CN116417764A - 一种铝壳锂电池注液机设备及注液方法 - Google Patents

Abstract

一种铝壳锂电池注液机设备及注液方法，该铝壳锂电池注液机设备包括注液机主体，电解液打液机构、电芯注液机构、残留电解液收集机构、铝壳电池装夹机构、电池夹具提升机构、电解液输送系统、所述电解、电解液储存罐、注液泵、注液泵的控制器、气体储存罐、注液机主体架、注液罐放置架、注液机电控箱、所述注液机电控箱、包括触摸屏控制系统、三色灯、各机构排布有序，安装方便；自动化程度高，操作安全，并能保证铝壳电池注液的质量、操作的可靠性。

Description

一种铝壳锂电池注液机设备及注液方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产制造技术领域，尤其涉及一种铝壳锂离子电池自动注电解液设备及注液方法。

背景技术

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池因重量轻、体积小，对环境友好，需求量日益增加。

铝壳锂离子电池生产中注电解液是电池生产环节的重要一步，现有注液方式为人工辅助注液，需要人工接线、接气、对接注液泵，注液质量不稳定、生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种铝壳锂电池自动注液机设备，结构稳定、安装方便、通用性高、有效保电池组装焊接后注电解液质量、小批量生产自动化程度高。

本发明的另一目的是提供一种铝壳锂电池注液方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种铝壳锂电池注液机设备，包括注液机主体、电解液输送系统；

所述注液机主体包括电解液打液机构、电芯注液机构、铝壳电池装夹机构、电池夹具提升机构；

所述电解液打液机构包括注液针、用于控制注液针内的注液通道通断的气控二通液阀、气缸、用于带动气缸滑动的直线模组，注液针经气控二通液阀装于气缸的活塞杆安装座上，气控二通液阀固定在气缸的活塞杆安装座上，气控二通液阀上端安装进液接口，气控二通液阀下端安装注液针；

所述电芯注液机构包括注液杯体、电解液缓存杯，注液杯体的注液杯进气口经气体分流器与高真空管路、氮气管路、低真空管路、常压空气管路连接，电解液缓存杯上部有与注液针相对应的小孔，电解液缓存杯下部经气控二通液阀与注液杯体进液口相连形成一组组合杯，注液杯体下部有注液嘴，注液杯体中部有用于控制注液嘴开闭的开关阀；

所述电解液输送系统包括电解液储存罐、用于输送电解液的注液泵、用于储存氮气的气体储存罐；

直线模组经支架上的支架板横向安装与注液机主体架顶端，铝壳电池装夹机构装于电池夹具提升机构上，注液泵的进液口与电解液储存罐底端的阀门口相连，注液泵出液口与电解液打液机构的气控二通液阀相联。

所述气控二通液阀为两个，包括气控二通液阀A、气控二通液阀B，两个气控二通液阀分别固定在气缸的活塞杆安装座上，气控二通液阀A上端安装进液接口A下端安装注液针A，气控二通液阀B上端安装进液接口B下端安装注液针B；

注液泵为双头注液泵，注液泵两头各有一组接口组，每组接口组包括一进液口、一出液口，注液泵的一组接口组中的进液口与电解液储存罐底端的一阀门口相连，注液泵的一组接口组中的出液口与气控二通液阀A上端安装进液接口A，注液泵的另一组接口组中的进液口与电解液储存罐底端的另一阀门口相连，注液泵的另一组接口组中的出液口与气控二通液阀A上端安装进液接口进液接口B；进液接口A、进液接口B分别与电解液储存罐的电解液输出口连接；

所述组合杯为至少2个，一组合杯的电解液缓存杯与一注液针A相对应，另一组合杯的电解液缓存杯与一注液针B相对应；以组合杯为8个为例：注液时2个注液针同时工作，向8个电解液缓存杯加液，只需4次即可完成，如果只用1个注液针，需要8次加液；

所述开关阀包括阀杆、用于驱动阀杆升降的微型气缸。

所述电池夹具提升机构包括固定架、用于导向固定架升降的导向机构，导向机构包括提供升降动力的重型直线模组、提供连接板上下方向导向的直线导轨，固定架包括注液台面，注液台面下固定有承重板，承重板一侧与模组连接板固定，重型直线模组两侧各设有一直线导轨，模组连接板上设有用于安装重型直线模组和两条直线导轨的孔位，所述重型直线模组安装面与直线导轨滑块的安装面平齐，模组连接板同时与重型直线模组安装面与直线导轨滑块的安装面锁紧；

铝壳锂电池注液机设备还包括注液机台架、残留电解液收集机构；所述注液机台架包括注液机主体架、注液罐放置架；所述电解液输送系统还包括用于储存氮气的气体储存罐；电解液储存罐、用于输送电解液的注液泵、气体储存罐放置于注液罐放置架上，注液机主体放置于注液机主体架上，电池夹具提升机构；

所述残留电解液收集机构包括电解液收集盒、用于推动电解液收集盒伸缩的驱动气缸。

所述电解液输送系统还包括用于控制注液泵的控制器；

铝壳锂电池注液机设备还包括注液机电控箱，所述注液机电控箱包括触摸屏控制系统、三色灯。

所述电解液打液机构包括支架，三个电磁阀和一个气缸安装在一个硬铝材质制作的支架上，气缸活塞杆上固定了一个组装成90°的安装座，气控二通液阀A、气控二通液阀B固定在安装座上；硬铝材质制作的支架固定于直线模组上，直线模组横向安装与注液机主体架顶端，直线模组最左侧安装残留电解液收集盒；三个电磁阀分别与气控二通液阀A、气控二通液阀B、气缸相连，用于控制气控二通液阀A、气控二通液阀B、气缸的运行；残留电解液收集盒的作用是当八个电解液缓存杯注液完成后，直线模组会移动到最左侧，此时注液针附带的残留电解液会滴落在残留电解液收集盒内；

所述电芯注液机构包括电解液缓存杯、微型气缸、气控二通液阀、进气口、注液杯体、注液嘴、气体分流器、数显压力表；

电磁阀组包括多个电磁阀，其中4个电磁阀连接4个气控二通阀，4个气控二通阀分别为高真空气控二通阀、氮气气控二通阀、低真空气控二通阀、常压空气气控二通阀；

残留电解液收集机构包括电解液收集盒，对称安装在注液机主体架两侧的二个辅助导柱形成辅助导柱组合，辅助导柱组合之间垂直固定在安装板两端，电解液收集盒固定在安装板上，注液机主体架背面的两个驱动气缸，与安装板垂直相联；

所述铝壳电池装夹机构包括由五块硬铝材质板制作成无上盖的长方体盒，长方体盒两端对称固定两个硬铝材质的把手，长方体盒内装有八组防腐蚀、绝缘的铁氟龙材质内衬块；

所述电池夹具提升机构包括用于放置铝壳电池装夹机构的由硬铝材质制作的注液台面、重型直线模组、与注液台面垂直固定的两块承重板、与注液台面长度方向固定的加强筋板、与承重板固定的模组连接板，所述模组连接板的平面度要好，孔位与重型直线模组和两条直线导轨对齐，所述重型直线模组安装面与直线导轨滑块的安装面在同一平面内平齐，模组连接板同时与重型直线模组安装面与直线导轨滑块的安装面锁紧，安装模组连接板锁紧后，不允许出现因直线模组安装面与直线导轨滑块的安装面不平齐，导致安装不到位或者固定螺钉无法锁紧的现象；

所述电解液储存罐包括罐体，罐体顶端有两个接口，一个是输入电解液的气控两通阀，另一个是用于排气的手动阀，罐体是壁厚6.0mm不锈钢材质，罐体顶端安装有一个电磁阀，罐体是圆柱形，罐体内壁光洁度在0.4以下，防止电解液结晶残留，所述罐体的侧壁竖直的安装了两个接头，两接头之间安装的是直径8mm铁氟龙材质的液体位置观察管，用于观察罐内的电解液储存量，同时在液体位置观察管上安装电解液位置传感器用于电解液液体位置上限与下限位置感应同时与触摸屏控制系统相连；罐体底有三个阀门口，其中两阀门口是电解液输出口，电解液输出口与注液泵的进液口相连，另一个阀门口用于闲置备用。

所述电解液的注液泵是双头注液泵，注液泵接电口与控制器相接用于控制注液泵，注液泵两头各有两个接口，分别是进液口A、进液口B与出液口A、出液口B，进液口A、出液口A组成一组接口组，进液口B、出液口B组成另一组接口组；

所述注液泵的控制器主要用来控制注液泵，同时与触摸屏控制系统相联，触摸屏控制系统的触摸屏直接控制注液泵的控制器；

所述气体储存罐，主要用来储存压缩氮气，与氮气气控二通阀相联。

注液机主体架的立柱用60*60的方钢焊接而成，注液机主体架下部的箱体四面和柜门用1.5mm冷轧钢焊接而成，注液机主体架上部的台面用6061材质的铝板加工而成；

所述注液罐放置架整体都是用SUS316不锈钢焊接而成，架体需要耐电解液的腐蚀。

8、根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：

所述触摸屏控制系统：用于控制整个注液的过程，触摸屏可以调整注液过程的每一个步骤的参数，修改注液过程中的每一个步骤的工艺数据，所述三色灯与触摸屏控制系统相联，注液过程中任何一个步骤出错都会触发三色灯报警停机，并将报错数据反馈在触摸屏。

一种铝壳锂电池注液方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）根据电解液储存罐的罐体内液位情况，控制是否往罐体加入电解液；罐体的容积是57升，当液位低于下感应器时，电解液容积少于5升时开始加液，当液位高于上感应器时，电解液容积大于45升时停止加液；

2）电解液储存罐的罐体内电解液通过注液泵、电解液打液机构注满电芯注液机构的电解液缓存杯；

3）装载铝壳电池的铝壳电池装夹机构在电池夹具提升机构带动下上升至电芯注液机构的注液杯体的注液嘴与铝壳电池的注液口贴合，打开注液嘴，注液杯体与铝壳电池连通，先通过高真空管路使注液杯体与铝壳电池内部达到高真空；

4）关闭注液嘴，注液杯体与铝壳电池隔开，电解液缓存杯的气控二通液阀打开，在真空压力下电解液缓存杯内的电解液抽入注液杯体内；

5）电解液抽入注液杯体内后，打开注液嘴，电解液随着电池内负压注入铝壳电池；

5）打开氮气气控二通阀，通过氮气管路使注液杯体内加正压至电解液完全压入铝壳电池内；

6）打开低真空气控二通阀，通过低真空管路使注液杯体及铝壳电池内抽低真空，排除注入铝壳电池的电解液气泡；

循环步骤1-6，直至电解液完全注入铝壳电池；

7）打开常压空气气控二通阀，通过常压空气管路使注液杯体及铝壳电池内压力转成常压。

将铝壳锂电池自动注液机设备放置在车间内，根据车间地面平整度，调整注液机主体架和注液罐放置架下方的站脚，使设备达到水平放置；铝壳锂电池自动注液机设备包括注液机主体，电解液输送系统，注液机台架，注液机电控箱；所述注液机主体包括电解液打液机构、电芯注液机构、残留电解液收集机构、铝壳电池装夹机构、电池夹具提升机构；所述注液机电控箱包括触摸屏控制系统、三色灯；

将需要注电解液的铝壳电池放置在铝壳电池装夹机构的放置位上，操控触摸屏控制系统的启动按钮，铝壳锂电池注液机设备首次启动后，触摸屏控制系统通过液体位置观察管上的感应器，检测到罐体内电解液液体位置过低，触摸屏控制系统传输信号给电磁阀，电磁阀与气控两通阀相联，气控两通阀装于电解液储存罐的电解液进液口处，是控制电解液进入罐体的阀门，带有正压的桶装电解液经气控两通阀与电解液进液口连接，电解液储存罐内储满后，气控两通阀自动关闭；触摸屏控制系统与注液泵的控制器相联，控制注液泵启动，注液泵的进液口与电解液储存罐底端的阀门口相连，注液泵出液口与电解液打液机构的气控二通液阀A、气控二通液阀B相联，直线模组启动，带动气控二通液阀A、气控二通液阀B依次在八个电解液缓存杯的上方小孔位置停止；当直线模组停止在电解液缓存杯上方时，三个电磁阀会通电，与电磁阀A相连的气缸启动，注液针A、注液针B分别装在气控二通液阀气控二通液阀A、气控二通液阀B下方，安装在气缸的活塞杆安装座上，会随着气缸的启动，竖直插入电解液缓存杯小孔内，与气控二通液阀A、气控二通液阀B相连的电磁阀B、电磁阀C通电后，两个气控二通液阀A、气控二通液阀B下方的注液针A、注液针B开始向两个电解液缓存杯内注液，依次对八个电解液缓存杯注入定量的电解液后，直线模组会回到最左边的原点停留；触摸屏控制系统控制重型直线模组启动上升，带动注液台面竖直向上移动，当注液杯体下部的注液嘴与铝壳电池的注液口贴合时，重型直线模组会触碰位置感应器停止；电磁阀组控制八组微型气缸上提，电芯注液机构同时打开注液嘴，使铝壳电池的腔体和注液杯体内腔体相通；八组注液杯进气口与气体分流器的上方八个接口相连，气体分流器的右侧孔连接数显压力表，气体分流器后侧4个接口分别连接4个气控二通阀，4个气控二通阀为高真空气控二通阀、氮气气控二通阀、低真空气控二通阀、常压空气气控二通阀，4个气控二通阀分别由电磁阀组中的4个电池阀控制；此时电磁阀组控制高真空气控二通阀打开，使八组注液杯体与铝壳电池内部达到高真空≤-90kpa负压，电磁阀控制微型气缸下降关闭注液嘴，电磁阀控制气控二通液阀打开，在真空压力下电解液缓存杯内的电解液进入注液杯体内，电磁阀控制高真空气控二通阀关闭，电磁阀控制微型气缸上提，注液杯体内电解液开始注入铝壳电池内；电磁阀控制氮气气控二通阀打开，往注液杯体及铝壳电池内加正压至0.25MPA氮气，让注液杯体内的电解液完全压入铝壳电池内；电磁阀控制氮气气控二通阀关闭，切断氮气后电磁阀组控制低真空气控二通阀打开，往注液杯体及铝壳电池内抽真空≤-70kpa，让注入铝壳电池的电解液气泡排除；电磁阀控制低真空气控二通阀关闭；循环注液多次直至电解液完全注入铝壳电池；切断低真空气控二通阀后电磁阀组控制常压空气气控二通阀打开，让注液杯体内压力转成常压；电磁阀控制微型气缸下降关闭注液嘴，触摸屏控制系统控制重型直线模组启动开始下降，带动注液台面竖直向下复位；电磁阀组控制气缸推动电解液收集盒至注液嘴下方，如果注液嘴上有残留的电解液将滴落在电解液收集盒内；注液机停止工作，三色灯闪烁鸣响，完成铝壳电池注液。

电解液打液机构，所述电解液打液机构包括可随气缸竖直升降的气控二通液阀、可随直线模组沿主体顶端左右方向移动打液装置、位于直线模组左端用于收集电解液残液的收集盒；

电芯注液机构，所述电芯注液机构包括缓存电解液的电解液缓存杯、控制缓存杯内电解液输出的气控二通液阀、与气控二通液阀相联用于注液时储存电解液的注液杯体、用于给注液杯体抽真空，充氮气的进气口、用于给锂电池注液的注液嘴、用于控制注液嘴开关的微型气缸、用于给注液杯体的进气口切换真空、氮气、常压空气的气体分流器、用于给气体分流器提供真空、氮气、常压空气的气控二通阀、用于控制注液嘴开关的微型气缸与气控二通阀、气控二通液阀的电磁阀；

残留电解液收集机构，所述残留电解液收集机构包括，收集注液完成后残留在注液嘴上的电解液的电解液收集盒、固定电解液收集盒固定板、与固定板垂直连接的辅助导柱组合、使电解液收集盒推进缩回的气缸；

铝壳电池装夹机构，所述铝壳电池装夹机构包括，夹具的主体框架、用于定位电池的铁氟龙内衬块、便于装卸的铝材质把手；

电池夹具提升机构，所述电池夹具提升机构包括，放置铝壳电池装夹机构的注液台面、垂直安装在注液台面下方承重板、与承重板禁锢用于支持注液台面的加强筋板、固定两块支持板与直线模组缩紧的模组连接板、用于直线模组导向作用的直线导轨、提供竖直方向往复运动的重型直线模组；

电解液储存罐，所述电解液储存罐包括控制电解液进液的气控两通液阀、排气阀、查看电解液液体储存位的铁氟龙管、不锈钢罐体、位于罐体底部的三个阀门口；

电解液的注液泵，所述电解液的注液泵，有两个进液口两个出液口，用于给电解液打液机构提供动力；

注液机主体架、注液罐放置架，所述注液机主体架用于放置设备主体，注液罐放置架用于放置电解液储存罐；

触摸屏控制系统，所述触摸屏控制系统位于电控箱上，主要用于控制注液机的运行，调整过程的工艺参数。

本发明的技术解决方案中电解液打液机构，用触摸屏控制打液量，精准的控制了每次注入缓存杯的电解液重量，省去了原有手动注液后，每个注液的电池要称重量的步骤，节省了注液加工的时间。

本发明的技术解决方案中电芯注液机构，利用真空的负压和氮气的正压组合使用，利用注液杯体的密封性，解决了焊接后的铝壳锂电池的注液难问题，同时防止有毒的电解液的泄露及挥发，保证了注液的安全性；注液过程中，真空气体，氮气，常压空气的切换，提高了注液的连续性和稳定性，极大的提高了电池注液的效率和质量。

本发明的技术解决方案中残留电解液收集机构，防止注液嘴上残余的电解液滴落在其他位置，对设备及铝壳电池表面外观造成不良。有效的控制了具有强腐蚀的电解液，对环境的污染及产品的污染。

本发明的技术解决方案中电池夹具提升机构，解决注液繁杂的程序，减少了手动电池注液的动作，池夹具提升机构只需让电池放在夹具中，按下开始按钮就可以完成整个注液过程。缩减了手动注液工序的整体时间，增加了手动注液的效率。

本发明各机构之间配合度较高，结构稳定；各机构排布有序，安装方便；可对各种型号铝壳电池注液，仅需对夹具改动即可，通用性高；自动化程度高，操作安全，并能保证极片样品质量、检测数据的可靠性。

附图说明

图1为本发明的立体图之一；

图2为本发明的主体结构示意图；

图3为电解液打液机构的结构示意图；

图4为图2的局部结构示意图；

图5为本发明的立体图之二；

图6为电芯注液机构的结构示意图；

图7为图6的剖视图；

图中：1-注液机主体、2-电解液输送系统、3-注液机台架、4-注液机电控箱、1101-电磁阀、1102-气缸、1103-气控二通液阀A、1104-气控二通液阀B、1105-直线模组、1106-电解液收集盒、1107注液针B、1108注液针A、1109进液接口B、1110进液接口A、1111支架板、1201-电解液缓存杯、1202-微型气缸、1203-气控二通液阀、1204-进气口、1205注液杯体、1206-注液嘴、1207-气体分流器、1208-电磁阀组、1209-高真空气控二通阀、1210氮气气控二通阀、1211低真空气控二通阀、1212常压空气气控二通阀、1303-辅助导柱、1301-电解液收集盒、310-注液机主体架、1302-驱动气缸、1402-主体盒、1403-把手、1401-内衬块、1404-内衬块、1501-注液台面、1505-承重板、1504-模组连接板、1502-直线模组、1503-直线导轨、2101-气控两通阀、2102手动阀、2104-罐体、2015-阀门口、220-注液泵、2201-注液泵接电口、2202-进液口A、2205-进液口B、2203-出液口A、2204-出液口B、230-注液泵的控制器、410-触摸屏控制系统、310-注液机主体架、320-注液罐放置架、420-三色灯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例一

图1中，本发明包括注液机主体1，主体左侧的电解液输送系统2，承载液机主体和出液罐的注液机台架3，控制整个设备运行的注液机电控箱4。

图2中，本发明包括电解液打液机构110，电芯注液机构120，残留电解液收集机构130、铝壳电池装夹机构140，电池夹具提升机构150，电解液储存罐210，用于输送电解液的注液泵220，用于控制注液泵的控制器230，用于储存氮气的气体储存罐240，包括注液机主体架310，注液罐放置架320，包括触摸屏控制系统410，三色灯420。

图3-7中电解液打液机构110、三个电磁阀1101和一个气缸1102安装在一个硬铝材质制作的支架上，气缸1102工作面固定了一个组装垂直的安装座，气控二通液阀A 1103、气控二通液阀B 1104固定在安装座上；硬铝材质制作的支架固定于直线模组1105上，直线模组1105横向安装与注液机主体架310顶端，直线模组1105最左侧，安装着残留电解液收集盒1106。

电芯注液机构120由电解液缓存杯1201、微型气缸1202、气控二通液阀1203、进气口1204、注液杯体1205、注液嘴1206、气体分流器1207、电磁阀组1208、4个气控二通阀1209~1212组成。注液杯体1205内的阀杆包括中心杆108、垫片114、动态密封圈115、导套117、静态密封圈116、抱轴密封圈118，底部密封头120。中心杆108置于注液杯体1205内的一端与密封头120连接，中心杆108置于注液杯体1205外的一端经浮动接头与微型气缸1202活塞杆连接。上端盖107上设有开口，中心杆108穿过该开口插入杯体中，中心杆108与开口之间设有导套117，开口呈台阶状结构，导套117上端设有沿圆周壁向外突出用于与开口台阶部配合限位的凸缘1171。导套117经与上端盖固定连接的密封压板106压紧于上端盖开口处；导套117与开口之间设有静态密封圈116，静态密封圈116位于导套117上凸缘所形成的台阶处。导套117内孔上端设有台阶槽，台阶槽小台阶部设有动态密封圈115；动态密封圈115与密封压板106之间设有密封垫片114；密封垫片114置于导套117内孔上端设有台阶槽大台阶部。中心杆108与导套117之间设有多个抱轴密封圈118；中心杆108圆周壁上设有多个用于安装抱轴密封圈118的环槽。

气缸102通过浮动接头连接中心杆108做上下运动，实现杯体密封。浮动接头为标准件，相当于联轴器，是用来减小误差，保护相关部件及使设备运行平稳，延长设备使用寿命。在设备安装中无法保证中心杆108与气缸102活塞杆同轴，如果直接连接安装，在气缸运行时会刮伤气缸壁，减少气缸使用寿命。用浮动接头连接中心杆108与气缸102活塞杆，有效减少因安装误差而引起的气缸内壁划伤。中心杆上下运动通过导套进行导向，防止中心杆在运动过程偏位。中心杆通过动态密封圈与杆上的抱轴密封圈实现在运动过程中不影响杯体密封。

残留电解液收集机构130由对称安装在注液机主体架310两侧的二个辅助导柱1303，辅助导柱组合1303之间垂直固定在安装板两端，电解液收集盒1301固定在安装板上，注液机主体架310背面的两个气缸1302，与安装板垂直相联。

铝壳电池装夹机构140由五块硬铝材质板制作成无上盖的长方体盒1402，盒两端对称固定两个硬铝材质的把手1403，盒内装有八组防腐蚀、绝缘的铁氟龙材质内衬块1401、1404。

电池夹具提升机构150由硬铝材质制作的注液台面1501，用于放置铝壳电池装夹机构140，与注液台面1501垂直固定的是两块承重板1505还有与所述注液台面1501长度方向固定的加强筋板，与承重板1505固定的是模组连接板1504，所述模组连接板1504的平面度要好，孔位要与重型直线模组1502和两条直线导轨1503对齐，所述重型直线模组1502安装面与直线导轨1503滑块的安装面，需要保证在同一平面内，安装模组连接板1504缩紧后，不允许出现干涉现象。

电解液储存罐210，顶端有两个接口，一个是输入电解液的气控两通阀2101，另一个是用于排气的手动阀2102，罐体2104是壁厚6.0mm不锈钢材质，罐体整体是圆柱形，要求罐体内壁光洁度在0.4以下，防止电解液结晶残留，所述罐体2104的侧壁，竖直的安装了两个接头，两接头之间安装的是直径8mm铁氟龙材质的管，用于观察罐内的电解液储存量，也可以安装电解液位置感应器；罐底有三个阀口，其中阀门口2105、2106是电解液输出口，另一个阀门口用于闲置备用。

电解液的注液泵220，是双头注液泵，其中注液泵接电口2201与控制器230相接用于控制注液泵，注液泵两头各有两个接口，分别是进液口A2202、进液口B2205与出液口A2203、出液口B2204；注液泵的控制器230，主要用来控制注液泵220，同时与触摸屏控制系统410相联，触摸屏可以直接控制注液泵的控制器230；气体储存罐240，安装在注液机主体架310内主要用来储存压缩氮气，与氮气气控二通阀1210相联；注液机主体架310，主体架立柱用60*60的方钢焊接而成，箱体四面和柜门用1.5mm冷轧钢焊接而成，台面用6061材质的铝板加工而成；注液罐放置架320，整体都是用SUS316不锈钢焊接而成，架体需要耐电解液的腐蚀；放置在注液机主体架310的侧面。

触摸屏控制系统410、用于控制整个注液的过程，触摸屏可以调整注液过程的每一个步骤的参数，修改注液过程中的每一个步骤的工艺数据，所述三色灯420与触摸屏控制系统410相联，注液过程中任何一个步骤出错都会触发三色灯报警停机，并将报错数据反馈在触摸屏410。

工作时，将铝壳锂电池自动注液机设备放置在车间内，根据车间地面平整度，调整注液机主体架310和注液罐放置架320下方的站脚，使设备达到水平放置；工作人员将需要注电解液的铝壳电池放置在铝壳电池装夹机构140的八个放置位上，操控触摸屏控制系统410启动设备；首次启动后，控制系统通过液体位置观察管2103上的感应器，检测到罐体内电解液液体位置过低PLC传输信号给电磁阀2107，电磁阀2107与气控两通阀2101相联，气控两通阀2101是电解液进液口，与带有正压的桶装电解液连接，电解液储存罐210内储满后，气控两通阀2101自动关闭；触摸屏控制系统410与注液泵的控制器230相联，控制注液泵220并启动，注液泵220的是进液口A2202、进液口B2205与电解液储存罐210底端的阀门口2105、2106相连，注液泵220出液口2203、2204与电解液打液机构110的气控二通液阀A 1103、气控二通液阀B 1104相联，直线模组1105启动，带动气控二通液阀A 1103、气控二通液阀B 1104依次在八个电解液缓存杯1201的上方小孔处停止；当直线模组1105停止在电解液缓存杯1201上方时，三个电磁阀1101会通电，与电磁阀1101A相连的气缸1102启动，注液针B1107、注液针A1108会随着气缸1102的启动，竖直插入电解液缓存杯1201小孔内，与气控二通液阀A 1103、气控二通液阀B 1104相连的电磁阀1101B、1101C通电后，开始向电解液缓存杯1201内注液，依次对八个电解液缓存杯1201注入定量的电解液后，直线模组1105会回到最左边的原点停留；重型直线模组1502启动，带动注液台面1501竖直向上移动，当注液嘴1206与铝壳电池的注液口贴合时，重型直线模组1502会触碰位置感应器停止；电磁阀组1208控制八组微型气缸1202上提，电芯注液机构同时打开注液嘴1206，使铝壳电池的腔体和注液杯体1205内腔体相通；八组注液杯进气口1204与气体分流器1207的上方八个接口相连，气体分流器1207的右侧空连接数显压力表1213，气体分流器1207后侧4个接口分别连接高真空气控二通阀1209、氮气气控二通阀1210、低真空气控二通阀1211、常压空气气控二通阀1212，4个气控二通阀分别由电磁阀组中的4个电磁阀控制；此时电磁阀组1208控制高真空气控二通阀1209打开，使八组注液杯体1205与铝壳电池内部达到高真空≤-90kpa负压，电磁阀控制微型气缸1202下降关闭注液嘴1206，电磁阀控制气控二通液阀1203打开，在真空压力下电解液缓存杯1201内的电解液进入注液杯体1205内，电磁阀组1208控制高真空气控二通阀1209关闭，电磁阀组1208控制微型气缸1202上提，注液杯体1205内电解液开始注入铝壳电池内；电磁阀组1208控制氮气气控二通阀1210打开，往注液杯体1205及铝壳电池内加正压至0.25MPA氮气，让注液杯体1205内的电解液完全压入铝壳电池内；电磁阀组1208控制氮气气控二通阀1210关闭，切断氮气后电磁阀组1208控制低真空气控二通阀1211打开，往注液杯体及铝壳电池内抽真空≤-70kpa，让注入铝壳电池的电解液气泡排除；电磁阀组1208控制低真空气控二通阀1211关闭，循环注液多次直至电解液完全注入铝壳电池；切断低真空后电磁阀组1208控制常压空气气控二通阀1212打开，让注液杯体内压力转成常压；电磁阀组1208控制微型气缸1202下降关闭注液嘴1206，重型直线模组1502启动，带动注液台面1501竖直向下复位；电磁阀组1208控制气缸1302推动电解液收集盒1301至注液嘴1206下收集注液嘴上的残留电解液。注液机停止工作，三色灯420闪烁鸣响，完成铝壳电池注液。

以上所述的实施例仅表达了发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还是可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：包括注液机主体（1）、电解液输送系统（2）；

所述注液机主体（1）包括电解液打液机构（110）、电芯注液机构（120）、铝壳电池装夹机构（140）、电池夹具提升机构（150）；

所述电解液打液机构（110）包括注液针、用于控制注液针内的注液通道通断的气控二通液阀、气缸（1102）、用于带动气缸（1102）滑动的直线模组（1105），注液针经气控二通液阀装于气缸（1102）的活塞杆安装座上，气控二通液阀固定在气缸（1102）的活塞杆安装座上，气控二通液阀上端安装进液接口，气控二通液阀下端安装注液针（1108）；

所述电芯注液机构（120）包括注液杯体（1205）、电解液缓存杯（1201），注液杯体（1205）的注液杯进气口（1204）经气体分流器（1207）与高真空管路、氮气管路、低真空管路、常压空气管路连接，电解液缓存杯（1201）上部有与注液针相对应的小孔，电解液缓存杯（1201）下部经气控二通液阀（1203）与注液杯体（1205）进液口相连形成一组组合杯，注液杯体（1205）下部有注液嘴（1206），注液杯体（1205）中部有用于控制注液嘴（1206）开闭的开关阀；

所述电解液输送系统（2）包括电解液储存罐（210）、用于输送电解液的注液泵（220）、用于储存氮气的气体储存罐（240）；

直线模组（1105）横向安装与注液机主体架（310）顶端，铝壳电池装夹机构（140）装于电池夹具提升机构（150）上，注液泵（220）的进液口与电解液储存罐（210）底端的阀门口相连，注液泵（220）出液口与电解液打液机构（110）的气控二通液阀相联。

2.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：所述气控二通液阀为两个，包括气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104），两个气控二通液阀分别固定在气缸（1102）的活塞杆安装座上，气控二通液阀A（1103）上端安装进液接口A（1110）下端安装注液针A（1108），气控二通液阀B（1104）上端安装进液接口B（1109）下端安装注液针B（1107）；

注液泵（220）为双头注液泵，注液泵两头各有一组接口组，每组接口组包括一进液口、一出液口，注液泵的一组接口组中的进液口与电解液储存罐（210）底端的一阀门口相连，注液泵的一组接口组中的出液口与气控二通液阀A（1103）上端安装进液接口A（1110），注液泵的另一组接口组中的进液口与电解液储存罐（210）底端的另一阀门口相连，注液泵的另一组接口组中的出液口与气控二通液阀A（1103）上端安装进液接口进液接口B（1109）；进液接口A（1110）、进液接口B（1109）分别与电解液储存罐（210）的电解液输出口连接；

所述组合杯为至少2个，一组合杯的电解液缓存杯（1201）与一注液针A（1108）相对应，另一组合杯的电解液缓存杯与一注液针B（1107）相对应；

所述开关阀包括阀杆、用于驱动阀杆升降的微型气缸（1202）。

3.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：所述电池夹具提升机构（150）包括固定架、用于导向固定架升降的导向机构，导向机构包括提供升降动力的重型直线模组（1502）、提供连接板（1504）上下方向导向的直线导轨（1503），固定架包括注液台面（1501），注液台面（1501）下固定有承重板（1505），承重板（1505）一侧与模组连接板（1504）固定，重型直线模组（1502）两侧各设有一直线导轨（1503），模组连接板（1504）上设有用于安装重型直线模组（1502）和两条直线导轨（1503）的孔位，所述重型直线模组（1502）安装面与直线导轨（1503）滑块的安装面平齐，模组连接板（1504）同时与重型直线模组（1502）安装面与直线导轨（1503）滑块的安装面锁紧；

铝壳锂电池注液机设备还包括注液机台架（3）、残留电解液收集机构（130）；所述注液机台架（3）包括注液机主体架（310）、注液罐放置架（320）；所述电解液输送系统（2）还包括用于储存氮气的气体储存罐（240）；电解液储存罐（210）、用于输送电解液的注液泵（220）、气体储存罐（240）放置于注液罐放置架（320）上，注液机主体（1）放置于注液机主体架（310）上，电池夹具提升机构（150）；

所述残留电解液收集机构（130）包括电解液收集盒（1301）、用于推动电解液收集盒（1301）伸缩的驱动气缸（1302）。

4.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：所述电解液输送系统（2）还包括用于控制注液泵的控制器（230）；

铝壳锂电池注液机设备还包括注液机电控箱（4），所述注液机电控箱（4）包括触摸屏控制系统（410）、三色灯（420）。

5.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：所述电解液打液机构（110）包括支架，三个电磁阀（1101）和一个气缸（1102）安装在一个硬铝材质制作的支架上，气缸（1102）活塞杆上固定了一个组装成90°的安装座，气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104）固定在安装座上；硬铝材质制作的支架固定于直线模组（1105）上，直线模组（1105）横向安装与注液机主体架（310）顶端，直线模组（1105）最左侧安装残留电解液收集盒（1106）；三个电磁阀（1101）分别与气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104）、气缸（1102）相连，用于控制气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104）、气缸（1102）的运行；

所述电芯注液机构（120）包括电解液缓存杯（1201）、微型气缸（1202）、气控二通液阀（1203）、进气口（1204）、注液杯体（1205）、注液嘴（1206）、气体分流器（1207）、数显压力表（1213）；

电磁阀组1208包括多个电磁阀，其中4个电磁阀连接4个气控二通阀，4个气控二通阀分别为高真空气控二通阀（1209）、氮气气控二通阀（1210）、低真空气控二通阀（1211）、常压空气气控二通阀（1212）；

残留电解液收集机构（130）包括电解液收集盒（1301），对称安装在注液机主体架（310）两侧的二个辅助导柱（1303）形成辅助导柱组合，辅助导柱组合之间垂直固定在安装板两端，电解液收集盒（1301）固定在安装板上，注液机主体架（310）背面的两个驱动气缸（1302），与安装板垂直相联；

所述铝壳电池装夹机构（140）包括由五块硬铝材质板制作成无上盖的长方体盒（1402），长方体盒两端对称固定两个硬铝材质的把手（1403），长方体盒内装有八组防腐蚀、绝缘的铁氟龙材质内衬块；

所述电池夹具提升机构（150）包括用于放置铝壳电池装夹机构（140）的由硬铝材质制作的注液台面（1501）、重型直线模组（1502）、与注液台面（1501）垂直固定的两块承重板（1505）、与注液台面（1501）长度方向固定的加强筋板、与承重板（1505）固定的模组连接板（1504），所述模组连接板（1504）孔位与重型直线模组（1502）和两条直线导轨（1503）对齐，所述重型直线模组（1502）安装面与直线导轨（1503）滑块的安装面在同一平面内平齐，模组连接板（1504）同时与重型直线模组（1502）安装面与直线导轨（1503）滑块的安装面锁紧；

所述电解液储存罐（210）包括罐体（2104），罐体（2104）顶端有两个接口，一个是输入电解液的气控两通阀（2101），另一个是用于排气的手动阀（2102），罐体（2104）顶端安装有一个电磁阀（2107），罐体（2104）是圆柱形，罐体（2104）内壁光洁度在0.4以下，所述罐体（2104）的侧壁，竖直的安装了两个接头，两接头之间安装液体位置观察管（2103），同时在液体位置观察管（2103）上安装电解液位置传感器（2108）用于电解液液体位置上限与下限位置感应同时与触摸屏控制系统（410）相连；罐体（2104）底有三个阀门口，其中两阀门口是电解液输出口，电解液输出口与注液泵（220）的进液口相连，另一个阀门口用于闲置备用。

6.根据权利要求5所述的铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：所述电解液的注液泵（220）是双头注液泵，注液泵接电口（2201）与控制器（230）相接用于控制注液泵，注液泵两头各有两个接口，分别是进液口A（2202）、进液口B（2205）与出液口A（2203）、出液口B（2204），进液口A（2202）、出液口A（2203）组成一组接口组，进液口B（2205）、出液口B（2204）组成另一组接口组；

所述注液泵的控制器（230）与触摸屏控制系统（410）相联，触摸屏控制系统（410）的触摸屏直接控制注液泵的控制器（230）；

所述气体储存罐（240）与氮气气控二通阀1210相联。

7.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：注液机主体架（310）的立柱用60*60的方钢焊接而成，注液机主体架（310）下部的箱体四面和柜门用1.5mm冷轧钢焊接而成，注液机主体架（310）上部的台面用6061材质的铝板加工而成；

所述注液罐放置架（320）整体都是用SUS316不锈钢焊接而成。

8.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液机设备，其特征在于：所述触摸屏控制系统（410）：用于控制整个注液的过程，触摸屏可以调整注液过程的每一个步骤的参数，修改注液过程中的每一个步骤的工艺数据，所述三色灯（420）与触摸屏控制系统（410）相联，注液过程中任何一个步骤出错都会触发三色灯报警停机，并将报错数据反馈在触摸屏（410）。

9.一种铝壳锂电池注液方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）根据电解液储存罐（210）的罐体（2104）内液位情况，控制是否往罐体加入电解液；

2）电解液储存罐（210）的罐体（2104）内电解液通过注液泵220、电解液打液机构（110）注满电芯注液机构（120）的电解液缓存杯（1201）；

3）装载铝壳电池的铝壳电池装夹机构（140）在电池夹具提升机构（150）带动下上升至电芯注液机构（120）的注液杯体（1205）的注液嘴（1206）与铝壳电池的注液口贴合，打开注液嘴（1206），注液杯体（1205）与铝壳电池连通，先通过高真空管路使注液杯体（1205）与铝壳电池内部达到高真空；

4）关闭注液嘴（1206），注液杯体（1205）与铝壳电池隔开，电解液缓存杯（1201）的气控二通液阀（1203）打开，在真空压力下电解液缓存杯（1201）内的电解液抽入注液杯体（1205）内；

5）电解液抽入注液杯体（1205）内后，打开注液嘴（1206），电解液随着电池内负压注入铝壳电池；

5）打开氮气气控二通阀（1210），通过氮气管路使注液杯体（1205）内加正压至电解液完全压入铝壳电池内；

6）打开低真空气控二通阀（1211），通过低真空管路使注液杯体及铝壳电池内抽低真空，排除注入铝壳电池的电解液气泡；

循环步骤1-6，直至电解液完全注入铝壳电池；

7）打开常压空气气控二通阀（1212），通过常压空气管路使注液杯体及铝壳电池内压力转成常压。

10.根据权利要求9所述的铝壳锂电池注液方法，其特征在于：将铝壳锂电池自动注液机设备放置在车间内，根据车间地面平整度，调整注液机主体架（310）和注液罐放置架（320）下方的站脚，使设备达到水平放置；铝壳锂电池自动注液机设备包括注液机主体（1），电解液输送系统（2），注液机台架（3），注液机电控箱（4）；所述注液机主体（1）包括电解液打液机构（110）、电芯注液机构（120）、残留电解液收集机构（130）、铝壳电池装夹机构（140）、电池夹具提升机构（150）；所述注液机电控箱（4）包括触摸屏控制系统（410）、三色灯（420）；

将需要注电解液的铝壳电池放置在铝壳电池装夹机构（140）的放置位上，操控触摸屏控制系统（410）的启动按钮，铝壳锂电池注液机设备首次启动后，触摸屏控制系统（410）通过液体位置观察管（2103）上的感应器（2108），检测到罐体内电解液液体位置过低，触摸屏控制系统（410）传输信号给电磁阀（2107），电磁阀（2107）与气控两通阀（2101）相联，气控两通阀（2101）装于电解液储存罐（210）的电解液进液口处，带有正压的桶装电解液经气控两通阀（2101）与电解液进液口连接，电解液储存罐（210）内储满后，气控两通阀（2101）自动关闭；触摸屏控制系统（410）与注液泵的控制器（230）相联，控制注液泵（220）启动，注液泵（220）的进液口与电解液储存罐（210）底端的阀门口相连，注液泵（220）出液口与电解液打液机构（110）的气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104）相联，直线模组（1105）启动，带动气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104）依次在八个电解液缓存杯（1201）的上方小孔位置停止；当直线模组（1105）停止在电解液缓存杯（1201）上方时，三个电磁阀会通电，与电磁阀A（1101）相连的气缸（1102）启动，注液针A（1108）、注液针B （1107）分别装在气控二通液阀气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104）下方，安装在气缸的活塞杆安装座上，会随着气缸（1102）的启动，竖直插入电解液缓存杯（1201）小孔内，与气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104）相连的电磁阀B、电磁阀C通电后，两个气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104）下方的注液针A（1108）、注液针B （1107）开始向两个电解液缓存杯（1201）内注液，依次对八个电解液缓存杯（1201）注入定量的电解液后，直线模组（1105）会回到最左边的原点停留；触摸屏控制系统（410）控制重型直线模组（1502）启动上升，带动注液台面（1501）竖直向上移动，当注液杯体（1205）下部的注液嘴（1206）与铝壳电池的注液口贴合时，重型直线模组（1502）会触碰位置感应器停止；电磁阀组（1208）控制八组微型气缸（1202）上提，电芯注液机构同时打开注液嘴（1206），使铝壳电池的腔体和注液杯体（1205）内腔体相通；注液杯进气口（1204）与气体分流器（1207）的上方八个接口相连，气体分流器（1207）的右侧孔连接数显压力表（1213），气体分流器（1207）后侧4个接口分别连接4个气控二通阀，4个气控二通阀为高真空气控二通阀（1209）、氮气气控二通阀（1210）、低真空气控二通阀（1211）、常压空气气控二通阀（1212），4个气控二通阀分别由电磁阀组（1208）组中的4个电磁阀控制；电磁阀组（1208）控制高真空气控二通阀（1209）打开，使八组注液杯体（1205）与铝壳电池内部达到高真空≤-90kpa负压，电磁阀组（1208）控制微型气缸（1202）下降关闭注液嘴（1206），电磁阀组（1208）控制气控二通液阀（1203）打开，在真空压力下电解液缓存杯（1201）内的电解液进入注液杯体（1205）内，电磁阀（1208）控制高真空气控二通阀（1209）关闭，电磁阀组（1208）控制微型气缸（1202）上提，注液杯体（1205）内电解液开始注入铝壳电池内；电磁阀组（1208）控制氮气气控二通阀（1210）打开，往注液杯体（1205）及铝壳电池内加正压至0.25MPA氮气，让注液杯体（1205）内的电解液完全压入铝壳电池内；电磁阀组（1208）控制氮气气控二通阀（1210）关闭，切断氮气后电磁阀组（1208）控制低真空气控二通阀（1211）打开，往注液杯体及铝壳电池内抽真空≤-70kpa，让注入铝壳电池的电解液气泡排除；电磁阀组（1208）控制低真空气控二通阀（1211）关闭；循环注液多次直至电解液完全注入铝壳电池；切断低真空气控二通阀（1211）后电磁阀组（1208）控制常压空气气控二通阀（1212）打开，让注液杯体内压力转成常压；电磁阀组（1208）控制微型气缸（1202）下降关闭注液嘴（1206），触摸屏控制系统（410）控制重型直线模组（1502）启动开始下降，带动注液台面（1501）竖直向下复位；电磁阀组（1208）控制气缸（1302）推动电解液收集盒（1301）至注液嘴（1206）下方，如果注液嘴（1206）上有残留的电解液将滴落在电解液收集盒（1301）内；注液机停止工作，三色灯（420）闪烁鸣响，完成铝壳电池注液。

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