CN114361599A - 电芯化成密封构件、电芯化成装置及电芯化成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电芯化成密封构件、电芯化成装置及电芯化成方法，该电芯化成密封构件包括支撑件和弹性本体，弹性本体为中空结构，其内设有腔体，弹性本体的一侧表面上开设有充气口和安装口，腔体与充气口连通，支撑件上开设有贯穿支撑件的交换口。本发明实施例的电芯化成密封构件、电芯化成装置及电芯化成方法中，弹性本体在充气后会膨胀，能与电芯壳体紧密贴合，实现对电芯内部的密封，又可有效避免使用过程中电芯的壳体变形，同时能通过交换口进行抽真空、气体置换和注液等，有效减少了电池注液口清洗等工序，减少人工操作，简化了电池生产工艺流程，提高电池的生产效率，降低制造成本，提高电池生产质量，减少生产过程中的碳排放。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电芯化成密封构件、电芯化成装置及电芯化成方法。
背景技术
随着社会的发展和人们对环保越来越重视，电动汽车得到了越来越广泛的应用。应用于电动汽车的动力电池，通常采用锂离子电池，其具有能量密度高、单体能量大的特点。
锂离子电池的生产制造过程主要由极片制造工艺、电池装配工艺和最后的注液化成工艺组成。在锂电池的化成过程中，由于电解液或极片中存在微量的水分，在充放电过程中会与电解液反应产生大量的气体，若不及时排出气体，会影响电芯SEI膜的形成，并造成黑斑、析锂等不良副反应，从而影响电池的安全、寿命、倍率、续航等诸多性能。
对于圆柱电池而言，因其自动化程度高、成本相对较低等优势而被广泛应用。但圆柱电池一般采用一次成型封口技术，无法预留孔隙，使化成分容过程中产生的气体及时排除，从而造成电池内部压力较大，增加电池使用过程中的安全风险，并降低电池的电化学性能。对于方形电池而言，通常采用预留密封钉孔的方式，对电池进行注液及化成分容等生产工艺。但预留密封钉孔会导致电池生产增加人工擦洗注液口、插密封胶钉、激光清洗、激光焊接、CCD检测、金相检测、氦检和人工焊印全检等工序，不仅引入金属异物，导致电池有安全风险，还增加设备能耗、降低电池生产效率、提高制造成本，而且人工清洗和操作也会导致电池质量管控风险的增加，影响电池品质和安全。对于异形电池而言，兼具圆柱电池和方形电池的两种劣势。
发明内容
本发明的目的是提供一种密封性好、能及时排除化成分容中产生的气体、且减少生产流程的电芯化成密封构件、电芯化成装置及电芯化成方法。
本发明提供一种电芯化成密封构件，包括支撑件和弹性本体，所述弹性本体为中空结构，其内设有用于充入气体的腔体，所述弹性本体的一侧表面上开设有充气口和安装口，所述腔体与所述充气口连通，所述安装口与所述腔体隔离，所述支撑件设于所述弹性本体的所述安装口内，以对所述弹性本体形成支撑，所述支撑件上开设有贯穿所述支撑件的交换口。
其中一实施例中，所述电芯化成密封构件还包括充气口装置，所述充气口装置安装于所述弹性本体的所述充气口处，所述充气口装置与所述腔体连通。
其中一实施例中，所述支撑件为导电材料制成。
其中一实施例中，所述弹性本体上还开设有贯穿所述弹性本体的预留口，以给电芯的连接片预留伸出的位置。
其中一实施例中，所述支撑件由非导电材料制成。
其中一实施例中，所述支撑件为中空结构，其内设有空腔，所述交换口与所述空腔隔离。
其中一实施例中，所述弹性本体由弹性材料制成。
其中一实施例中，所述支撑件和所述弹性本体为一体成型结构；或者，所述支撑件和所述弹性本体为分离结构。
本发明还提供一种电芯化成装置，包括充气装置、外部设备和上述电芯化成密封构件，所述充气装置连接于所述充气口，所述外部设备与所述支撑件的所述交换口连通。
本发明还提供一种电芯化成方法，应用上述电芯化成密封构件，所述电芯化成方法包括：
向所述弹性本体的所述腔体内充入气体使所述弹性本体膨胀；
使所述弹性本体的外侧壁边缘与电芯的壳体内壁紧贴，所述支撑件的所述交换口与外部设备吸嘴边缘紧贴；
所述外部设备对电芯内部进行抽气、充气或注液。
本发明实施例的电芯化成密封构件、电芯化成装置及电芯化成方法中，由于其弹性本体在充气后会膨胀，能与电芯壳体紧密贴合，实现对电芯内部的密封，又可有效避免使用过程中电芯的壳体变形，同时能通过交换口进行抽真空、气体置换和注液等，有效减少了电池注液口清洗、密封钉焊接、CCD检测、氦检、金相检测等工序，减少人工操作，简化了电池生产工艺流程，提高电池的生产效率，降低制造成本，提高电池生产质量，和减少生产过程中的碳排放。
附图说明
图1为本发明第一实施例的电芯化成密封构件的立体结构示意图。
图2为图1所示电芯化成密封构件的纵向剖视图。
图3为沿图2中III-III处的横向俯视图。
图4为本发明第二实施例的电芯化成密封构件的立体结构示意图。
图5为图4所示电芯化成密封构件的纵向剖视图。
图6为沿图5中VI-VI处的横向俯视图。
图7为本发明第三实施例的电芯化成密封构件的立体结构示意图。
图8为图7所示电芯化成密封构件的纵向剖视图。
图9为沿图8中IX-IX处的横向俯视图。
图10为本发明实施例的电芯化成密封构件将要组装至电芯壳体的结构示意图。
图11为本发明实施例的电芯化成密封构件组装至电芯壳体的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
第一实施例
图1为本发明第一实施例的电芯化成密封构件的立体结构示意图；图2为图1所示电芯化成密封构件的纵向剖视图；图3为沿图2中III-III处的横向俯视图。请参图1至图3，在本实施例中，电芯化成密封构件包括支撑件11和弹性本体13。弹性本体13为中空结构，其内设有用于充入气体的腔体132，弹性本体13的一侧表面上开设有充气口134和安装口136，腔体132与充气口134连通以使充气装置能通过充气口134将气体充入腔体132，安装口136与腔体132隔离(即安装口136和腔体132不连通)，安装口136与腔体132之间设有间隔壁138。支撑件11设于弹性本体13的安装口136内，以对弹性本体13形成支撑，使弹性本体13能保持其基本形状。支撑件11上开设有贯穿支撑件11的交换口112，以便于完成对电芯进行注液等工序。
本实施例中，电芯化成密封构件还包括充气口装置15，充气口装置15安装于弹性本体13的充气口134处，充气口装置15与腔体132连通。可以理解，充气口装置15也可省略，直接从充气口134向腔体132内注入气体使弹性本体13膨胀即可。
本实施例中，支撑件11和弹性本体13均为圆柱状，弹性本体13套设于支撑件11外。具体地，支撑件11和弹性本体13可为一体成型结构，更具体可通过insert-molding方式一体成型。可以理解，支撑件11和弹性本体13也可不为圆柱状，而为截面为任何形状的柱状。具体地，支撑件11位于弹性本体13的中心位置，当然，支撑件11也可偏离弹性本体13的中心设置。
本实施例中，支撑件11为导电材料制成，例如可由金属材料制成制成。导电的支撑件11可与电芯的的极耳、集流体或集流盘导电接触，从而将电芯的一个电极接出来。可以理解，当电芯的两个电极均设置在电芯的同一端时，没有电极需要从电芯化成密封构件处引出，因此，此时支撑件11可为非导电材料制成。
本实施例中，弹性本体13上还开设有贯穿弹性本体13的预留口139，以给电芯的连接片预留伸出的位置。预留口139与腔体132隔离(即预留口139和腔体132不连通)。可以理解，对于没有连接片需要从电芯化成密封构件处伸出的电芯，预留口139可省略。
具体地，弹性本体13可由硅胶材料等弹性材料制成。可以理解，弹性本体13也可由丁苯橡胶材料或氯丁橡胶材料等材料制成，只要其具有一定弹性，在其腔体132内充入气体时会膨胀即可。
利用本实施例的电芯化成密封构件进行化成时，先通过充气口装置15向弹性本体13的腔体132内充入气体使弹性本体13膨胀，然后将电芯化成密封构件至于电芯的端部处(当然，也可先将电芯化成密封构件放置在电芯的端部处，再向腔体132内充入气体)，使弹性本体13的外侧壁边缘与电芯壳体30(见图10)内壁紧贴，支撑件11的交换口112与外部设备吸嘴边缘紧贴，预留口139与连接片紧贴，外部设备对电芯内部进行抽气、充气或注液。这样，实现电芯内部的密封，可进行电芯化成工艺流程。其中，连接片一端连接电芯的顶盖，另一端连接于电芯的极耳、集流体或集流盘。弹性本体13的膨胀程度通过控制充入腔体132内的气体的气压进行调节，从而实现对弹性本体13密封性的调节。本实施例的电芯化成密封构件可适应于负压化成中，当然，也可适应于正压化成和常压化成中。
本实施例的电芯化成密封构件，由于其弹性本体在充气后会膨胀，能与电芯壳体紧密贴合，实现对电芯内部的密封，又可有效避免使用过程中电芯的壳体变形，同时能通过交换口进行抽真空、气体置换和注液等，有效减少了电池注液口清洗、密封钉焊接、CCD检测、氦检、金相检测等工序，减少人工操作，简化了电池生产工艺流程，提高电池的生产效率，降低制造成本，提高电池生产质量，和减少生产过程中的碳排放。
第二实施例
图4为本发明第二实施例的电芯化成密封构件的立体结构示意图；图5为图4所示电芯化成密封构件的纵向剖视图；图6为沿图5中VI-VI处的横向俯视图。请参图4至图6，本实施例的电芯化成密封构件的结构和第一实施例的电芯化成密封构件的结构相似，其区别主要在于，在本实施例中，支撑件11和弹性本体13均为长方体状，且弹性本体13上未开设有预留口139。对于方形电芯，通常其两个电极设于同一端，因此无需在此设置预留口。
本实施例中，支撑件11由陶瓷材料制成，可实现与电芯的极耳、集流体或集流盘绝缘。具体地，支撑件11为中空结构，其内设有空腔114，交换口112与空腔114隔离。
本实施例中，弹性本体13由丁苯橡胶材料制成。当然，本实施例中弹性本体13也可由硅胶材料或氯丁橡胶材料制成。
本实施例中，支撑件11和弹性本体13为分离结构，弹性本体13套设于支撑件11外。当然，支撑件11和弹性本体13也可采用一体成型方式形成。
本实施例的电芯化成密封构件，由于其弹性本体在充气后会膨胀，能与电芯壳体紧密贴合，实现对电芯内部的密封，又可有效避免使用过程中电芯的壳体变形，同时能通过交换口进行抽真空、气体置换和注液等，有效减少了电池注液口清洗、密封钉焊接、CCD检测、氦检、金相检测等工序，减少人工操作，简化了电池生产工艺流程，提高电池的生产效率，降低制造成本，提高电池生产质量，和减少生产过程中的碳排放。
第三实施例
图7为本发明第三实施例的电芯化成密封构件的立体结构示意图；图8为图7所示电芯化成密封构件的纵向剖视图；图9为沿图8中VI-VI处的横向俯视图。请参图7至图9，本实施例的电芯化成密封构件的结构和第一实施例的电芯化成密封构件的结构相似，其区别主要在于，在本实施例中，支撑件11和弹性本体13均为截面为六边形的柱状体，且弹性本体13上未开设有预留口139。
本实施例中，支撑件11由塑料制成，可实现与电芯的极耳、集流体或集流盘绝缘。具体地，支撑件11为中空结构，其内设有空腔114，交换口112与空腔114隔离。
本实施例中，弹性本体13可由氯丁橡胶材料制成。当然，本实施例中弹性本体13也可由硅胶材料或丁苯橡胶材料制成。
本实施例中，支撑件11和弹性本体13为分离结构，弹性本体13套设于支撑件11外。当然，支撑件11和弹性本体13也可采用一体成型方式形成。
本实施例的电芯化成密封构件，由于其弹性本体在充气后会膨胀，能与电芯壳体紧密贴合，实现对电芯内部的密封，又可有效避免使用过程中电芯的壳体变形，同时能通过交换口进行抽真空、气体置换和注液等，有效减少了电池注液口清洗、密封钉焊接、CCD检测、氦检、金相检测等工序，减少人工操作，简化了电池生产工艺流程，提高电池的生产效率，降低制造成本，提高电池生产质量，和减少生产过程中的碳排放。
本发明还提供一种电芯化成装置，一实施例的电芯化成装置包括充气装置、外部设备和上述电芯化成密封构件，充气装置连接于充气口，用于给腔体132内充气使弹性本体13膨胀，外部设备与支撑件11的交换口112连通，以对电芯内部进行抽气、充气或注液。
本发明还提供一种电芯化成方法，应用上述电芯化成密封构件，请参阅图10和图11，一实施例的电芯化成方法包括以下步骤：
向弹性本体13的腔体132内充入气体使弹性本体13膨胀；
使弹性本体13的外侧壁边缘与电芯的壳体30内壁紧贴，支撑件11的交换口112与外部设备吸嘴边缘紧贴；
外部设备对电芯内部进行抽气、充气或注液。
在其中一实施例中，当弹性本体13上开设有预留口时，还将预留口139与电芯的连接片紧贴。
利用本发明实施例的电芯化成密封构件完成化成后，可将电芯化成密封构件取下，再将电芯壳体一端进行密封封口，完成电芯的制造。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种电芯化成密封构件，其特征在于，包括支撑件(11)和弹性本体(13)，所述弹性本体(13)为中空结构，其内设有用于充入气体的腔体(132)，所述弹性本体(13)的一侧表面上开设有充气口(134)和安装口(136)，所述腔体(132)与所述充气口(134)连通，所述安装口(136)与所述腔体(132)隔离，所述支撑件(11)设于所述弹性本体(13)的所述安装口(136)内，以对所述弹性本体(13)形成支撑，所述支撑件(11)上开设有贯穿所述支撑件(11)的交换口(112)。
2.如权利要求1所述的电芯化成密封构件，其特征在于，所述电芯化成密封构件还包括充气口装置(15)，所述充气口装置(15)安装于所述弹性本体(13)的所述充气口(134)处，所述充气口装置(15)与所述腔体(132)连通。
3.如权利要求1所述的电芯化成密封构件，其特征在于，所述支撑件(11)为导电材料制成。
4.如权利要求3所述的电芯化成密封构件，其特征在于，所述弹性本体(13)上还开设有贯穿所述弹性本体(13)的预留口(139)，以给电芯的连接片预留伸出的位置。
5.如权利要求1所述的电芯化成密封构件，其特征在于，所述支撑件(11)由非导电材料制成。
6.如权利要求5所述的电芯化成密封构件，其特征在于，所述支撑件(11)为中空结构，其内设有空腔(114)，所述交换口(112)与所述空腔(114)隔离。
7.如权利要求1所述的电芯化成密封构件，其特征在于，所述弹性本体(13)由弹性材料制成。
8.如权利要求1所述的电芯化成密封构件，其特征在于，所述支撑件(11)和所述弹性本体(13)为一体成型结构；或者，所述支撑件(11)和所述弹性本体(13)为分离结构。
9.一种电芯化成装置，其特征在于，包括充气装置、外部设备和如权利要求1-8任意一项所述的电芯化成密封构件，所述充气装置连接于所述充气口(134)，所述外部设备与所述支撑件(11)的所述交换口(112)连通。
10.一种电芯化成方法，应用权利要求1-8任意一项所述的电芯化成密封构件，其特征在于，所述电芯化成方法包括：
向所述弹性本体(13)的所述腔体(132)内充入气体使所述弹性本体(13)膨胀；
使所述弹性本体(13)的外侧壁边缘与电芯的壳体内壁紧贴，所述支撑件(11)的所述交换口(112)与外部设备吸嘴边缘紧贴；
所述外部设备对电芯内部进行抽气、充气或注液。
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