CN114520378B - 一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法 - Google Patents

一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114520378B
CN114520378B CN202011299365.0A CN202011299365A CN114520378B CN 114520378 B CN114520378 B CN 114520378B CN 202011299365 A CN202011299365 A CN 202011299365A CN 114520378 B CN114520378 B CN 114520378B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat conduction
battery
battery cell
stacking
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011299365.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114520378A (zh
Inventor
娄豫皖
和祥运
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Chuntian Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Xuandai Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Xuandai Technology Co ltd filed Critical Shanghai Xuandai Technology Co ltd
Priority to CN202011299365.0A priority Critical patent/CN114520378B/zh
Publication of CN114520378A publication Critical patent/CN114520378A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114520378B publication Critical patent/CN114520378B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/02—Measures preceding sorting, e.g. arranging articles in a stream orientating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/344—Sorting according to other particular properties according to electric or electromagnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/36—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution
    • B07C5/361—Processing or control devices therefor, e.g. escort memory
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/36—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution
    • B07C5/361—Processing or control devices therefor, e.g. escort memory
    • B07C5/362—Separating or distributor mechanisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/446—Initial charging measures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本申请涉及一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法,属于新能源动力储能电池技术领域。该方法采用导热支撑板进行温度控制，导热支撑板与动力蓄电池的电芯贴紧来相互传导热量，从而动力蓄电池的电芯在制造过程中带有压力制造。采用导热支撑板及其组合，使电芯在制造过程就模拟其在新能源车中的应用状态，可使有问题的电芯在制造中筛选出来；确保所有电芯在制造过程的不同工序均处于同一温度场，确保电芯性能一致性；采用液冷原理，充分应用工厂蒸汽回水加热水温或太阳能加热水温，起到节能效果；采用的治具组合，使制造设备相应部位结构简化，投资成本可大幅降低；直接采用水冷方式，节省了氮气降温工艺中的氮气成本；提高电池系统可靠性。

Description

一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法
技术领域
本申请涉及一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法,属于新能源动力储能电池技术领域。
背景技术
作为动力源的锂离子电池已在新能源汽车中达到推广阶段，随着市场应用量的逐渐增大，安全问题愈来愈成为推广新能源汽车市场化的绊脚石，尤其电池内部短路造成的自燃事故以及电池不一致性造成的续驶里程快速缩水，均影响了消费者的购买信心。软包电池技术是三大电池技术路线之一，其本质安全、比能量高，逐渐达到行业认可。但是，电芯制造过程中的异物造成的电芯内部微短路会引起自放电增大，甚至发展为微短路、短路，这些都会影响汽车的安全性。另外，电池是一个化学装置，对温度敏感，在烘干、化成、分容、老化过程中温度场的不一致会直接造成电池性能的差异，这同样也会影响电池系统的性能与安全性。
由于电芯制造的环境要控制在一定的温度，温度波动±2摄氏度，采用一般的空调系统一方面很难达到温控的精度，另方面也会造成能耗的居高不下。总之，电池成本中的能耗成本是各家电池厂竞争的核心。
1、目前软包装制造技术中的电芯烘烤工序采用1)高真空烘箱或者真空隧道炉，为运风式原理，加热采用电加热，电芯升温需1-1.5小时，速度慢、能耗高；降温采用氮气冷却，氮气使用成本较高。即使有些厂家采用了接触式加热方式，但设备结构复杂，并且仍然需要电加热，能源配置庞大甚至达到2000～3000KW，能源消耗很高。2、化成工序，1)采用电加热方式，温度控制精度低，影响电芯性能的一致性，同时，能耗高；2)加压化成机构复杂成本高；3、分容工序，目前采用风冷式控温，温度控制精度相差大，特别是为了节省空间，分容设备高达6-7米高，电池充放电产热使得环境温度高，上下温差高达10℃以上，造成测试电池的容量数据严重失真，影响电池配组，进而影响电池包的性能甚至安全性；同时，为了尽量控制温度，加大了空调的功率、能耗；4、电池老化筛选工序，目前多采用智能仓储方案，高层货架结构，由于电池老化工序时间长、占地面积大，环境温度要求苛刻一般要求温度波动在2～4℃，能耗十分高，全年温差大，对自放电筛选不利，直接影响了电池在新能源汽车上的安全性。
发明内容
本发明专利，就是针对上述两个问题(自放电筛选效果差和降低环境控制能耗高)而提出的解决办法。本发明以“车上如何使用电池，就如何制造电池”的思想，针对目前传统技术存在的痛点，结合发明人多年电芯、电池包研究开发经验、10多年电池非标设计制造经验、多年生产管理经验以及已建设多年工厂生产线的经验与教训，提出低能耗、整个制造周期内的温度场一致性控制技术。
本申请提出了一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法，其中，采用导热支撑板进行温度控制，导热支撑板与动力蓄电池的电芯贴紧来相互传导热量，从而动力蓄电池的电芯在制造过程中带有压力制造。
进一步，上述的动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法，其中，导热支撑板与动力蓄电池的电芯之间可以放置导热垫，起到可压缩作用。采用液冷板与导热支撑板底部接触并进行热交换。液冷板内流体介质可以是不同温度的纯水，水温依据工艺要求定。每两个导热支撑板中间夹紧动力蓄电池的电芯，所有导热支撑板底部都紧贴在液冷板平面上，为了使得液冷板与导热支撑板底部接触效果好，可以在液冷板上铺一层导热弹性垫。液冷板的进液口、出液口、水泵、以及储液罐通过管道相连，工作状态时，水泵打开，一定温度的液体通过水泵将其导入到液冷板内，然后又经回流管道进入储液罐内。
另外，所述动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法中，将多个动力蓄电池的电芯与导热支撑板组合堆垛，然后给预定预紧力压缩，放入固定支架内，然后将整个组合放到液冷板上，整个组合的底部成平面由导热支撑板底部相互咬合而成。所述固定支架为U型固定支架。
进一步，上述动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法，其中，软包装动力蓄电池的电芯在包装工序，通过顶封、侧封后带着气袋的电芯，通过机械手，平放到导热支撑板的腔体内组成单元体，导热支撑板可以是靠传送带输送来或者是从弹仓内取来，然后进入到下道工序，通过堆垛机构，将单元体依次堆垛一定数量，最后通过机械手预紧，放置到输送带的固定支架内成为堆垛组合体，输送到电芯烘干工序。
在电芯烘干工序：从包装工序输送来的单元堆垛组合体，通过机械手，将其整体放入真空烘箱内的液冷板上，然后，抽真空、加热，加热通过液冷板，烘干之后，关掉加热源，然后通入冷却水冷却，最后，打开烘箱门，机械手取出堆垛组合体，通过输送带送到注液工序；
在注液工序：本道工序由三个功能组成1)、将堆垛组合体通过拆垛机构拆至电芯与导热支撑板单元组合，然后机械手将电芯从导热支撑板中取出；2)、注液与真空封口功能；3)、将电芯取出注液机放至导热支撑板中组成单元体，然后，将单元体堆垛，放入固定支架中组成堆垛组合体。整个过程：从多个导热支撑板与电芯组成的单元体的堆垛以及固定支架组合的堆垛组合体通过拆垛结构拆为每一个导热支撑板与电芯的单元体，一直到单个导热支撑板与单个电芯；注液机机械手将电芯取走，将注液头伸进电芯气袋进行注液，然后，在真空环境中，用热封头预封口，之后将电芯放置到导热支撑板中，组成单元体；堆垛机构将单元体堆垛成堆垛组合体，并将其放入固定支架中，然后输送到下道工序；
在电解液润湿工序：注液后的电芯堆垛组合体输送到润湿静置工序，并放置在配备液冷板的货架上，静置一定的时间，时间满足工艺要求后，将堆垛组合体从货架中取出，放置到输送设备，送到下道工序控温加压化成工序；
在化成工序：将上道工序输送来的电芯与导热支撑板组成的单元堆垛组合体，通过机械手，放置到化成设备的工作位，然后，将压力在施压位置通过加压机构施加到堆垛组合体上，使得电芯与导热支撑板紧贴在一起，每只电芯受到一致的压力，然后将液冷板紧紧贴到堆垛组合体底面，将液冷板的热量与导热支撑板交换，并将热量传导到电芯，使得堆垛体内的每个电芯的温度一致，最后，将直流电源分别接到每个电芯的正负极上进行充电，充电结束，移开直流电源接头，卸掉施加的压力，机械手将堆垛组合体整体移出到输送带上，传递到下一道工序；
在DEGASS工序：本工序有三部分功能组成，1)、将堆垛组合体拆至电芯与导热支撑板单元组合，然后机械手将电芯从导热支撑板中取出；2)、终封口与切多余气袋功能；3)、将电芯取出DEGASS设备放至导热支撑板中组成单元体，然后，将单元体堆垛，放入固定支架中形成堆垛组合体。整个过程：从堆垛组合体拆为每一个导热支撑板与电芯的单元体，一直为单个导热支撑板与单个电芯；DEGASS设备机械手将电芯取走，放到在真空环境中，用热封头贴近电芯本体封口，然后，离开真空环境并用切刀将电芯的气袋切去，并放置到导热支撑板中，组成单元体；堆垛机构将单元体堆垛成堆垛体，并将其放入固定支架中形成堆垛组合体，然后输送到下道工序，静置；
分容工序：从上道工序送来的堆垛组合体，放置到分容柜的液冷板上，并且使得堆垛组合体的底面与其紧贴合，利于热量传导，搁置一定时间，直至电芯的温度与液冷板温度平衡，开始对电芯进行充放电，记录容量、电压、内阻以及直流内阻后，取出堆垛组合体到输送设备上送入下道工序；
老化工序：将分容后送来的堆垛组合体，放到老化架的液冷板上，使得所有电芯都处于同一的温度场中，一定压力下进行老化；
在OCV、IR检测与自放电筛选工序：老化后，堆垛组合体输送到OCV/IR设备处，进行电压检测并记录，然后将堆垛组合体送至拆垛设备处，将堆垛组合体分拆为电芯与导热支撑板组合单元，然后，进一步将组合单元分拆为电芯，将合格的电芯分类放置吸塑盘存放，将导热支撑板重新堆垛后送至包装或DEGASS工序循环使用。
本申请具有如下的技术效果和优点：
技术效果：1、本发明工艺采用导热支撑板及其组合，使电芯在制造过程就模拟其在新能源车中的应用状态，可以使有问题的电芯在制造中筛选出来；2、采用本制造工艺可以确保所有电芯在制造过程的不同工序均处于同一温度场，确保电芯性能的一致性；3、采用本电池制造工艺，温度场的控制可以采用液冷原理，充分应用工厂蒸汽回水加热水温或太阳能加热水温，起到节能的效果；4、本工艺采用的治具组合，使制造设备相应部位结构简化，与传统产线相比，整个产线的投资成本可大幅降低；5、本工艺的电芯烘干工序采用液冷系统，直接采用水冷方式传导降温，节省了氮气降温工艺中的氮气成本。优点：
1、在电芯制造过程中，需要恒温控制的工序(从包装工序开始)都采用液冷式控制，确保温度场一致性好，有利于电芯性能的一致性，提高电池系统的使用寿命；
2、电芯在烘烤、化成、分容、老化等工序需要控制温度在±2度之内，而一般空调系统温度控制无法达到所要求的精度，并且采用液体传热系统可以避免超大空间温度控制的能耗。另外，本发明使用的液态介质的加热，利用太阳能加热、水蒸气回水加热等复合方法，节能降耗效果明显，降低了电芯制造的能耗成本。
3、本发明本着电芯在电池系统中的应用是在有压力的情况下使用，因此，电芯在制造过程中，筛选中，带有压力制造，将不适合在压力应用的不合格电芯筛选出来，提高了电池系统的可靠性；
4、采用堆垛组合体方案，可以简化传统加压化成的加压、温控治具的结构，降低设备开发成本；在分容工序，与传统风冷控制温度、无压力分容相比，分容准确高、可信赖杜高。
5、在真空烘烤工序，采用液冷系统，免除了传统氮气冷却方式，节省了氮气使用成本。
附图说明
图1为本申请的用于电芯温度控制的液冷系统的示意图。
图2(1)-2(4)为本申请的半成品电芯、成品电芯的示意图，其中图2(1)为半成品电芯的正视图，图2(2)为半成品电芯的俯视图，图2(3)为半成品电芯的立体示意图，图2(4)为成品电芯的立体示意图。
图3(1)-3(4)为本申请的导热支撑板及其咬合图示的示意图，其中图3(1)为导热支撑板的正视图，图3(2)为导热支撑板的俯视图，图3(3)为导热支撑板的立体示意图，图3(4)为导热支撑板的截面示意图。
图4(1)-4(3)为本申请的电芯与导热支撑板组合及其堆垛组合图示的示意图，其中图4(1)为电芯与导热支撑板组合的侧视图，图4(2)为电芯与导热支撑板组合的示意图，图4(3)为电芯与导热支撑板组合的堆垛组合的示意图。
图5(1)-5(3)为本申请的电芯与导热支撑板单元堆垛紧固支架的示意图，其中图5(1)为电芯与导热支撑板单元堆垛紧固支架的侧视图，图5(2)为电芯与导热支撑板单元堆垛紧固支架的正视图，图5(3)为电芯与导热支撑板单元堆垛紧固支架的立体示意图。
图6(1)-6(3)为本申请的电芯与导热支撑板组合单元及其堆垛(含紧固支架)的示意图，其中图6(1)为电芯与导热支撑板组合单元及其堆垛(含紧固支架)的主视图，图6(2)为电芯与导热支撑板组合单元及其堆垛(含紧固支架)的左视图，图6(3)为电芯与导热支撑板组合单元及其堆垛(含紧固支架)的立体(3D)示意图。
图7为本申请的包装工序的示意图。
图8为本申请的电芯烘干工序的示意图。
图9为本申请的注液工序的示意图。
图10为本申请的静置润湿工序的示意图。
图11为本申请的控温加压化成工序的示意图。
图12为本申请的DEGASS工序的示意图。
图13为本申请的加压温控分容工序的示意图。
图14为本申请的温控老化工序的示意图。
图15为本申请的OCV/IR检测工序的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
在附图中，1为导热支撑板，2为电芯，3为液冷板，4为水泵，5为储液罐，6为固定(U型)支架，7为真空烘箱，8为注液头，9为热封头，10为货架，11为施压位置，12为切刀，13为老化架，14为分容柜。
本申请的软包装电芯制造工艺：和浆-涂布-滚压-分切-制片-折叠-极耳焊接-铝塑膜(或其他软包材料)包装-真空烘烤-注液-高温(或常温)润湿(12-48小时)-加压高温(或常温)化成-高温或常温老化-Degass-老化(高温或常温)-温控分容-高温或常温老化自放电筛选(温度控制下5～15天)等工序。从包装后开始要求电芯处在均匀的温度场控制中。
本发明的核心之一，如图1，本发明的原理是运用液冷板3(板内流体介质可以是不同温度的纯水，水温依据工艺要求定)与导热支撑板1底部接触并进行热交换，导热支撑板1与电芯2贴紧来相互传导热量(之间可以放置导热垫未画出，起到可压缩作用)。每两个导热支撑板1中间夹紧电芯2，所有导热支撑板1底部都紧贴在液冷板3平面上，为了使得液冷板3与导热支撑板1底部接触效果好，可以在液冷板上铺一层导热弹性垫(未画出)，液冷板3的进液口、出液口、水泵4、以及储液罐5通过管道相连。工作状态时，水泵打开，一定温度的液体通过水泵4将其导入到液冷板3内，然后又经回流管道进入储液罐5内。把该冷却或加热技术原理运用到电池制造的烘干工序、电解液润湿工序、化成工序、分容工序、老化工序等控制电池制成中的温度场，一方面提高温度场的一致性，另方面，可以利用废热或太阳能控制液体的温度起到节能降耗的作用。
本发明的核心之二，运用液冷电池系统原理运用到电芯制程中。如图2(1)-2(4)，图2(1)-2(2)为包装后DEGASS前的电芯形态，图2(3)为DEGASS到入库的电芯形态，图2(4)为图2(1)-2(2)的3D图示。如图3(1)-3(4)，图3(1)-3(2)为导热支撑板1，图3(3)为导热支撑板1的3D图，图3(4)为两个导热支撑板1相互咬合的图示，两个导热支撑板1间形成的空间放置电芯2，电芯2在腔体内与侧面紧贴，以便于支撑板之间热交换，热量并通过支撑板底部平面与液冷板3交换。
如图4(1)-4(3)、5(1)-5(3)、6(1)-6(3)，将多个电芯2与导热支撑板1组合(如图4(2))堆垛(如图4(3))，然后给一预定预紧力压缩，放入固定(U型)支架6(如图5(1)-5(3)所示)内，然后将整个组合放到液冷板3上，整个组合的底部成平面由导热支撑板底部相互咬合而成，如图6(1)-6(3)所示，图6(1)为主视图、图6(2)为左视图，图6(3)为3D视图。其中，每个电芯2紧贴并放置在2支撑板1形成的空间内如图3(1)-3(4)所示。
如图4(1)-4(3)，图4(1)为电芯2在导热支撑板1内组成单元体，图4(2)为单元体的3D示意，图4(3)为单元体堆垛示意，两两导热支撑板1如图3(4)所示的咬合。
如图6(1)-6(3)，为堆垛后的组合体在一定的预紧力下，放置到如图所示的“U”型固定架6内，如图5(1)-5(3)所示固定支架6。图6(1)为堆垛后的单元组合体的主视图，图6(1)为堆垛后单元体的左视图，图6(3)为堆垛后放置在固定支架6内的3D图示。在今后需要控制温度的工序，通过堆垛后组合体的下平面与液冷板3进行热交换。
下面分别针对不同工序阐述本发明的运用方法：
1、包装工序：
如图7所示，为软包装电芯在包装工序，通过顶封、侧封后带着气袋的电芯2，通过机械手，平放到导热支撑板1的腔体内组成单元体，导热支撑板1可以是靠传送带输送来或者是从弹仓内取来，然后进入到下道工序，通过堆垛机构，将单元体依次堆垛一定数量，最后通过机械手预紧，放置到输送带的固定支架6内成为堆垛组合体，输送到电芯烘干工序；
2、电芯烘干工序：
如图8所示，从包装工序输送来的单元堆垛组合体，通过机械手，将其整体放入真空烘箱7(真空烘箱为多层)内的液冷板3上，然后，抽真空、加热。加热通过液冷板3或者电加热板。通过液冷板3加热方案，采用如图1所示的原理。烘干之后，关掉加热源，然后通入冷却水冷却(免除了用氮气冷却方式)。最后，打开烘箱门，机械手取出堆垛组合体，通过输送带送到注液工序；
3、注液工序：
本工序有三部分功能组成，1)、将堆垛组合体通过拆垛机构拆至电芯2与导热支撑板1单元组合，然后机械手将电芯2从导热支撑板1中取出；2)、注液与真空封口功能；3)、将电芯2取出注液机放至导热支撑板1中组成单元体，然后，将单元体堆垛，放入固定支架6中组成堆垛组合体。如图9所示，从堆垛组合体(多个导热支撑板1与电芯2组成的单元体的堆垛以及固定支架6组合)通过拆垛结构拆为每一个导热支撑板1与电芯2的单元体，一直到单个导热支撑板1与单个电芯2；注液机机械手将电芯2取走，将注液头8伸进电芯气袋进行注液，然后，在真空环境中，用热封头9预封口，之后将电芯2，放置到导热支撑板1中，组成单元体；堆垛机构将单元体堆垛成堆垛组合体，并将其放入固定支架6中，然后输送到下道工序，电解液静置工序。
4、电解液润湿工序
电解液润湿工序即是注液后的电芯2，放置在一定的温度下，进行电解液润湿到正负极的空隙内，温度场的一致性对润湿的效果的一致性有影响。如图10所示，注液后的电芯堆垛组合体输送到润湿静置工序，并放置在配备液冷板3的货架上，静置一定的时间。时间满足工艺要求后，将堆垛组合体从货架10中取出，放置到输送设备，送到下道工序控温加压化成工序；
5、化成工序
如图11，化成工序是电池制造过程中最重要的一道工序，尤其对于软包电池，温度一致性以及压力对电池性能的一致性至关重要。本工序将上道工序输送来的电芯2与导热支撑板1组成的单元堆垛组合体，通过机械手，放置到化成设备的工作位，然后，将压力在施压位置11通过加压机构施加到堆垛组合体上，使得电芯2与导热支撑板1紧紧贴在一起，使得每只电芯2受到一致的压力，然后将液冷板3紧紧贴到堆垛组合体底面，将液冷板3的热量与导热支撑板1交换，并将热量传导到电芯2，使得堆垛体内的每个电芯2的温度一致，最后，将直流电源分别接到每个电芯的正负极上进行充电。充电结束，移开直流电源接头，卸掉施加的压力，机械手将堆垛组合体整体移出到输送带上，传递到下一道工序。
6、DEGASS工序
本工序有三部分功能组成，1)、将堆垛组合体拆至电芯2与导热支撑板1单元组合，然后机械手将电芯2从导热支撑板1中取出；2)、终封口与切多余气袋功能；3)、将电芯2取出DEGASS设备放至导热支撑板1中组成单元体，然后，将单元体堆垛，放入固定支架6中形成堆垛组合体。如图12所示，从堆垛组合体(多个导热支撑板1与电芯2组成的单元体的堆垛以及固定支架6组合)拆为每一个导热支撑板1与电芯2的单元体，一直为单个导热支撑板1与单个电芯2；DEGASS设备机械手将电芯2取走，放到在真空环境中，用热封头(未画出)贴近电芯本体封口，然后，离开真空环境并用切刀12将电芯2的气袋切去，并放置到导热支撑板1中，组成单元体；堆垛机构将单元体堆垛成堆垛体，并将其放入固定支架6中形成堆垛组合体，然后输送到下道工序，静置。
7、分容工序
本工序是在一定温度、一定预紧力下对电芯2进行充放电，测试出每个电芯的容量、内阻、直流内阻等，其数据的准确性对电池的配组很重要。如图13所示，从上道工序送来的堆垛组合体，放置到分容柜14的液冷板3上，并且使得堆垛组合体的底面与其紧贴合，利于热量传导。搁置一定时间，直至电芯2的温度与液冷板3温度平衡，开始对电芯进行充放电，记录容量、电压、内阻以及直流内阻后。取出堆垛组合体到输送设备上送入下道工序。
8、老化工序
老化工序是在一定温度下将电芯放置一定时间后，在同样温度下，检测电芯放入前后的电压差，来判定电芯自放电的大小，进行分类筛选。本发明的老化工序方案不仅控制温度的一致性，同时，在老化的过程中一直存在对电芯2施加一定的预紧力。老化工序如图14所示，将分容工序送来的堆垛组合体，放到老化架13的液冷板3上，使得所有电芯都处于同一的温度场中，一定压力下进行老化。这是由于采用紧固支架6，将电芯2与导热支撑板1靠预紧力紧压在一起，可以加强原本自放电不良的电芯尽快短时间内显现出来，在下道OCV/IR检测工序检测出来。
9、OCV、IR检测与自放电筛选
如图15所示，老化后，堆垛组合体输送到OCV/IR设备处，进行电压检测并记录，然后将堆垛组合体送至拆垛机构处，将堆垛组合体分拆为电芯2与导热支撑板1组合单元，然后，进一步将组合单元分拆为电芯2，将合格的电芯分类放置吸塑盘(未画出)存放，将导热支撑板1重新堆垛后送至包装或DEGASS工序循环使用。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法，其特征在于，采用导热支撑板进行温度控制，导热支撑板与动力蓄电池的电芯贴紧来相互传导热量，从而动力蓄电池的电芯在制造过程中带有压力制造，导热支撑板与动力蓄电池的电芯之间放置导热垫，起到压缩作用，采用液冷板与导热支撑板底部接触并进行热交换，液冷板内流体介质是不同温度的纯水，水温依据工艺要求定，每两个导热支撑板中间夹紧动力蓄电池的电芯，所有导热支撑板底部都紧贴在液冷板平面上，为了使得液冷板与导热支撑板底部接触效果好，在液冷板上铺一层导热弹性垫，液冷板的进液口、出液口、水泵、以及储液罐通过管道相连，工作状态时，水泵打开，一定温度的液体通过水泵将其导入到液冷板内，然后又经回流管道进入储液罐内，将多个动力蓄电池的电芯与导热支撑板组合堆垛，然后给预定预紧力压缩，放入固定支架内，然后将整个组合放到液冷板上，整个组合的底部成平面由导热支撑板底部相互咬合而成，所述固定支架为U型固定支架，
在包装工序：通过顶封、侧封后带着气袋的电芯，通过机械手，平放到导热支撑板的腔体内组成单元体，导热支撑板是靠传送带输送来或者是从弹仓内取来，然后进入到下道工序，通过堆垛机构，将单元体依次堆垛一定数量，最后通过机械手预紧，放置到输送带的固定支架内成为堆垛组合体，输送到电芯烘干工序，在电芯烘干工序：从包装工序输送来的单元堆垛组合体，通过机械手，将其整体放入真空烘箱内的液冷板上，然后，抽真空、加热，加热通过液冷板，烘干之后，关掉加热源，然后通入冷却水冷却，最后，打开烘箱门，机械手取出堆垛组合体，通过输送带送到注液工序；
在注液工序：1)、将堆垛组合体通过拆垛机构拆至电芯与导热支撑板单元组合，然后机械手将电芯从导热支撑板中取出；2)、注液与真空封口功能；3)、将电芯取出注液机放至导热支撑板中组成单元体，然后，将单元体堆垛，放入固定支架中组成堆垛组合体，整个过程：从多个导热支撑板与电芯组成的单元体的堆垛以及固定支架组合的堆垛组合体通过拆垛结构拆为每一个导热支撑板与电芯的单元体，一直到单个导热支撑板与单个电芯；注液机机械手将电芯取走，将注液头伸进电芯气袋进行注液，然后，在真空环境中，用热封头预封口，之后将电芯，放置到导热支撑板中，组成单元体；堆垛机构将单元体堆垛成堆垛组合体，并将其放入固定支架中，然后输送到下道工序；
在电解液润湿工序：注液后的电芯堆垛组合体输送到润湿静置工序，并放置在配备液冷板的货架上，静置一定的时间，时间满足工艺要求后，将堆垛组合体从货架中取出，放置到输送设备，送到下道工序控温加压化成工序；
在化成工序：将上道工序输送来的电芯与导热支撑板组成的单元堆垛组合体，通过机械手，放置到化成设备的工作位，然后，将压力在施压位置通过加压机构施加到堆垛组合体上，使得电芯与导热支撑板紧紧贴在一起，每只电芯受到一致的压力，然后将液冷板紧紧贴到堆垛组合体底面，将液冷板的热量与导热支撑板交换，并将热量传导到电芯，使得堆垛体内的每个电芯的温度一致，最后，将直流电源分别接到每个电芯的正负极上进行充电，充电结束，移开直流电源接头，卸掉施加的压力，机械手将堆垛组合体整体移出到输送带上，传递到下一道工序；
在DEGASS工序：本工序有三部分功能组成，1)、将堆垛组合体拆至电芯与导热支撑板单元组合，然后机械手将电芯从导热支撑板中取出；2)、终封口与切多余气袋功能；3)、将电芯取出DEGASS设备放至导热支撑板中组成单元体，然后，将单元体堆垛，放入固定支架中形成堆垛组合体，整个过程：从堆垛组合体拆为每一个导热支撑板与电芯的单元体，一直为单个导热支撑板与单个电芯；DEGASS设备机械手将电芯取走，放到在真空环境中，用热封头贴近电芯本体封口，然后，离开真空环境并用切刀将电芯的气袋切去，并放置到导热支撑板中，组成单元体；堆垛机构将单元体堆垛成堆垛体，并将其放入固定支架中形成堆垛组合体，然后输送到下道工序，静置；
分容工序：从上道工序送来的堆垛组合体，放置到分容柜的液冷板上，并且使得堆垛组合体的底面与液冷板紧贴合，利于热量传导，搁置一定时间，直至电芯的温度与液冷板温度平衡，开始对电芯进行充放电，记录容量、电压、内阻以及直流内阻后，取出堆垛组合体到输送设备上送入下道工序；
老化工序：将分容后送来的堆垛组合体，放到老化架的液冷板上，使得所有电芯都处于同一的温度场中，一定压力下进行老化；
在OCV、IR检测与自放电筛选工序：老化后，堆垛组合体输送到OCV/IR设备处，进行电压检测并记录，然后将堆垛组合体送至拆垛设备处，将堆垛组合体分拆为电芯与导热支撑板组合单元，然后，将组合单元分拆为电芯，将合格的电芯分类放置吸塑盘存放，将导热支撑板重新堆垛后送至包装或DEGASS工序循环使用。
CN202011299365.0A 2020-11-18 2020-11-18 一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法 Active CN114520378B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011299365.0A CN114520378B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011299365.0A CN114520378B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114520378A CN114520378A (zh) 2022-05-20
CN114520378B true CN114520378B (zh) 2024-04-09

Family

ID=81595261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011299365.0A Active CN114520378B (zh) 2020-11-18 2020-11-18 一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114520378B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107611295A (zh) * 2017-08-04 2018-01-19 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种动力电池热管理系统
CN207637956U (zh) * 2017-11-27 2018-07-20 桑顿新能源科技有限公司 一种具有热管理系统的电池
JP2018170211A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 株式会社東芝 組電池、組電池モジュール
CN108828447A (zh) * 2018-06-06 2018-11-16 中航锂电（洛阳）有限公司 一种锂电池最佳预紧力测试方法和测试系统
CN208208922U (zh) * 2017-12-29 2018-12-07 开沃新能源汽车集团有限公司 一种可对动力电池冷却和加热的装置
CN111082152A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 深圳市精实机电科技有限公司 一种锂电池化成分容设备中水加热装置
CN111537126A (zh) * 2020-04-28 2020-08-14 苏州清陶新能源科技有限公司 用于确定软包电池预紧力的工装、确定软包电池预紧力和模组装配的方法
CN111834700A (zh) * 2020-07-21 2020-10-27 山东大学 电动汽车动力电池热管理和压力管理系统
CN211829116U (zh) * 2020-04-20 2020-10-30 中航锂电技术研究院有限公司 电池模组、电池包及车辆

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016131141A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-25 Ttb Holding Company Limited Lithium ion battery module with cooling system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018170211A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 株式会社東芝 組電池、組電池モジュール
CN107611295A (zh) * 2017-08-04 2018-01-19 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种动力电池热管理系统
CN207637956U (zh) * 2017-11-27 2018-07-20 桑顿新能源科技有限公司 一种具有热管理系统的电池
CN208208922U (zh) * 2017-12-29 2018-12-07 开沃新能源汽车集团有限公司 一种可对动力电池冷却和加热的装置
CN108828447A (zh) * 2018-06-06 2018-11-16 中航锂电（洛阳）有限公司 一种锂电池最佳预紧力测试方法和测试系统
CN111082152A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 深圳市精实机电科技有限公司 一种锂电池化成分容设备中水加热装置
CN211829116U (zh) * 2020-04-20 2020-10-30 中航锂电技术研究院有限公司 电池模组、电池包及车辆
CN111537126A (zh) * 2020-04-28 2020-08-14 苏州清陶新能源科技有限公司 用于确定软包电池预紧力的工装、确定软包电池预紧力和模组装配的方法
CN111834700A (zh) * 2020-07-21 2020-10-27 山东大学 电动汽车动力电池热管理和压力管理系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114520378A (zh) 2022-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8399138B2 (en) Liquid rechargeable lithium ion battery
CN105633501B (zh) 电动车辆动力电池组液流热管理装置、管理系统及其控制方法
CN204947033U (zh) 锂二次电池模组
CN106129527B (zh) 一种基于液冷的锂离子电池组极耳液冷装置
CN201629380U (zh) 电动汽车用软包装动力锂离子电池组
CN102355031A (zh) 一种磷酸铁锂动力电池组主动均衡充电方法及装置
CN102376997B (zh) 具有温度调节装置的电池系统
CN111463393A (zh) 一种电池包pack方法
CN105932367A (zh) 一种基于耦合式热管理的电池储能系统及方法
CN103192731B (zh) 一种太阳能补偿的电动车电池车载充电加热装置
CN106450471A (zh) 一种基于高温压力夹具的锂电池裸电芯化成分容方法
CN204333165U (zh) 一种电池组热管理装置
CN114520378B (zh) 一种动力蓄电池制造过程温度一致性的控制方法
CN201364934Y (zh) 一种对动力电池组进行分容匹配的保养装置
CN206834300U (zh) 一种电动汽车电池温度调节系统
EP4345979A1 (en) Battery cell, battery module, battery pack, energy storage system, and electric vehicle
CN113178630A (zh) 多种电芯的电池管理系统hbms
CN204348763U (zh) 一种锂离子电池铝塑膜封装装置
CN202183448U (zh) 一种大容量宽温蓄电池装置
CN201946669U (zh) 一种锂离子电池用极耳
CN202260587U (zh) 一种智能跟随型充电机
CN212461802U (zh) 电池组发热量等效测试系统
CN207852859U (zh) 一种具有散热功能的锂离子电池组
CN109945599B (zh) 一种软包电池真空干燥的夹持装置
CN202004108U (zh) 具有温度调节结构的锂离子电池组

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240712

Address after: 4th Floor, Building 2, No. 448 Hexing West Road, Hongqi Town, Jinwan District, Zhuhai City, Guangdong Province 519000

Patentee after: Zhuhai Chuntian Energy Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 201821 room 1021, area B, building 3, no.1011 Fuhai Road, Jiading District, Shanghai

Patentee before: SHANGHAI XUANDAI TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Country or region before: China