CN114628867A - 锂电池的电解液注液方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种锂电池的电解液注液方法，其步骤为：前置步骤、前置处理步骤、电池封包前置步骤、第一次抽真空步骤、电解液注液前置步骤、注液初始步骤、注液阶段步骤、第二次抽真空步骤及封包作业步骤，让电解液处在极佳的环境下以外，一直到封装完成后才会接触到外界，此方式可让锂电池内部更不会产生质变，且所设定能注入的容量也更为稳定，不会受到外界的水气、有害物质的影响而改变所要注入的量，以确保锂电池日后在使用上的安全性，防止锂电池在使用上发生膨胀、漏液、短路的危险事情。

Description

锂电池的电解液注液方法

技术领域

本发明是一种锂电池的电解液注液方法，详指应用于锂电池内部电解液的注入，其主要是防止外界对锂电池有害的气体及物质进入锂电池内，进而维持锂电池的使用寿命。

背景技术

在许多的电力储蓄技术中，锂电池由于具有能量密度大、循环寿命长、重量轻、低污染等优点，被认为是极高效能的便携式化学电源。目前已经广泛的用于数字相机、智慧手机、笔记本电脑等方面。随着锂电池能量密度的进一步提升，其应用领域扩大。随着可移动电子设备对高容量、长寿命电池需求的日益增长，人们对锂离子电池的性能提出了更高的要求。

其中，在锂电池中其电解液是重要的组成部分之一，在正、负极之间能够起到传导离子的作用，然而在锂电池的制作过程中，每道步骤都是具有独立的操作场所、独自的工作站，每做完一道步骤后就必须移往下一道步骤，其中在进行锂电池内部电解液注入的前后步骤的衔接，其主要是先将锂电池的封包打开后再移至电解液注入的工作站进行注入，而在注入结束后还要再至下一工作站进行封包封闭，又在封包封闭的工作站中，因为锂电池内已经注入有电解液，所以在封包作业上必须维持在极佳的工作环境中，因此都会在封包封闭的工作站内形成真空室，借此避免外界对锂电池有害的气体及物质进入锂电池。

然而，上述锂电池在电解液注入的环境中为较干净的场所，但其缺点在每一工作站的转换过程中，锂电池还是会接触到外界有害的气体及物质等，避免电解液注入后发生质变影响日后锂电池的运作，可是在每一道步骤的工作站中进行清理既耗费时间更是耗费资源，且只要一个步骤的疏忽就还是会让锂电池内的电解液产生质变，甚至造成日后锂电池在运作上产生膨胀、漏液、短路等危险的事情。

发明内容

为改善现今锂电池在制作上，会因为制程步骤的转换而导致过程中接触到外界水气、有害的气体与物质等，进而让电解液产生质变造成锂电池的寿命缩短，甚至发生膨胀、漏液、短路等危险的问题，本发明提供一种锂电池的电解液注液方法，防止空气中的水气及有害的气体与物质进入锂电池内，借此维持锂电池的使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种锂电池的电解液注液方法，其步骤为：前置步骤：预备一内部具有适量电解液的原液桶及一缓冲桶，并以一第一阀体连接该原液桶及该缓冲桶。前置处理步骤：将一第二阀体连接该缓冲桶，并于该缓冲桶内部以一真空组件进行抽真空作业，接续将惰性气体由第二阀体注入于该缓冲桶内进行气体置换，又抽真空作业及惰性气体注入需反复多次作业；另外，在该原液桶内灌注惰性气体，并接续开启该第一阀体使该原液桶与该缓冲桶连通，并以压差让该原液桶内的该电解液注入该缓冲桶内至一定高度，完成后以该真空组件对该缓冲桶进行再抽真空作业予以脱泡静置，最后再注入惰性气体于该缓冲桶。电池封包前置步骤：准备一电池外套件放置于一治具内，再将该治具连同该电池外套件移往一舱体内，完成后将该舱体予以关闭；另设有一第一真空泵及一第二真空泵相邻于该舱体，且该第一真空泵与该舱体之间以一第三阀体予以连接、该第二真空泵与该舱体之间以一第四阀体予以连接。第一次抽真空步骤：该舱体关闭后，该第一真空泵及该第二真空泵同时开启，此时该第三阀体为关闭、该第四阀体则开启，使该第二真空泵与该舱体内部导通，该第二真空泵对该舱体内进行第一次的抽真空作业。电解液注液前置步骤：当该第二真空泵抽取该舱体内部至一第一真空压后，以设置于该舱体内部的一吸盘组件将该电池外套件一端朝两侧撑开，并等待该电解液的注入，此时维持在该第一真空压。注液初始步骤：在该缓冲桶与该舱体之间另设有一驱动泵，该驱动泵连通该缓冲桶及设置于该舱体一端的一注液组件，该驱动泵会针对该电池外套件的大小而设定该电解液的注液量，并吸取该缓冲桶内的电解液暂存于内部。注液阶段步骤：当该驱动泵暂存此次所要注液的容量后，可继续进行该电解液的导引，将该电解液导入该注液组件内，又该注液组件一端深入于该舱体内并对应该电池外套件，该注液组件导引该驱动泵内所暂存的该电解液容量后即可完成注液。第二次抽真空步骤：注液完毕后，关闭第四阀体而开启第三阀体，以该第一真空泵对该舱体内进行第二次抽真空作业，并抽取该舱体内部至一第二真空压，又该第二真空压的数值小于该第一真空压的数值。封包作业步骤：以该封口组件将该电池外套件的一端进行封口作业，完成后卸除该舱体内的第二真空压，并开启该舱体取出注入有该电解液的电池外套件即可完成。

根据上述说明，本发明在前置处理步骤中就先对电解液进行处理，使其维持在极佳的环境中，另外再于电池封包前置步骤后的各步骤中处于两种不同真空压力的环境下进行电解液的注入及封包，如此一来可让锂电池进行电解液的注入过程中处在极佳的注入环境，确实隔绝外界对锂电池有害的气体及物质进入锂电池内，进而防止电解液的质变，也可以防止锂电池在使用上发生膨胀、漏液、短路。可见本发明可说是一种相当具有实用性及进步性的发明，相当值得产业界来推广，并公诸于社会大众。

本发明的有益效果是，防止空气中的水气及有害的气体与物质进入锂电池内，借此维持锂电池的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明流程示意图。

图2为本发明装置示意图。

图3为本发明吸盘组件动作示意图。

图4为本发明封口组件动作示意图。

图5为本发明舱体开启动作示意图。

图中标号说明：

前置步骤 S1

前置处理步骤 S2

电池封包前置步骤 S3

第一次抽真空步骤 S4

电解液注液前置步骤 S5

注液初始步骤 S6

注液阶段步骤 S7

第二次抽真空步骤 S8

封包作业步骤 S9

除净步骤 S10

电解液 10

驱动泵 20

封口组件 30

稳压阀 40

破真空阀 50

原液桶 1

缓冲桶 2

真空组件 21

第一阀体 3

第二阀体 4

电池外套件 5

治具 6

舱体 7

第一真空泵 71

第二真空泵 72

第三阀体 73

第四阀体 74

第一真空压 75

注液组件 76

第二真空压 77

吸盘组件 8

具体实施方式

为了清楚说明本发明所能达成上述的目的及功效，兹搭配附图就本发明的实施例加以详细说明其特征与功效。请参阅图1至图5所示，本发明一种锂电池的电解液注液方法，其主要可区分成两部分说明，第一部分是针对注入物的处理、第二部分则是针对注液过程中的处理，故针对第一部分其步骤为：前置步骤S1：预备装有适量电解液10的一原液桶1及一缓冲桶2，该原液桶1及该缓冲桶2的体积大小不相同(该缓冲桶2小、该原液桶1大)，并以一第一阀体3连接该原液桶1及该缓冲桶2。前置处理步骤S2：以一真空组件21对该缓冲桶2内部进行抽真空作业，将一第二阀体4连接该缓冲桶2且开启该第二阀体4，并注入惰性气体于该缓冲桶2内进行气体置换，在真空作业及惰性气体注入多次逐一反复作业，以确保后续步骤中电解液10在注入缓冲桶2内的过程、存放时，该电解液10不会发生质变。另外又在该原液桶1内灌注惰性气体，并接续开启该第一阀体3使该原液桶1与该缓冲桶2连通，使该缓冲桶2与该原液桶1间产生压差(虹吸原理)，利用压差让该原液桶1内的该电解液10注入该缓冲桶2内至一定高度，上述作业完成后以该真空组件21对该缓冲桶2进行抽真空作业，进行脱泡静置，后再注入惰性气体于该缓冲桶2，上述为本发明的第一部分的说明。

第二部分则是针对进行抽真空进行说明，电池封包前置步骤S3：准备一电池外套件5放置于一治具6内，该治具6主要是用来固定该电池外套件5，再将该治具6连同该电池外套件5移往一舱体7内，完成后将该舱体7予以关闭；另设有一第一真空泵71及一第二真空泵72相邻于该舱体7(图中第一真空泵71及第二真空泵72中M代表马达、泵代表泵体)，且该第一真空泵71与该舱体7之间以一第三阀体73予以连接、该第二真空泵72与该舱体7之间以一第四阀体74予以连接，该第一真空泵71与该第二真空泵72两者为不同抽真空的能力，本发明以第一真空泵71所能抽取的真空压数值小于第二真空泵72所能抽取的真空压数值，又该第一真空泵71与该第二真空泵72所抽取的数值均为负值；第一次抽真空步骤S4：该舱体7关闭后，该第一真空泵71及该第二真空泵72同时开启，此时该第三阀体73为关闭、该第四阀体74则开启，使该第二真空泵72与该舱体7内部导通，该第二真空泵72对该舱体7内进行第一次抽真空作业；电解液注液前置步骤S5：当该第二真空泵72抽取该舱体7内部至一第一真空压75后，以设置于该舱体7内部的一吸盘组件8将该电池外套件5一端朝两侧撑开，并等待该电解液10的注入，此时维持在该第一真空压75。

注液初始步骤S6：在该缓冲桶2与该舱体7之间另设有一驱动泵20(图中驱动泵20中M代表马达、泵代表泵体)，该驱动泵20连通该缓冲桶2及设置于该舱体7一端的一注液组件76，该驱动泵20可针对该电池外套件5的大小而设定该电解液10的注液量，并吸取该缓冲桶2内的电解液10暂存于内部；注液阶段步骤S7：当该驱动泵20暂存此次所要注液的容量后，再继续进行该电解液10的导引，将该电解液10导入该注液组件76内，又该注液组件76一端深入于该舱体7内并对应该电池外套件5，该注液组件76将电解液10从该电池外套件5打开的一端注入该驱动泵20内所暂存的该电解液10容量后即可完成注液；第二次抽真空步骤S8：注液完毕后，关闭第四阀体74而开启第三阀体73，以该第一真空泵71对该舱体7内进行第二次抽真空作业，并抽取该舱体7内部至一第二真空压77，又该第二真空压77的压力数值小于该第一真空压75的压力数值，借此更进一步的排除该舱体7内不合适的气体；封包作业步骤S9：以该封口组件30将该电池外套件5的一端进行封口作业，完成后卸除该舱体7内的第二真空压77，并开启该舱体7取出治具6后把注入有该电解液10的电池外套件5拆离治具6即可完成。

根据上述的说明下，本发明利用前置作业上先将电解液10处理至极佳状态后，就不会让电解液10处在一般的大气压力下受到外界气体、液体的影响，接着将电解液10注入电池外套件5的过程中也持续处于不同真空压力的状态下，如此一来不仅让电解液10处在极佳的环境下以外，连用来装取电解液10的电池外套件5也是如此，一直到封装完成后才会接触到外界，此方式可让锂电池内部更不会产生质变，且所设定能注入的容量也更为稳定，不会受到外界的水气、有害物质的影响而改变所要注入的量，以确保锂电池日后在使用上的安全性，防止锂电池在使用上发生膨胀、漏液、短路的危险事情。

根据上述的说明，进一步再叙述本发明其他的技术特征，首先在该封包作业步骤S9中，最后必须将该电池外套件5进行密封，避免电解液10的外溢，因此进一步设有一封口组件30于该舱体7内部，且该封口组件30邻近于该吸盘组件8，又该封口组件30可为能够热封铝料、塑料的热封机(图未示)，请见图2所示。

另外，本发明为了稳定舱体7内的真空效果，且在第二次抽真空步骤S8中，为了避免第二真空压77的压力数值过小，故另设有一稳压阀40连接该舱体7，该稳压阀40于第二次抽真空步骤S8中，当舱体7内部处于第二真空压77的时候，开启该稳压阀40以稳定该舱体7内部的真空压力，请见图2所示；一般处于真空状态下难以将对合的物品拆离，而本发明为了便于取出电池外套件5，因此另设有一破真空阀50连接该舱体7，该破真空阀50于封包作业步骤S9中，以该破真空阀50的开启卸除该第二真空压77，使该舱体7内的压力与一般大气压力相同得以顺利开启舱体7。

请见图1所示，本发明为了追求更佳的锂电池制作过程，彻底杜绝任何气体、液体的影响，故亦可在该电池封包前置步骤S1及该第一次抽真空步骤S4之间可增加一除净步骤S10，首先开启该第一真空泵71及该第三阀体73，以该第一真空泵71的运作对该舱体7内进行初始抽真空作业，此时的抽真空作业相同于前述第二次抽真空步骤S8，利用该第一真空泵71的运作，以得到更小的真空压力数值，使其先排除该舱体7内部及该电池外套件5内的气体、水分，确保舱体7及电池外套件5处在最佳的作业状态，完成后关闭第三阀体73并卸除该舱体7内的压力，再来就可接回先前的第一次抽真空步骤S4继续进行作业，借由此步骤的增设可提升锂电池日后使用上的稳定性及安全性。

最后值得一提的是，本发明在第一次抽真空步骤S4至电解液注液前置步骤S5中的第一真空压75的数值为－10～－50kPa、第二真空压77及该除净步骤S10中初始抽真空作业所达的真空压值皆为－50～－101kPa。另外该前置处理步骤S2中所灌注的惰性气体可为氮气或氩气，利用惰性气体的特性防止相关电解液10和有害的气体及物质有所接触。

以上所述，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，凡是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 (8)

1.一种锂电池的电解液注液方法，其特征在于，步骤为：

前置步骤：预备一内部具有适量电解液的原液桶及一缓冲桶，并以一第一阀体连接该原液桶及该缓冲桶；

前置处理步骤：将一第二阀体连接该缓冲桶，并于该缓冲桶内部以一真空组件进行抽真空作业，接续将惰性气体由第二阀体注入于该缓冲桶内进行气体置换，又抽真空作业及惰性气体注入需反复多次作业；另外，在该原液桶内灌注惰性气体，并接续开启该第一阀体使该原液桶与该缓冲桶连通，并以压差让该原液桶内的该电解液注入该缓冲桶内至一定高度，完成后以该真空组件对该缓冲桶进行再抽真空作业予以脱泡静置，最后再注入惰性气体于该缓冲桶；

电池封包前置步骤：准备一电池外套件放置于一治具内，再将该治具连同该电池外套件移往一舱体内，完成后将该舱体予以关闭；另设有一第一真空泵及一第二真空泵相邻于该舱体，且该第一真空泵与该舱体之间以一第三阀体予以连接、该第二真空泵与该舱体之间以一第四阀体予以连接；

第一次抽真空步骤：该舱体关闭后，该第一真空泵及该第二真空泵同时开启，此时该第三阀体为关闭、该第四阀体则开启，使该第二真空泵与该舱体内部导通，该第二真空泵对该舱体内进行第一次的抽真空作业；

电解液注液前置步骤：当该第二真空泵抽取该舱体内部至一第一真空压后，以设置于该舱体内部的一吸盘组件将该电池外套件一端朝两侧撑开，并等待该电解液的注入，此时维持在该第一真空压；

注液初始步骤：在该缓冲桶与该舱体之间另设有一驱动泵，该驱动泵连通该缓冲桶及设置于该舱体一端的一注液组件，该驱动泵会针对该电池外套件的大小而设定该电解液的注液量，并吸取该缓冲桶内的电解液暂存于内部；

注液阶段步骤：当该驱动泵暂存此次所要注液的容量后，可继续进行该电解液的导引，将该电解液导入该注液组件内，又该注液组件一端深入于该舱体内并对应该电池外套件，该注液组件导引该驱动泵内所暂存的该电解液容量后即可完成注液；

第二次抽真空步骤：注液完毕后，关闭第四阀体而开启第三阀体，以该第一真空泵对该舱体内进行第二次抽真空作业，并抽取该舱体内部至一第二真空压，又该第二真空压的压力数值小于该第一真空压的压力数值；

封包作业步骤：将该电池外套件的一端进行封口作业，完成后卸除该舱体内的第二真空压，并开启该舱体取出注入有该电解液的电池外套件即可完成。

2.根据权利要求1所述的锂电池的电解液注液方法，其特征在于，所述封包作业步骤中进一步包含设置在该舱体内的一封口组件，该封口组件邻近于该吸盘组件。

3.根据权利要求1所述的锂电池的电解液注液方法，其特征在于，另设有一稳压阀连接该舱体，该稳压阀于第二次抽真空步骤中，当舱体内部处于第二真空压的时候，开启该稳压阀以稳定该舱体内部的真空压力。

4.根据权利要求2所述的锂电池的电解液注液方法，其特征在于，另设有一稳压阀连接该舱体，该稳压阀于第二次抽真空步骤中，当舱体内部处于第二真空压的时候，开启该稳压阀以稳定该舱体内部的真空压力。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂电池的电解液注液方法，其特征在于，另设有一破真空阀连接该舱体，该破真空阀于封包作业步骤中，以该破真空阀的开启卸除该第二真空压，使该舱体内的压力与一般大气压力相同得以顺利开启舱体。

6.根据权利要求5所述的锂电池的电解液注液方法，其特征在于，进一步于该电池封包前置步骤及该第一次抽真空步骤之间可增加一除净步骤，该除净步骤为开启该第一真空泵及该第三阀体，以该第一真空泵的运作对该舱体内进行初始抽真空作业，该第一真空泵的运作排除该舱体内部及该电池外套件内的气体、水分，完成后关闭第三阀体并卸除该舱体内的压力。

7.根据权利要求6所述的锂电池的电解液注液方法，其特征在于，所述第一次抽真空步骤至电解液注液前置步骤中的第一真空压的数值为－10～－50kPa、第二真空压及该除净步骤中初始抽真空作业所达的真空压值皆为－50～－101kPa。

8.根据权利要求7所述的锂电池的电解液注液方法，其特征在于，所述前置处理步骤中所灌注的惰性气体为氮气或氩气。

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