的连接牢固程度，在0.1Mpa、0.2Mpa、0.3Mpa、0.4Mpa和0.6Mpa中选择符合要求的压紧力值。

在电池化成阶段，电极之间会产生大量气体，产生的气体会给密封件3一定的推力，使其被推上去，然后电池内部的气体经过密封件3被吸起后产生的通道及挡片4上开设的第三通孔41排出电池壳体1，电池内部的气体流通方向如图4中的箭头所示。待气体排出后，密封件3落回原位，同时设置在密封件3下端面的密封圈6与挡板2接触，保证密封性良好，然后使用激光清洗或布条擦拭等方式对密封件3的焊接区域清洗，并使用压块10将密封件3和挡板2压合在一起，通过激光焊接工艺将密封件3焊接在挡板2上。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种锂电池注液孔结构，其特征在于：包括

壳体(1)，所述壳体(1)上设置有贯穿所述壳体(1)厚度的第一通孔(11)；

挡板(2)，所述挡板(2)包括底板(22)和立板(23)，所述底板(22)和所述立板(23)一体成型，所述立板(23)上端面和所述壳体(1)下端面相互抵接；所述挡板(2)设置在所述壳体(1)靠近电芯(9)的一侧，且所述挡板(2)和所述壳体(1)之间形成一容纳腔，所述挡板(2)上开设有第二通孔(21)，所述第一通孔(11)和所述第二通孔(21)同轴设置；

密封件(3)，所述密封件(3)内部设置有磁体(5)，所述密封件(3)设置在所述容纳腔内，所述密封件(3)用于密封所述第二通孔(21)；

挡片(4)，所述挡片(4)固定设置在所述壳体(1)上，且所述挡片(4)位于所述壳体(1)和所述密封件(3)之间，所述挡片(4)上设置有至少一个第三通孔(41)，注入电解液时，通过安装有充电电磁铁(8)的注液装置(7)，提起所述密封件(3)，将电解液从所述第一通孔(11)流入，依次经过所述第三通孔(41)和所述第二通孔(21)，并流入电芯(9)内部。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池注液孔结构，其特征在于：还包括密封圈(6)，所述密封圈(6)设置在所述密封件(3)靠近所述电芯(9)的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池注液孔结构，其特征在于：所述壳体(1)上设置有防爆阀。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池注液孔结构，其特征在于：所述密封件(3)包括第一基体(31)和由所述第一基体(31)向外延伸凸出形成的第二基体(32)，所述第一基体(31)和所述第二基体(32)一体成型。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池注液孔结构，其特征在于：所述密封件(3)呈T字型。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池注液孔结构，其特征在于：所述立板(23)呈内部中空的圆柱形结构。

7.一种如权利要求1～6任意一项所述的锂电池注液孔结构的注液方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：使用针头安装有充电电磁铁(8)的注液装置(7)，将所述针头插入所述第一通孔(11)中；步骤2：对所述充电电磁铁(8)通入电流，所述充电电磁铁(8)吸起所述密封件(3)，并使所述密封件(3)上端面和所述挡片(4)相抵接，使得所述挡片(4)、所述密封件(3)和所述挡板(2)之间形成一液体流通通道；步骤3：所述注液装置(7)注入电解液，所述电解液从所述第一通孔(11)流入，并经过所述第三通孔(41)进入所述液体流通通道中，最后经过所述第二通孔(21)流入电芯(9)内部；步骤4：将所述注液装置(7)从所述第一通孔(11)中移出，所述密封件(3)落回所述第一通孔(11)内；步骤5：通过驱动装置将所述密封件(3)压合在所述挡板(2)上。

8.根据权利要求7所述的注液方法，其特征在于：所述驱动装置包括气缸和压块(10)，所述压块(10)固定安装在所述气缸的输出端，所述压块(10)压紧在所述密封件(3)的上端面。

9.根据权利要求8所述的注液方法，其特征在于：所述压块(10)的压紧力为0.1Mpa～0.6Mpa。