CN114204233A - 采用多边形双孔注液方式的锂离子电池注液方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用多边形双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：在电池盖上设置排气孔和注液孔，所述排气孔与抽真空装置密封连接，注液孔与电解液罐密封连接，构成双孔连通的真空负压式电解液注液通道，在注液过程中调节真空值，使电池始终保持稳定负压的注液方法。有益效果：本发明采用多边形进液孔可有效打破电解液的表面张力，解决电解液难以注入及浸润的问题；排气孔作为真空孔，可以保证在注液过程时，电池中始终保持稳定负压，使注液效率显著提高。该方法要求条件简单，重复性好，适用范围广泛，可控性高，操作简单；该方法可根据不同的电池设定可调节的真空值，以保证注液稳定快速。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种采用多边形双孔注液方式的锂离子电池注液方法。
背景技术
近年来，随着人们对用电设备持续时长及续航里程要求的不断提高。消费类电子产品、新能源汽车及储能系统等领域对电池能量密度的要求逐步提高。目前，动力电池方面，磷酸铁锂电池能量密度160Wh/kg左右，三元材料达220-260Wh/kg。而相应的正极活性材料未发生较大变化，这就使得人们解决问题的方法为尽可能的减少、降薄辅料和尽可能的增加主料量。
为了减少、减薄辅料，目前铜、铝箔及隔膜都已达到设备及安全极限。因此，人们通过不断增加正负极活性物质的碾压密度来提升单体电芯的能量密度。这样就造成了电池电解液的注入越来越困难。另外，由于电解液的表面张力较大使得电解液的浸润也非常困难。
公开(公告)号为CN203013843U的专利文献公开了一种锂离子电池注液装置，包括用于固定电池的电池定位机构以及用于向电池中注入液体的注入机构，所述注入机构位于电池定位机构上方。公开(公告)号为CN209001014U的专利文献公开了一种锂离子电池注液工装，包括用于置放电池的托盘，所述的托盘的侧边向上垂直延伸有导套，所述的导套内设置有弹簧，弹簧的上端连接有导杆，所述的导杆的上方布置有下托板，所述的下托板的板面的外圈部分开设有第一通孔与导杆的上端连接，所述的下托板上固定放置有注液杯，所述的下托板的板面还开设有与注液杯的下端出液口对应的第二通孔，所述的托盘与下托板之间设置有锁紧机构。上述装置是从外部注液工装角度出发的；公开(公告)号为CN207441849U的专利文献公开了一种锂离子电池注液孔，包括圆柱孔，其特征在于：所述的圆柱孔顶部开设有圆台槽；所述圆柱孔顶面与圆台槽下底面共面，圆台槽下底面直径大于圆柱孔的顶面直径；所述圆台槽的母线与下底面的夹角为70°-80°，圆台槽的高度为0.5mm-1mm；所述圆柱孔与圆台槽轴线共线，垂直贯穿盖板；公开(公告)号为CN103606640B的专利文献公开了一种锂离子电池注液机，特征在于：所述锂离子电池注液机包括第一传送机构、前真空过度仓、第二传送机构、真空箱、多组排式注液头、第三传送机构及后真空过度仓；所述第一传送机构包括第一进料端及第二进料端并用于将锂离子电池从所述第一进料端传送至所述第二进料端；所述前真空过度仓设置于所述第二进料端，所述前真空过度仓采用一出一进的方式逐个通过锂离子电池；所述第二传送机构包括第一连接端及第二连接端，所述真空箱设置于所述第二传送机构上并形成真空环境，所述多组排式注液头等间距设置于所述真空箱的顶壁上并与所述第二传送机构相对；所述第三传送机构包括第一出料端及第二出料端并用于将锂离子电池从所述第一出料端传送至所述第二出料端；所述后真空过度仓设置于所述第一出料端，所述后真空过度仓采用一出一进的方式逐个通过锂离子电池；所述前真空过度仓及所述后真空过度仓与所述真空箱连通，锂离子电池从第一传送机构进入前真空过度仓，再经前真空过度仓出来后到达第一连接端，所述多组排式注液头在所述第二传送机构将锂离子电池从第一连接端传向第二连接端的过程中分多次对锂离子电池进行注液，锂离子电池到达第二连接端后进入后真空过度仓，再经后真空过度仓出来后到达第三传送机构，由第三传送机构从所述第一出料端传送至第二出料端。上述专利文献从电池注液孔或注液设备角度出发。虽然现有技术都能或多或少的提升注液效率，但是对于大规模生产的连续性，注液工序仍是瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，采用双孔注液方式，将两个注液孔中的一个孔作为真空孔，可以保证在注液过程中电池始终保持稳定负压，使注液效率显著提高；同时又能有效地解决电解液表面张力大，难以注入及浸润的问题。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：在电池盖上设置排气孔和注液孔，所述排气孔与抽真空装置密封连接，注液孔与电解液罐密封连接，构成双孔连通的真空负压式电解液注液通道，在注液过程中调节真空值，使电池始终保持稳定负压的注液方法。
所述注液方法的具体步骤如下：
一、在电池盖上靠近正极柱侧加工注液孔，靠近负极柱侧加工排气孔，并将电池封口；
二、注液时，将电池侧躺，保证排气孔在上面，注液孔在下面；
三、注液时，将注液孔通过进液管和注液阀门与电解液罐连接，排气孔通过真空管道和真空阀门连接抽真空装置；
四、将计量好的电解液加入到电解液罐内，打开注液阀门及真空阀门，即可快速将电解液注入到电池中。
所述注液孔包括大圆孔和底孔构成形状呈阶梯圆台通孔结构，所述底孔形状呈减少电解液表面张力的多边形，所述多边形为3-6边形。
所述大圆孔直径小于电池盖宽度，所述大圆孔直径大于底孔外接圆直径0.5mm。
所述排气孔包括大圆孔和小圆孔构成形状呈阶梯圆台通孔结构。
所述步骤三注液口通过进液密封头与进液管、注液阀门和电解液罐连接，排气孔通过排气密封头与真空管道、真空阀门和抽真空装置连接。
所述进液密封头形状呈半圆球体，所述进液密封头中央设有进液小孔，所述进液小孔为与注液孔多边形底孔匹配的多边形小孔，半圆球体为与注液孔上部大圆孔贴合紧密压紧变形的弹性体。
所述排气密封头形状呈半圆球体，半圆球体中央设有通气小孔，半圆球体为与排气孔上部大圆孔贴合紧密压紧变形的弹性体。
有益效果：与现有技术先比，本发明采用多边形进液孔可有效打破电解液的表面张力，解决电解液难以注入及浸润的问题；排气孔作为真空孔，可以保证在注液过程时，电池中始终保持稳定负压，使注液效率显著提高。该方法要求条件简单，重复性好，适用范围广泛，可控性高，操作简单；该方法可根据不同的电池设定可调节的真空值，以保证注液稳定快速。
附图说明
图1是电池盖的结构剖视图；
图2是电池盖的俯视图；
图3是进液密封头的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是排气密封头的结构示意图；
图6是实施例的注液装置连接示意图。
图中：1、负极柱，2、排气孔，2-1、大圆孔2-1，2-2、小圆孔，3、防爆阀，4、注液孔，4-1、大圆孔，4-2、底孔，5、正极柱，6、电池盖，7、进液管，8、注液阀门，9、电解液罐，10、真空管道，11、真空阀门，12、抽真空装置，12-1、缓冲罐，13、电池，14、进液密封头，14-1、进液小孔，15、排气密封头，15-1、通气小孔。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
详见附图，本发明提供了一种采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，在电池盖上设置排气孔和注液孔，所述排气孔与抽真空装置密封连接，注液孔与电解液罐密封连接，构成双孔连通的真空负压式电解液注液通道，在注液过程中调节真空值，使电池始终保持稳定负压的注液方法。
所述注液方法的具体步骤如下：
一、在电池盖6上靠近正极柱5侧加工注液孔4，靠近负极柱1侧加工排气孔2，并将电池封口，电池盖上设有防爆阀3；
二、注液时，将电池13侧躺，保证排气孔在上面，注液孔在下面；
三、注液时，将注液孔通过进液管7和注液阀门8与电解液罐9连接，排气孔通过真空管道10和真空阀门11连接抽真空装置12；
四、将计量好的电解液加入到电解液罐内，调节抽真空装置的真空度，打开注液阀门及真空阀门，即可快速将电解液注入到电池中。
进一步，所述注液孔包括大圆孔4-1和底孔4-2构成形状呈阶梯圆台通孔结构，所述底孔呈减少电解液表面张力的多边形，所述多边形为3-6边形，边数越多越接近于圆形。本实施例采用五边形底孔。所述大圆孔直径小于电池盖宽度，所述大圆孔直径大于底孔外接圆直径0.5mm。注液孔大圆孔直径由顶盖宽度决定，通常为4-9mm。注液孔阶梯圆台通孔结构呈凹台形状，电池盖上表面为圆柱形凹坑，电池盖下表面处为多边形底孔。所述排气孔包括大圆孔2-1和小圆孔2-2构成形状呈阶梯圆台通孔结构。
进一步，所述步骤三注液孔通过进液密封头14与进液管、注液阀门和电解液罐连接，排气孔通过排气密封头15与真空管道、真空阀门和抽真空装置连接。所述进液密封头形状呈半圆球体，半圆球体中央设有进液小孔14-1，进液小孔为与注液孔多边形底孔匹配的多边形小孔，所述半圆球体为与注液孔上部大圆孔贴合紧密压紧变形的弹性体。所述排气密封头15形状呈半圆球体，半圆球体中央设有通气小孔15-1，所述半圆球体为与排气孔上部大圆孔贴合紧密压紧变形的弹性体，圆柱体与排气孔扣合后，其中央的通气小孔15-1与排气孔的小圆孔相通。
实施例
(1)详见附图1、2，设计并加工71173207型号电池顶盖，靠正极柱侧加工一个多边形注液孔，注液孔为阶梯圆台通孔结构呈凹台形状,凹台结构的大圆孔为孔径12mm的圆形通孔，底孔为7mm直径圆的内接正五边形；在靠近负极柱侧加工一个圆形排气孔，排气孔包括大圆孔和小圆孔为形状呈阶梯圆台通孔结构，排气孔大圆孔的孔径为12mm的圆形，小圆孔为直径7mm的圆形；
(2)按照常规流程将电池加工到注液前的状态；
(3)详见附图3、4，加工半圆球体的进液密封头，其球头直径为16mm，并加工中央的内接正五边形的进液小孔14-1，外接圆直径7mm，半圆球体直径为16mm，半圆球体为与注液孔上部大圆孔贴合紧密压紧变形的弹性体；
加工半圆球体的排气密封头：中央加工通气小孔15-1，所述半圆球体为与排气孔上部大圆孔贴合紧密压紧变形的弹性体。
(4)进液密封头与进液管仍采用目前注液工艺的连接方式，再逐次外接注液阀门8与电解液罐9；注液前压实在注液孔上，严密对接；排气密封头采用与注液工艺相同的连接方式与真空管道连接，再逐次外接真空阀门和抽真空装置；
(5)注液时，先打开真空泵，当达到-80KPa时，关闭真空泵；打开注液工装进行注液。电池无浮液后，关闭注液口。循环操作，直至注入900g电解液。
该方法仍采用单只电池注液工艺流程，仅对注液方法做了改进。
上述参照实施例对该一种采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种采用多边形双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：在电池盖上设置排气孔和注液孔，所述排气孔与抽真空装置密封连接，注液孔与电解液罐密封连接，构成双孔连通的真空负压式电解液注液通道，在注液过程中调节真空值，使电池始终保持稳定负压的注液方法。
2.根据权利要求1所述的采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：所述注液方法的具体步骤如下：
一、在电池盖上靠近正极柱侧加工注液孔，靠近负极柱侧加工排气孔，并将电池封口；
二、注液时，将电池侧躺，保证排气孔在上面，注液孔在下面；
三、注液时，将注液孔通过进液管和注液阀门与电解液罐连接，排气孔通过真空管道和真空阀门连接抽真空装置；
四、将计量好的电解液加入到电解液罐内，打开注液阀门及真空阀门，即可快速将电解液注入到电池中。
3.根据权利要求1或2所述的采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：所述注液孔包括大圆孔和底孔构成形状呈阶梯圆台通孔结构，所述底孔形状呈减少电解液表面张力的多边形，所述多边形为3-6边形。
4.根据权利要求3所述的采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：所述大圆孔直径小于电池盖宽度，所述大圆孔直径大于底孔外接圆直径0.5mm。
5.根据权利要求1或2所述的采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：所述排气孔包括大圆孔和小圆孔构成形状呈阶梯圆台通孔结构。
6.根据权利要求2所述的采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：所述步骤三注液口通过进液密封头与进液管、注液阀门和电解液罐连接，排气孔通过排气密封头与真空管道、真空阀门和抽真空装置连接。
7.根据权利要求6所述的采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：所述进液密封头形状呈半圆球体，所述进液密封头中央设有进液小孔，进液小孔为与注液孔多边形底孔匹配的多边形小孔，半圆球体为与注液孔上部大圆孔贴合紧密压紧变形的弹性体。
8.根据权利要求6所述的采用双孔注液方式的锂离子电池注液方法，其特征是：所述排气密封头形状呈半圆球体，半圆球体中央设有通气小孔，半圆球体为与排气孔上部大圆孔贴合紧密压紧变形的弹性体。
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| CN116154426A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-05-23 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 端盖组件、储能装置和用电设备 |
| CN116154426B (zh) * | 2023-03-30 | 2024-07-23 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 端盖组件、储能装置和用电设备 |
| WO2024198637A1 (zh) * | 2023-03-30 | 2024-10-03 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 端盖组件、储能装置和用电设备 |
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