CN114221041A - 用于软包锂离子电池电解液浸润的装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于软包锂离子电池电解液浸润的装置及工艺，该装置包括装料带；具有梯度温度变化的两个加热板，两个所述加热板分别与所述装料带的相对两侧边连接；其中，两个所述加热板作相向运动或相背运动，以使两个所述加热板之间的所述装料带形成可变形的装料空间；相对于现有技术中的空气传热的方式，有效提高热传递效率和热传递速度，使得软包锂离子电池的中心温度快速达标，大幅度降低电池高温静置时间，极大地提升了软包锂离子电池的产能，同时还能够让更多的电解液进入到电芯中，提升电池的保液量。

Description

用于软包锂离子电池电解液浸润的装置及工艺
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种用于软包锂离子电池电解液浸润的装置及工艺。
背景技术
新能源汽车市场的发展，带来了锂离子动力电池的旺盛需求，同时也带来了激烈的行业及产品竞争。其中，软包锂离子电池在注入电解液封口后，需要在高温环境下静置，对加热电池和电解液，降低电解液黏度，让电解液浸润到电池极片和隔膜当中。
然而，由于该过程是使用空气传导加热，加热速度和效果都较低，所以要让电池中心温度达标，高温静置的时间比较长，通常需要1～2天，严重影响生产的速度，降低软包锂离子电池的产能。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于软包锂离子电池电解液浸润的装置及工艺，旨在解决现有技术中的软包锂离子电池的电解液浸润速度慢的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案有：
本发明提供一种用于软包锂离子电池电解液浸润的装置，包括：装料带；具有梯度温度变化的两个加热板，两个所述加热板分别与所述装料带的相对两侧边连接；其中，两个所述加热板作相向运动或相背运动，以使两个所述加热板之间的所述装料带形成可变形的装料空间。
本发明创新地借助两个加热板与软包锂离子电池进行接触，相对于现有技术中的空气传热的方式，有效提高热传递效率和热传递速度，使得软包锂离子电池的中心温度快速达标，大幅度降低电池高温静置时间，极大地提升了软包锂离子电池的产能，同时还能够让更多的电解液进入到电芯中，提升电池的保液量；而且，本发明通过装料带形成可变形的装料空间，利用所述装料带的可变形特性，以便装载不同规格的软包锂离子电池，而且在加压加热时，该装料带还能够起到缓冲作用，不影响电池的外观形貌。
在一种优选实施例中，该装置还包括：两个驱动机构，两个所述驱动机构分别与其所对应的两个所述加热板驱动连接，以使两个所述加热板作相向运动或相背运动。
在一种优选实施例中，两个所述加热板内均设有热流通道，所述热流通道具有热流进口和热流出口；所述热流通道沿所述加热板的延伸方向环形铺设。
在一种优选实施例中，所述加热板朝向所述装料空间的一侧与所述热流通道之间的距离为传热距离，所述传热距离为4～6mm。
在一种优选实施例中，所述热流进口和所述热流出口与气体供给机构或液体供给机构连接。
在一种优选实施例中，两个所述加热板内均设有电发热组件，所述电发热组件沿所述加热板的延伸方向铺设。
在一种优选实施例中，所述加热板上还设有压力传感器和温度传感器，所述温度传感器位于所述加热板的中间，所述压力传感器位于所述加热板的上、下两端。
本发明还提供一种用于软包锂离子电池电解液浸润的工艺，其包括：
S10：往装料空间中放入软包锂离子电池；
S20：两个加热板作相向运动，并在温度T1的条件下以压力F1夹持所述软包锂离子电池，并在温度传感器温度稳定并持续夹持时间t1后，执行S30；
S30：两个所述加热板按照压力梯度和温度梯度继续对所述软包锂离子电池进行夹持，直至达到压力Fn和温度Tn后结束；
S40：两个所述加热板作相背运动，取出所述软包锂离子电池。
在一种优选实施例中，所述压力梯度F1、F2、···、Fn为压力由大到小的梯度变化；所述温度梯度T1、T2、···、Tn为温度由低到高的梯度变化；其中，所述压力梯度与所述温度梯度一一对应。
在一种优选实施例中，所述S30具体为：两个所述加热板以压力F2对所述软包锂离子电池进行夹持，在温度传感器温度稳定在温度T2并持续夹持时间t1，根据所述压力梯度和所述温度梯度进行夹持，直至达到压力Fn和温度Tn后结束。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是用于软包锂离子电池电解液浸润的装置的示意图；
图2是加热板的示意图。
具体实施方式
为了更好地阐述本发明，下面参照附图对本发明作进一步的详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。
在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。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。
此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
结合图1至图2所示，本发明提供一种用于软包锂离子电池600电解液浸润的装置，包括：装料带100；具有梯度温度变化的两个加热板200，两个所述加热板200分别与所述装料带100的相对两侧边连接；其中，两个所述加热板200作相向运动或相背运动，以使两个所述加热板200之间的所述装料带100形成可变形的装料空间。
本发明创新地借助两个加热板200与软包锂离子电池600进行接触，相对于现有技术中的空气传热的方式，有效提高热传递效率和热传递速度，使得软包锂离子电池600的中心温度快速达标，大幅度降低电池高温静置时间，极大地提升了软包锂离子电池600的产能，同时还能够让更多的电解液进入到电芯中，提升电池的保液量；而且，本发明通过装料带100形成可变形的装料空间，利用所述装料带100的可变形特性，以便装载不同规格的软包锂离子电池600，而且在加压加热时，该装料带100还能够起到缓冲作用，不影响电池的外观形貌。
两个所述加热板200分别与所述装料带100的相对两侧边连接，以使两个所述加热板200之间的所述装料带100形成可变形的装料空间，具体来说，当工人或机械手将软包锂离子电池600放入到装料空间中时，无论软包锂离子电池600的放入情况如何或大小规格如何，该软包锂离子电池600都会沿着装料带100向下沉降，直至软包锂离子电池600的底部被装料带100的底部承托后停止下沉，此时，两个所述加热板200再作相向运动，无论该软包锂离子电池600的初次投放位置如何，该软包锂离子电池600都会在装料带100和自身重力的作用下位于正中间位置，保证软包锂离子电池600两侧都是通过装料带100与加热板200接触，在一方面避免与加热板200直接接触而损伤电池，保证电池的外观形貌，在另一方面可以避免电池漏液时腐蚀加热板200；本发明通过装料带100承托软包锂离子电池600的方式，降低了投放软包锂离子电池600的难度，从而为后续的机械手投放软包锂离子电池600操作降低操作难度。
在一种实施例中，该用于软包锂离子电池600电解液浸润的装置还包括：两个驱动机构，两个所述驱动机构分别与其所对应的两个所述加热板200驱动连接，以使两个所述加热板200作相向运动或相背运动。其中，每个所述驱动机构对应一个所述加热板200设置，负责其所对应的加热板200的运动，本发明通过两个所述驱动机构分别对两个所述加热板200进行驱动，以使两个所述加热板200作相向运动，从而夹紧位于装料空间中的软包锂离子电池600或增加软包锂离子电池600所受到的压力；本发明还可以驱动两个所述加热板200作相背运动，从而松开位于装料空间中的软包锂离子电池600或降低软包锂离子电池600所受到的压力。
进一步地，所述驱动机构包括传动杆310和与所述传动杆310连接的伺服电机，所述传动杆310与所述加热板200连接，利用所述伺服电机得电工作后的正转或反转，实现两个所述加热板200作相向运动或相背运动。
在一种实施例中，两个所述加热板200内均设有热流通道210，所述热流通道210具有热流进口220和热流出口230；所述热流通道210沿所述加热板200的延伸方向环形铺设；本发明通过所述热流进口220往所述热流通道210中输入具有一定温度的气体或液体，利用热传递的方式将气体或液体的热量传递到加热板200中，实现对所述加热板200的加热，从而对软包锂离子电池600进行加热；其中，所述热流通道210沿所述加热板200的延伸方向环形铺设，以便将热量传递至加热板200的各个位置，实现所述加热板200的均温。
在一种实施例中，所述热流进口220设置在所述加热板200的下侧，所述热流出口230设置在所述加热板200的上侧，以便在输入一定温度的气体时，能够利用热空气上升的原理，加快气体的流速，从而避免加热板200的上、下两侧温差过大。
在另一种实施例中，单一一块加热板200的热流通道210的数量为两个，两个所述热流通道210均铺设在所述加热板200中；其中一个所述热流通道210的热流进口220设置在所述加热板200的下侧，所述热流出口230设置在所述加热板200的上侧，而另一个所述热流通道210的热流进口220设置在所述加热板200的上侧，所述热流出口230设置在所述加热板200的下侧，利用双热流通道210的方式，避免加热板200的上、下两侧温差过大。
进一步地，所述加热板200朝向所述装料空间的一侧与所述热流通道210之间的距离为传热距离，所述传热距离为4～6mm；本发明通过将所述传热距离控制在4～6mm，以缩窄所述加热板200朝向所述装料空间的一侧与所述热流通道210的温度差，从而更好地控制所述加热板200的温度。优选地，所述传热距离为5mm。
进一步地，所述热流进口220和所述热流出口230与气体供给机构或液体供给机构连接；本发明利用所述气体供给机构为所述热流通道210提供具有一定温度的气体，并对气体进行回收，或者利用所述液体供给机构为所述热流通道210提供具有一定温度的液体，并对液体进行回收。
进一步地，由于所述加热板200的温度是梯度变化的，即所述加热板200需要具有不同的温度，为了方便所述加热板200进行升温；所述气体供给机构包括多个用于输出气体的气体输出组件，多个所述气体输出组件内具有发热元件，通过改变所述发热元件的功率，使得多个所述气体输出组件所输出的温度不同。多个所述气体输出组件通过相应的电磁阀与所述热流进口220和热流出口230连接，以实现根据需要的温度开启或关闭相应的电磁阀，实现所述加热板200的快速升温。
具体地，假如所述加热板200需要在温度T1、温度T2、温度T3以及温度T4中进行逐渐升温；所述气体输出组件的数量为4个，对应输出温度T1、温度T2、温度T3以及温度T4；当所述加热板200需要达到温度T1时，负责输出温度T1的气体输出组件与所述热流进口220和所述热流出口230的电磁阀连通，其余气体输出组件的电磁阀关闭，从而为所述加热板200输入温度T1的气体。同理，当所述加热板200需要达到温度T2时执行相应操作。本发明通过上述操作，能够缩短所述加热板200改变温度所需要的时间，从而提升了软包锂离子电池600的产能。而且，所述气体经所述热流出口230回流，避免资源浪费。
需要说明的是，本发明对于气体和液体的类型不进行限制。
在另一种实施例中，两个所述加热板200内均设有电发热组件，所述电发热组件沿所述加热板200的延伸方向铺设，以便将热量传递至加热板200的各个位置，实现所述加热板200的均温；本发明通过改变所述电发热组件的功率，以改变电发热组件的温度，从而改变所述加热板200的温度。
进一步地，所述电发热组件可以为发热管或发热膜。
在一种实施例中，所述加热板200上还设有压力传感器400和温度传感器500，所述温度传感器500位于所述加热板200的中间，所述压力传感器400位于所述加热板200的上、下两端。本发明通过所述压力传感器400对所述加热板200所提供的压力进行实时检测，以便将压力数据反馈到控制系统中进行压力调节，还通过所述温度传感器500对所述加热板200的温度进行实时检测，以便将温度数据反馈到控制系统中进行温度调节。所述温度传感器500位于所述加热板200的中间，对应软包锂离子电池600设置，以提高检测精度。
本发明还提供一种用于软包锂离子电池电解液浸润的工艺，其包括：
S10：往装料空间中放入软包锂离子电池；
具体地，工人或机械手将软包锂离子电池放入到装料空间中，该软包锂离子电池都会沿着装料带向下沉降，直至软包锂离子电池的底部被装料带的底部承托后停止下沉。
S20：两个加热板作相向运动，并在温度T1的条件下以压力F1夹持所述软包锂离子电池，并在温度传感器温度稳定并持续夹持时间t1后，执行S30；
具体地，两个加热板作相向运动，并在温度T1的条件下以压力F1夹持所述软包锂离子电池，以便对电池和电池中的电解液进行温度T1的加热，使软包锂离子电池快速达到温度T1，并在温度传感器温度稳定并持续夹持时间t1后，电池及电解液的温度稳定后(即温度传感器的温度稳定后)进行步骤S30操作。本发明通过在温度T1下施加压力F1，既能避免化成产气未及时排出而导致电池极片和隔膜之间产生浸润不良区域，又能在化成中通过内部微区的物理和化学作用力有效促进电解液进入电芯当中，提高了保液量。
S30：两个所述加热板按照压力梯度和温度梯度继续对所述软包锂离子电池进行夹持，直至达到压力Fn和温度Tn后结束；
具体地，两个所述加热板以压力F2对所述软包锂离子电池继续进行夹持，在所述加热板的温度达到温度T2并持续夹持时间t2后，根据所述压力梯度和所述温度梯度进行夹持，直至达到压力Fn和温度Tn后结束。本发明通过压力F2逐渐减小到压力Fn，既能平衡电池内部极片之间的结构应力，建立性能良好的稳定界面，又能保护电池的外观，为后期模组的制备提供良好的结构基础。而且在此期间，温度T2逐渐升高到温度Tn，有效地让电解液浸润到电芯当中。
S40：两个所述加热板作相背运动，以便取出所述软包锂离子电池并为后续添加新的软包锂离子电池做准备。
在一种优选实施例中，所述压力梯度F1、F2、···、Fn为压力由大到小的梯度变化；所述温度梯度T1、T2、···、Tn为温度由低到高的梯度变化；其中，所述压力梯度与所述温度梯度一一对应。
其中，所述加热板的温度范围在33℃～63℃之间。
其中，时间t1、t2为63s～123s。
在具体实施方案中；
两个加热板提前预热至40℃，机械手往装料空间中放入软包锂离子电池；
两个加热板相向运动，并以150kPa的压力夹紧软包锂离子电池，对软包锂离子电池进行加热，直到加热板上的温度传感器的温度恒定为40℃后持续120s，进行下一操作；
两个加热板以120kpa的压力继续夹紧软包锂离子电池，此时，通过改变热流通道中的气体温度或液体温度，或者电发热组件的功率，使得两个加热板的温度升温至41℃，对软包锂离子电池进行加热，并在加热板上的温度传感器的温度恒定为41℃后持续120s进行下一操作；
两个加热板以90kpa的压力继续夹紧软包锂离子电池，此时，通过改变热流通道中的气体温度或液体温度，或者电发热组件的功率，使得两个加热板的温度升温至42℃，对软包锂离子电池进行加热，并在加热板上的温度传感器的温度恒定为42℃后持续120s进行下一操作；
两个加热板以60kpa的压力继续夹紧软包锂离子电池，此时，通过改变热流通道中的气体温度或液体温度，或者电发热组件的功率，使得两个加热板的温度升温至43℃，对软包锂离子电池进行加热，并在加热板上的温度传感器的温度恒定为43℃后持续120s进行下一操作；
两个加热板以30kpa的压力继续夹紧软包锂离子电池，此时，通过改变热流通道中的气体温度或液体温度，或者电发热组件的功率，使得两个加热板的温度升温至44℃，对软包锂离子电池进行加热，并在加热板上的温度传感器的温度恒定为44℃后持续120s进行下一操作；
两个加热板以10kpa的压力继续夹紧软包锂离子电池，此时，通过改变热流通道中的气体温度或液体温度，或者电发热组件的功率，使得两个加热板的温度升温至45℃，对软包锂离子电池进行加热，并在加热板上的温度传感器的温度恒定为45℃后持续120s结束；
两个加热板相背运动，取出软包锂离子电池。
本发明通过对压力和温度数据进行实时监控，并让温度传感器、压力传感器、驱动机构进行联动控制，让电解液更好的浸润到电芯当中。
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可以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面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。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 (10)

1.一种用于软包锂离子电池电解液浸润的装置，其特征在于，包括：
装料带；
具有梯度温度变化的两个加热板，两个所述加热板分别与所述装料带的相对两侧边连接；
其中，两个所述加热板作相向运动或相背运动，以使两个所述加热板之间的所述装料带形成可变形的装料空间。
2.根据权利要求1所述的用于软包锂离子电池电解液浸润的装置，其特征在于，该装置还包括：
两个驱动机构，两个所述驱动机构分别与其所对应的两个所述加热板驱动连接，以使两个所述加热板作相向运动或相背运动。
3.根据权利要求1所述的用于软包锂离子电池电解液浸润的装置，其特征在于：
两个所述加热板内均设有热流通道，所述热流通道具有热流进口和热流出口；
所述热流通道沿所述加热板的延伸方向环形铺设。
4.根据权利要求3所述的用于软包锂离子电池电解液浸润的装置，其特征在于：所述加热板朝向所述装料空间的一侧与所述热流通道之间的距离为传热距离，所述传热距离为4～6mm。
5.根据权利要求3所述的用于软包锂离子电池电解液浸润的装置，其特征在于：所述热流进口和所述热流出口与气体供给机构或液体供给机构连接。
6.根据权利要求1所述的用于软包锂离子电池电解液浸润的装置，其特征在于：两个所述加热板内均设有电发热组件，所述电发热组件沿所述加热板的延伸方向铺设。
7.根据权利要求1所述的用于软包锂离子电池电解液浸润的装置，其特征在于：所述加热板上还设有压力传感器和温度传感器，所述温度传感器位于所述加热板的中间，所述压力传感器位于所述加热板的上、下两端。
8.一种用于软包锂离子电池电解液浸润的工艺，其特征在于，包括：
S10：往装料空间中放入软包锂离子电池；
S20：两个加热板作相向运动，并在温度T1的条件下以压力F1夹持所述软包锂离子电池，并在温度传感器温度稳定并持续夹持时间t1后，执行S30；
S30：两个所述加热板按照压力梯度和温度梯度继续对所述软包锂离子电池进行夹持，直至达到压力Fn和温度Tn后结束；
S40：两个所述加热板作相背运动，取出所述软包锂离子电池。
9.根据权利要求8所述的用于软包锂离子电池电解液浸润的工艺，其特征在于：
所述压力梯度F1、F2、···、Fn为压力由大到小的梯度变化；
所述温度梯度T1、T2、···、Tn为温度由低到高的梯度变化；
其中，所述压力梯度与所述温度梯度一一对应。
10.根据权利要求9所述的用于软包锂离子电池电解液浸润的工艺，其特征在于，所述S30具体为：
两个所述加热板以压力F2对所述软包锂离子电池进行夹持，在温度传感器温度稳定在温度T2并持续夹持时间t1，根据所述压力梯度和所述温度梯度进行夹持，直至达到压力Fn和温度Tn后结束。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115275091A (zh) * 2022-08-30 2022-11-01 湖北亿纬动力有限公司 厚电极浸润方法

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