CN201985199U - 一种电池注液和化成控制装置 - Google Patents

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钟平财
尹敏
李昶怡
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Abstract

本实用新型公开了一种电池注液和化成控制装置，包括一个内活塞，一个外活塞，一个电池壳盖板上的注液孔，电池壳内的塑料托架，一个能够控制气体排放压力的活塞封装装置，所述内活塞可拆装固定于塑料托架内，内活塞内设有与外活塞配合的螺丝孔，螺丝孔与注液孔相互对齐，外活塞穿过注液孔与内活塞螺丝孔内的螺纹连接而封闭注液孔。电池内的正向气压作用在内活塞上，压紧内活塞的密封面，确保注液孔的气密性。通过控制电池化成时的气体排放压力，可以减少电池内的气体压力，减轻电池鼓胀，同时改变电池的活性物质和电解液的电化学性能，提高电池的安全性和性能，适用于所有要求比能量大，可靠性高的电池。

Description

一种电池注液和化成控制装置
技术领域
本实用新型属于电池设计领域，具体涉及一种电池注液和化成控制装置。
背景技术
电池作为一种存储电能的装置，一直被广泛应用于各种各样的场合中，从手机，笔记本电脑，电动工具到电动汽车，潜艇，发电站，都离不开电池，尤其是可多次充电的二次电池。近年来，为了减少空气污染和对石油的依赖，世界各国都大力投入电动汽车的研发，其中一个主要方向就是研制大容量的动力电池。而对大容量电池也提出了更高的要求，其中包括更高的比能量和比功率，更高的能量密度和功率密度，更高的安全性和可靠性，更低的内部电阻，更好的散热特性等。其中，锂离子二次电池是目前电池中比较能符合上述要求的一种，而且至今其改进工作仍在积极进行中。
在电池生产流程中，电芯被装入电池壳体后，在相对湿度非常低的手套箱内，电解液通过自动注液机，由电池壳体上的注液孔注入电池壳内。注液工序完成后，电池进行化成工序。化成工序通常分闭口化成和开口化成。
如果是闭口化成，电池注液后，注液孔会在手套箱内被永久封闭，然后转移到化成系统进行充放电操作，化成时产生的气体在电池内不能被排放，因此会产生一定的内压力。为了防止电池壳体的鼓胀，通常会在电池化成期间用适当的夹具夹紧电池，而产生的气体留在电池内，影响电池的活性物质和电解液，从而改变电池的循环性能和使用寿命，而且还存在一定的安全隐患。但是闭口化成工艺比较简单，电池注液后马上密封，电池内部不会在化成过程中被污染。
如果是开口化成，电池注液后，注液孔不封闭。电池应在密封干燥环境下进行充放电操作，电池内产生的气体可以通过注液孔自由排出，电池壳体不会变形。化成完成后，注液孔将会被封闭，保证电池不会漏气。但是开口化成工艺比较复杂，电池注液后没有被密封，电池内部在化成过程中可能被污染。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中注液时电池内部压力不易控制及难以密封的缺点与不足，提供一种新式的电池注液和化成控制装置。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
一种电池注液和化成控制装置，包括一个内活塞，一个外活塞，一个电池壳盖板上的注液孔，电池壳内的塑料托架，一个能够控制气体排放压力的活塞封装装置，所述内活塞为可拆装式固定于塑料托架内，内活塞内设有与外活塞配合的螺丝孔，螺丝孔与注液孔相应对齐，外活塞穿过注液孔与内活塞螺丝孔内的螺纹连接而封闭注液孔。
所述活塞封装装置包括支撑架子，带有螺纹的螺丝刀，弹簧，垫圈，螺母，螺丝刀穿过支撑架子，其把手在支撑架子上方，螺丝刀在支撑架子下方的外侧套有弹簧，其下有垫圈以及与螺丝刀螺纹联接的螺母。螺母与支撑架子夹住弹簧，通过旋转螺母调节弹簧的长度和弹力。
所述内活塞下部为有棱柱状体，中部有环状橡皮垫圈。
所述内活塞顶部与电池盖板上的注液孔的底部之间留有空隙。
所述内活塞下部的形状、大小能够与注液孔底部孔相应。
在注液工序中，注液孔必须保证畅通，电解液可以顺利地注入电池。而在封闭时，注液孔保持良好的气密性。注液孔的活塞分内活塞和外活塞两个部件，内活塞预先安装在电池内的一个塑料托架上，保持内活塞的螺丝孔与注液孔的位置对齐，而且距离电池盖板上的注液孔的底部有空隙。注液时，全自动注液装置的注液管直接对准注液孔，无论是抽真空操作和注液操作，内活塞都不会堵塞注液孔，电解液可以顺利注入电池内。
电池注液完成后，从电池注液孔外插入外活塞，通过外活塞的丝杆与内活塞的螺丝孔内螺纹相接，拧紧并把内活塞拉升到电池壳盖板底部内表面，内活塞中部有环状橡皮垫圈，可以保证内活塞压紧注液孔底部后的气密性。内活塞下部为正方形或六角形等有棱柱形结构，其形状、大小与注液孔底部的正方形或六角形的孔相应，可实现相互嵌合，防止内活塞在拧紧过程中滑动。
如果需要闭口化成，可以在手套箱内把外活塞彻底拧紧，然后从手套箱取出，通过点焊，把外活塞固定好。
如果需要开口化成，可以在手套箱内把外活塞拧紧，然后从手套箱取出，将外活塞顶部压在能够控制气体排放压力的活塞封装装置的螺丝刀下，稍微拧松外活塞，然后进行化成工序。化成结束后，可以用螺丝刀拧紧活塞，封闭注液孔，电池内的压力压紧内活塞与电池壳盖板的接触，使内活塞的气密性得到保证。
活塞封装装置能够控制气体排放压力，其中的螺丝刀可以拧动外活塞，控制外活塞的松紧。螺丝刀向下的压力由弹簧提供，压力的大小由外活塞的行程，和压住弹簧的螺母的位置共同决定。化成过程中，如果电池内部气体的压力高于弹簧提供的压力，将会推起外活塞而将气体排放出去，如果气体的压力低于弹簧提供的压力，电池外部气体不能进入电池，形成排放压力可控的单向气阀。弹簧对外活塞的压力可以通过压力校验仪测定和校准。
本实用新型通过所述注液孔可以向电池内注入电解液，外活塞与内活塞通过螺纹连接而封闭注液孔。通过化成气体排放压力控制兼注液孔封装装置，既能够控制电池化成时内部气体的排放压力，又能够拧紧活塞，封闭注液孔。电池内的正向气压作用在内活塞上，压紧内活塞的密封面，确保注液孔的气密性。通过控制电池化成时的气体排放压力，可以减少电池内的气体压力，减轻电池鼓胀，同时改变电池的活性物质和电解液的电化学性能，提高电池的安全性和性能。本实用新型适用于所有要求比能量大，可靠性高的电池，包括但不限于电动汽车用的动力电池，电力系统的储能电池等，尤其如锂离子二次电池。
附图说明
图1为本实用新型装置正面示意图；
图2为本实用新型装置侧面示意图；
图3为本实用新型三维示意图；
图4为注液工序时的示意图；
图5为注液完成后，外活塞通过注液孔插入时的示意图；
图6为开口化成时注液孔没有被活塞密封的示意图；
图7为注液孔被活塞密封后的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例一
一种电池注液和化成控制装置由一个内活塞101，一个外活塞102，一个电池壳盖板上的注液孔103，电池壳内的塑料托架104，一个能够控制气体排放压力的活塞封装装置105组成。内活塞101置于塑料托架104内，内活塞101内设有与外活塞102配合的螺丝孔，螺丝孔与注液孔103相互对齐，外活塞102穿过注液孔103与内活塞101中的螺纹连接而封闭注液孔。
活塞封装装置105由支撑架子111，带有螺纹的螺丝刀107，弹簧108，垫圈110，螺母109组成。螺丝刀107穿过支撑架子111，其把手112在支撑架子111上方，螺丝刀107在支撑架子下方的外侧套有弹簧108，其下有垫圈110以及与螺丝刀107螺纹联接的螺母109。螺母109与支撑架子111夹住弹簧108，通过旋转螺母调节弹簧108的长度和弹力。
内活塞101下部为六角形柱状体，上部为锥形体，中部有环状橡皮垫圈106，内活塞101锥形体及环状橡皮垫圈106突出于塑料托架104外，内活塞101下部六角形柱状体能够与注液孔103底部六角形柱状孔相扣。
所述装置正面示意图如图1所示，侧面示意图如图2所示，三维示意图图3所示。
注液工序：如图4所示，内活塞101预先安装在电池内的一个塑料托架104上，保持内活塞101的螺丝孔与注液孔103的位置对齐，而且距离电池壳盖板上的注液孔103的底部有6mm。注液时，全自动注液装置的注液管直接对准注液孔103，电解液顺利注入电池内。
化成工序：电池注液完成后，从电池注液孔103外插入外活塞102(如图5所示)，通过外活塞102的丝杆与内活塞101的螺丝孔内螺纹相接，拧紧并把内活塞101拉升到电池壳盖板内表面。
闭口化成时可以在手套箱内把外活塞102彻底拧紧，然后从手套箱取出，通过点焊，把外活塞固定好。
开口化成时可以在手套箱内把外活塞102拧紧，然后从手套箱取出，将外活塞102顶部压在螺丝刀107下，稍微拧松外活塞(如图6所示)，然后进行化成工序。化成结束后，用螺丝刀107拧紧活塞，封闭注液孔(如图7所示)。电池内的压力压紧内活塞与电池壳盖板的接触，使内活塞的气密性得到保证。
如图3所示，能够控制气体排放压力的活塞封装装置105的螺丝刀107可以拧动外活塞102，控制活塞的松紧。螺丝刀107向下的压力由弹簧108提供，压力的大小由外活塞102的行程，和压住弹簧108的螺母109的位置共同决定。化成过程中，如果电池内部气体的压力高于弹簧108提供的压力，将会推起外活塞102而排放出去，如果气体的压力低于弹簧108提供的压力，电池外部气体不能进入电池，形成排放压力可控的单向气阀。弹簧108对外活塞102的压力可以通过压力校验仪测定和校准。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电池注液和化成控制装置，其特征在于：所述装置包括一个内活塞，一个外活塞，一个电池壳盖板上的注液孔，电池壳内的塑料托架，一个能够控制气体排放压力的活塞封装装置，所述内活塞为可拆装式固定于塑料托架内，内活塞内设有与外活塞配合的螺丝孔，螺丝孔与注液孔相应对齐，外活塞穿过注液孔与内活塞螺丝孔内的螺纹连接而封闭注液孔。
2.根据权利要求1所述一种电池注液和化成控制装置，其特征在于：所述活塞封装装置包括支撑架子，带有螺纹的螺丝刀，弹簧，垫圈，螺母，螺丝刀穿过支撑架子，其把手在支撑架子上方，螺丝刀在支撑架子下方的外侧套有弹簧，其下有垫圈以及与螺丝刀螺纹联接的螺母。
3.根据权利要求1所述一种电池注液和化成控制装置，其特征在于：所述内活塞下部为有棱柱状体，中部有环状橡皮垫圈。
4.根据权利要求1所述一种电池注液和化成控制装置，其特征在于：所述内活塞顶部与电池盖板上的注液孔的底部之间留有空隙。
5.根据权利要求1所述一种电池注液和化成控制装置，其特征在于：所述内活塞下部形状、大小与注液孔底部孔相应。
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