CN204905350U - 电池注液装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件加工领域，尤其涉及一种电池注液装置，包括注液机构、下压机构以及真空机构，注液机构包括由上至下依次连接的注液杯、出液阀以及能够与电池注液口密封连接的注液嘴，注液杯的上部与大气连通，真空机构包括真空腔室、抽真空组件以及放气阀，抽真空组件以及放气阀均与真空腔室连接，注液机构设置在真空腔室的上方，且注液嘴伸入到真空腔室内部，且与真空腔室活动密封连接，下压机构与注液机构相连，且能够带动注液机构上下移动，使注液嘴与放置在真空腔室内的电池注液口密封连接。本申请所提供的电池注液装置简化了注液过程，提高了注液效率，进而使注液成本降低。

Description

电池注液装置

技术领域

本申请涉及储能器件加工领域，尤其涉及一种电池注液装置。

背景技术

锂离子动力电池具有高比能量、长寿命、宽工作温度范围、绿色环保等诸多优点，已经开始应用于混合动力车、电动车、储能电站、航空航天等领域，但是其生产工艺条件苛刻，批量化生产效率较低。因此研发高效率的工艺技术，降低生产成本，对推动锂离子动力电池大规模利用，实现低碳经济具有重要意义。

相关技术中，锂离子动力电池注液工艺大多采用单负压注液，即注液时，仅锂离子动力电池的壳内部为负压状态(-0.07～-0.1MPa)，壳内外压差会导致壳体向内挤压变形，导致实际电池的有效体积缩小，进而导致有效注液体积减少，需向壳内部加入正压(0.1～0.2MPa)，并反复的循环，才能将目标重量的电解液全部注入电池中，其过程繁琐，注液效率低，对设备的要求高及结构复杂。这使得设备投入成本增加，进而导致电池成本增加。

实用新型内容

本申请提供了一种电池注液装置，能够提高注液效率。

本申请提供的电池注液装置包括：注液机构、下压机构以及真空机构，所述注液机构包括由上至下依次连接的注液杯、出液阀以及能够与电池注液口密封连接的注液嘴，所述注液杯的上部与大气连通，

所述真空机构包括真空腔室、抽真空组件以及放气阀，所述抽真空组件以及所述放气阀均与所述真空腔室连接，所述注液机构设置在所述真空腔室的上方，且所述注液嘴伸入到所述真空腔室内部，且与所述真空腔室活动密封连接，所述下压机构与所述注液机构相连，且能够带动所述注液机构上下移动，使所述注液嘴与放置在真空腔室内的电池注液口密封连接。

优选地，所述下压机构包括下压气缸以及下压板，所述下压气缸固定设置，并能够带动所述下压板上下运动，所述注液杯与所述下压板固定连接。

优选地，所述下压机构还包括弹簧，所述弹簧设置在所述下压板与所述真空腔室之间，且所述弹簧的上端与所述下压板固定连接。

优选地，还包括限位机构，所述限位机构包括用于放置电池的限位料盘，所述限位料盘的两侧设置有用于限制电池外壳膨胀程度的限位结构。

优选地，所述限位结构为与电池外壳膨胀后的形状相配合的限位弧面。

优选地，包括多个所述注液机构，所述限位机构包括与所述注液机构数量相等的限位料盘，还包括料盘支架，每一个所述注液机构对应一个所述限位料盘，所有所述限位料盘一体设置形成限位料盘组，所述料盘支架设置在所述真空腔室内，所述限位料盘组可拆卸地固定在所述料盘支架上。

优选地，所有所述注液机构均与一个所述下压机构连接。

优选地，还包括进液机构，所述进液机构包括储液罐、进液总阀、进液总管、流量计、进液支管以及进液阀，所述储液罐、所述进液总阀以及所述进液总管依次相连，所述流量计、所述进液阀以及所述进液支管的数量与所述注液机构相等，每根所述进液支管均通过一个所述流量计以及一个所述进液阀与所述进液总管连接，且每根所述进液支管对准一个所述注液杯。

优选地，所述抽真空组件包括真空泵、抽气阀以及真空计，所述真空泵通过所述抽气阀与所述真空腔室连接，所述真空计设置在所述真空腔室上，用于测量所述真空腔室内的压强。

优选地，所述注液机构还包括液位可视管，所述液位可视管与所述注液杯并排设置，且所述液位可视管的两端分别与所述注液杯的上下两端连通。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的电池注液装置通过设置真空腔室，能够使电池的内部以及外部均为负压状态，在注液时，电池内部压力会大于外部压力，电池外壳不会收缩，反而会向外膨胀，使目标重量的电解液能够一次性灌注到电池中，简化了注液过程，提高了注液效率，进而使注液成本降低。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的电池注液装置的整体结构示意图；

图2-1至2-4为本申请实施例所提供的注液机构与电池在不同工艺步骤时的配合状态图。

附图标记：

10-进液机构；

100-储液罐；101-进液总阀；102-进液总管；103-流量计；104-进液支管；105-进液阀；

20-注液机构；

200-注液杯；202-出液阀；204-注液嘴；206-液位可视管；

30-真空机构；

300-真空腔室；302-放气阀；304-真空泵；306-抽气阀；308-真空计；

40-下压机构；

400-下压气缸；402-下压板；404-弹簧；

50-限位机构；

500-限位料盘；500a-限位结构；502-料盘支架。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的电池注液装置的放置状态为参照。

如图1所示，本申请实施例提供了一种电池注液装置，包括进液机构10、注液机构20、真空机构30、下压机构40以及限位机构50。进液机构10主要用于向注液机构20输送和计量电解液，经计量后的电解液会临时储存在注液机构20内，等待注入电池。真空机构30主要用于为电池提供真空环境。当电池的内外均达到真空状态后，注液机构20能够在下压机构40的带动下与电池进行密封连接，由于电池内部为真空负压状态，因此能够将注液机构20内的电解液吸入，并逐渐提高内部压强。此时电池的外部由真空机构30继续保持为真空负压状态，因此在内外压差的作用下会使电池壳体膨胀，并将目标重量的电解液全部吸入到内部。之后真空机构30可以逐渐加压，使电池的内外压强平衡，壳体恢复原始形态，完成整个注液过程。在此过程中，限位机构50主要用于放置电池，规范电池的位置，使电池能够与注液机构20对准，此外，还可用于简化电池的取放方式，在后面会进行详细描述。

本实施例中，进液机构10包括储液罐100、进液总阀101、进液总管102、流量计103、进液支管104以及进液阀105。储液罐100、进液总阀101以及进液总管102依次相连，通过进液总阀101可以控制储液罐100流入进液总管102内电解液的总量。每根进液支管104均通过一个流量计103以及一个进液阀105与进液总管102连接。流量计103以及进液支管104的数量与注液机构20相等，每根进液支管104对准一个注液机构20。电解液由进液总管102通过各个流量计103以及进液支管104进入每个注液机构20内，在此过程中，流量计103对流入各自对应的注液机构内的电解液的量进行计量，以确定电解液的灌注量正确。计量方式可以采用重量、体积、流量或其它常用计量方法，推荐使用重量计量方式。

下面对注液机构20进行详细描述。如图1所示，每个注液机构20均包括由上至下依次连接的注液杯200、出液阀202以及能够与电池注液口密封连接的注液嘴204，注液杯200的上部与大气连通，进液支管104则延伸至注液杯200的顶部。

必要时，注液机构20还可包括液位可视管206，液位可视管206与注液杯200并排设置，将液位可视管206的两端分别与注液杯的上下两端连通。这样，通过观察液位可视管206便可获知注液杯内部的电解液剩余量，便于工艺控制。

真空机构30包括真空腔室300、抽真空组件以及放气阀302，抽真空组件用于抽取真空腔室300内的气体，使真空腔室300的内部达到工艺要求的-0.07～-0.1MPa的压强环境。抽真空组件可包括真空泵304、抽气阀306以及真空计308，真空泵304通过抽气阀306与真空腔室300连接，真空计308设置在真空腔室300上，用于测量真空腔室300内的压强。放气阀302设置在真空腔室300上，用于供外界气体进入真空腔室300内。注液机构20当中的注液杯200以及出液阀202均设置在真空腔室的上方，注液嘴204则有一部分伸入到真空腔室300的内部，并且注液嘴204与真空腔室需要活动密封连接。

当需要进行抽真空时，启动真空泵304，开启抽气阀306，同时关闭放气阀302以及出液阀202，并使注液嘴204与电池注液口处于分离状态，真空腔室300内的气体以及电池内的气体便会经由真空泵304被抽出，使真空腔室300内的气体压强降低，当真空计308指示到达预定压强时，关闭真空泵304以及抽气阀306，完成抽真空操作。

下压机构40包括下压气缸400、下压板402以及弹簧404，下压气缸400需要固定设置，可固定在真空腔室300上，也可固定在其它设备上，下压气缸400的活塞端与下压板402连接，并能够带动下压板402上下运动，所有注液杯200均与该下压板402固定连接。当下压气缸400动作时会带动下压板402运动，而下压板402则可一次性带动所有的注液机构20一起移动，使其中的注液嘴204与电池注液口密封连接在一起。当然，如果有需要，也可为每个注液机构20设置单独的下压机构40，或者将注液机构20分为几组，分别由不同的注液机构20进行带动均可。为了使下压板402的受力更加平衡，可以在下压板402的两端各设置一个下压气缸400。弹簧404设置在下压板402与真空腔室300之间，且弹簧404的上端与下压板402固定连接，目的是起缓冲作用以及便于注液机构20回位。

限位机构50包括用于放置电池的限位料盘500以及料盘支架502，限位料盘500的两侧设置有用于限制电池外壳膨胀程度的限位结构500a。注液时，电池位于限位料盘500内，随着注液的进行，电池外壳会逐渐膨胀，如果内外压差过大或电池外壳的强度过低，则可能导致电池外壳发生不可逆的形变而损坏。而限位结构500a的存在则可有效避免这种情况，当电池外壳形变至一定程度时，会与限位结构500a发生接触，此时限位结构500a便会阻止电池外壳继续膨胀，使电池的膨胀程度保持在可恢复的形变范围内。对于限位结构500a的形状，最好制作成能够与电池膨胀面相配合的限位弧面，这样电池外壳便能够在膨胀过程中与限位弧面完全贴合在一起，从而被限位弧面整体支撑，保持形态。

为了配合多个注液机构20，限位机构50可以包括与注液机构20数量相等的限位料盘500，每一个注液机构20对应一个限位料盘500，而所有限位料盘一体设置形成限位料盘组，料盘支架502设置在真空腔室300内，操作人员在真空腔室300的外部将电池一一装入限位料盘500后，将限位料盘组整体放置在料盘支架502上，便可使每块电池与各自的注液机构20相对应。

下面对本实施例所提供的电池注液装置的操作步骤进行整体说明：

1.上料：

由机械手将电池先逐个放入限位料盘500中，然后将限位料盘组整体放入料盘支架502上，电池注液口应与注液杯200底部的注液嘴204正对准，此时注液杯200底部的注液嘴204与电池注液口处于分离状态(请参考图2-1)

2.抽真空：

启动真空泵304，开启抽气阀306，同时关闭放气阀302以及出液阀202，并使注液嘴204与电池注液口处于分离状态，真空腔室300内的气体以及电池内的气体便会经由真空泵304被抽出，使真空腔室300内的气体压强降低，当真空计308指示到达预定压强时，关闭真空泵304以及抽气阀306，完成抽真空操作。

3.电解液计量分配：

抽真空的同时，进液总阀101及进液阀105开启，储液槽100中的电解液经进液总管102，并经流量计103的控制后进入注液杯200中，当达到目标重量后，进液总阀101及进液阀105关闭，电解液计量分配完成。

4.注液嘴204与注液口压紧密封：

下压气缸400的活塞杆往下伸长，使下压板402及注液杯200整体下压，弹簧404被压缩，并使得注液嘴204与电池注液口正对压紧密封。(请参考图2-2)

5.注液：

出液阀202开启，保持一定时间，电解液逐渐注满电池，同时在压差的作用下电池外壳会发生膨胀。(请参考图2-3)

6.泄真空：

放气阀302打开，外界的干燥空气或惰性气体进入真空腔室300内，当真空计308显示压强为0Pa时，泄气完成，电池外壳恢复原形状。(请参考图2-4)

7.注液嘴204与注液口分离：

泄气完成后，下压气缸400的活塞杆回位，下压板402在弹簧404的回力作用下，与注液杯200整体回至原位，注液嘴204与电池注液口分离。

8.下料：

由机械手将限位料盘组由料盘支架502上取下，整体搬出真空腔室300，注液完成。

本实施例所提供的电池注液装置因注液流程简化，无需正负压循环，对设备的结构及耐压强度等要求降低，简化了注液装置的结构。采用本实施例所提供的电池注液装置能够将注液时间由原来的8～15min缩短到10s～3min，注液效率提高60％，降低了工艺成本。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池注液装置，其特征在于，包括注液机构、下压机构以及真空机构，

所述注液机构包括由上至下依次连接的注液杯、出液阀以及能够与电池注液口密封连接的注液嘴，所述注液杯的上部与大气连通，

所述真空机构包括真空腔室、抽真空组件以及放气阀，所述抽真空组件以及所述放气阀均与所述真空腔室连接，

所述注液机构设置在所述真空腔室的上方，且所述注液嘴伸入到所述真空腔室内部，且与所述真空腔室活动密封连接，

所述下压机构与所述注液机构相连，且能够带动所述注液机构上下移动，使所述注液嘴与放置在真空腔室内的电池注液口密封连接。

2.根据权利要求1所述的电池注液装置，其特征在于，所述下压机构包括下压气缸以及下压板，

所述下压气缸固定设置，并能够带动所述下压板上下运动，所述注液杯与所述下压板固定连接。

3.根据权利要求2所述的电池注液装置，其特征在于，所述下压机构还包括弹簧，

所述弹簧设置在所述下压板与所述真空腔室之间，且所述弹簧的上端与所述下压板固定连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电池注液装置，其特征在于，还包括限位机构，

所述限位机构包括用于放置电池的限位料盘，所述限位料盘的两侧设置有用于限制电池外壳膨胀程度的限位结构。

5.根据权利要求4所述的电池注液装置，其特征在于，所述限位结构为与电池外壳膨胀后的形状相配合的限位弧面。

6.根据权利要求4所述的电池注液装置，其特征在于，包括多个所述注液机构，所述限位机构包括与所述注液机构数量相等的限位料盘，还包括料盘支架，

每一个所述注液机构对应一个所述限位料盘，所有所述限位料盘一体设置形成限位料盘组，所述料盘支架设置在所述真空腔室内，所述限位料盘组可拆卸地固定在所述料盘支架上。

7.根据权利要求6所述的电池注液装置，其特征在于，所有所述注液机构均与一个所述下压机构连接。

8.根据权利要求6所述的电池注液装置，其特征在于，还包括进液机构，

所述进液机构包括储液罐、进液总阀、进液总管、流量计、进液支管以及进液阀，所述储液罐、所述进液总阀以及所述进液总管依次相连，所述流量计、所述进液阀以及所述进液支管的数量与所述注液机构相等，每根所述进液支管均通过一个所述流量计以及一个所述进液阀与所述进液总管连接，且每根所述进液支管对准一个所述注液杯。

9.根据权利要求1至3任一项所述的电池注液装置，其特征在于，所述抽真空组件包括真空泵、抽气阀以及真空计，

所述真空泵通过所述抽气阀与所述真空腔室连接，所述真空计设置在所述真空腔室上，用于测量所述真空腔室内的压强。

10.根据权利要求1至3任一项所述的电池注液装置，其特征在于，所述注液机构还包括液位可视管，所述液位可视管与所述注液杯并排设置，且所述液位可视管的两端分别与所述注液杯的上下两端连通。