CN205376668U - 一种锂离子电池化成系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种锂离子电池化成系统，包括抽吸化成过程中锂离子电池产生的气体的真空装置、用于输送气体的第一管道以及对气体进行冷凝回流的电解液冷凝装置，第一管道与电解液冷凝装置相连，电解液冷凝装置还与真空装置连通，第一管道倾斜或竖直设置，使得经过电解液冷凝装置冷凝生成的电解液回流至锂离子电池内。本申请所提供的锂离子电池化成系统中设置了电解液冷凝装置，电解液冷凝装置对锂离子电池在化成过程中产生的气体进行冷却处理，气体中含有的电解液蒸汽经过冷却处理后重新回流至锂离子电池内，使电池内部的电解液在整个化成过程中都处于充足状态，防止化成容量的损失，从而降低了锂离子电池出现析锂和黑斑的风险。

Description

一种锂离子电池化成系统

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种在锂离子电池化成过程中能够保证电池内电解液保持充足的锂离子电池化成系统。

背景技术

化成是对注完液的电池进行充放电活化，是电解液及添加剂在一定温度、电压的条件下，在电极活性材料表面发生化学反应的过程。化成使电极表面生成钝化膜(SEI膜)，可防止电解液与电极活性材料发生氧化还原反应，保证电池的电化学稳定性。

现有的锂离子电池负压化成系统在抽气管道中设置电解液储液腔，待化成结束后，电解液再回流到电池内部，该种方式无法保证在整个化成过程中电池内部的电解液始终处于充足状态，容易导致化成容量的损失，从而增加锂离子电池的析锂和黑斑风险。

实用新型内容

本申请提供了一种锂离子电池化成系统，其有效解决了化成过程中锂离子电池内部电解液不充足的问题。

本申请提供了一种锂离子电池化成系统，包括抽吸化成过程中锂离子电池产生的气体的真空装置、用于输送所述气体的第一管道以及对所述气体进行冷凝回流的电解液冷凝装置，所述第一管道与所述电解液冷凝装置相连，所述电解液冷凝装置还与所述真空装置连通，所述第一管道倾斜或竖直设置，使得经过所述电解液冷凝装置冷凝生成的电解液回流至锂离子电池内。

优选的，所述电解液冷凝装置包括冷却控制器、冷却机构以及冷却管，所述冷却控制器控制连接所述冷却机构，所述冷却机构设置在所述冷却管内，所述冷却管包括进口端和出口端，所述进口端与所述第一管道连接，所述出口端与所述真空装置连通。

优选的，所述冷却机构为电冷却机构、水冷却机构、油冷却机构或盐水冷却机构。

优选的，所述冷却机构的形状为沿着垂直于所述冷却管的轴线的方向延伸的U形回转的管状或相对于所述冷却管的轴线的方向螺旋攀升的管状。

优选的，还包括加热装置，所述加热装置包括加热控制器和用于夹持锂离子电池的加热板，所述加热控制器与所述加热板电连接。

优选的，还包括气体处理装置和第二管道；

所述气体处理装置包括第一气体处理机构、第二气体处理机构、气体分析仪以及气体燃烧室；

所述真空装置包括真空泵、真空测量机构以及缓冲腔室；

所述真空测量机构设置在所述缓冲腔室内，所述缓冲腔室与所述第一气体处理机构、所述第二气体处理机构以及所述真空泵顺次连通，所述真空泵通过所述第二管道与所述气体燃烧室相连，所述气体分析仪设置在所述第二管道上。

优选的，还包括抽气阀，所述抽气阀设置在所述第二气体处理机构与所述真空泵之间。

优选的，所述气体处理装置还包括鼓风机和引燃机构，所述鼓风机与所述气体燃烧室相连，所述引燃机构与所述气体燃烧室相连。

优选的，还包括第一分管道、第二分管道、第一排气阀、第二排气阀、进气阀以及第三管道；

所述第一分管道以及所述第二分管道均与所述第二管道相连；

所述第三管道设置在所述鼓风机与所述气体燃烧室之间；

所述第一排气阀设置在所述第一分管道上，所述第二排气阀设置在所述第二分管道上，所述进气阀设置在所述第三管道上。

优选的，还包括热量回收装置，所述热量回收装置与所述气体燃烧室相连。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的锂离子电池化成系统中设置了电解液冷凝装置，电解液冷凝装置对锂离子电池在化成过程中产生的气体进行冷却处理，气体中含有的电解液蒸汽经过冷却处理后重新回流至锂离子电池内，使电池内部的电解液在整个化成过程中都处于充足状态，防止化成容量的损失，从而降低了锂离子电池出现析锂和黑斑的风险。

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锂离子电池化成系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的冷却机构的结构示意图一；

图3为本申请实施例所提供的冷却机构的结构示意图二；

图4为本申请实施例所提供的化成过程中的加热装置的结构示意图。

1、化成装置；201、加热控制器；202、加热板；3、锂离子电池；401、冷却控制器；402、冷却机构；403、冷却管；501、真空泵；502、真空测量机构；503、缓冲腔室；601、第一气体处理机构；602、第二气体处理机构；603、气体分析仪；604、气体燃烧室；605、鼓风机；606、引燃机构；7、热量回收装置；8、第一管道；9、第二管道；10、第三管道；11、第一分管道；12、第二分管道；13、抽气阀；14、第一排气阀；15、第二排气阀；16、进气阀。

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“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的锂离子电池化成系统的放置状态为参照。

如图1所示，本申请实施例提供了一种锂离子电池化成系统，该系统用于对锂离子电池3进行化成处理，该系统包括真空装置和第一管道8，真空装置抽吸化成过程中锂离子电池3产生的气体，第一管道8则输送化成过程中产生的气体，具体使用时还包括化成装置1，所述化成装置1用于处理待化成的锂离子电池3，现有的锂离子电池化成系统无法保证在整个化成过程中锂离子电池3内部的电解液始终处于充足状态，这是因为在化成过程中，现有的锂离子电池化成系统中的电解液常以蒸汽的形式随着化成产生的其它气体一起排出了锂离子电池化成系统，即使在锂离子电池化成系统中设置电解液储存装置，也只能在化成结束后再将电解液导回锂离子电池3内部，因而无法保证在整个化成过程中锂离子电池3内部的电解液充足，极易导致化成容量的损失，从而增加锂离子电池3的析锂和黑斑风险。

基于此，本申请的锂离子电池化成系统还在第一管道8和真空装置之间设置了电解液冷凝装置，第一管道8与电解液冷凝装置相连，电解液冷凝装置还与真空装置连通，为了保证气体经冷凝后形成的电解液的冷凝液重新回流至锂离子电池3内部，第一管道8是倾斜或者竖直设置的，从而使电解液的冷凝液在重力的作用下重新回流至锂离子电池3内部，进而保证锂离子电池3内部电解液的充足。

为了根据需求更好的发挥电解液冷凝装置的功能，本实施例中的电解液冷凝装置包括冷却控制器401、冷却机构402以及冷却管403，冷却控制器401控制连接冷却机构402，可对冷却机构402的冷却时间、冷却温度等参数进行控制，冷却机构402设置在冷却管403内，冷却管403包括进口端和出口端，进口端与第一管道8连接，出口端与真空装置连通，化成过程中产生的电解液蒸汽通过相连接的第一管道8和进口端进入冷却管403内，冷却机构402设置在冷却管403内，在冷却控制器401的控制下，冷却机构402启动对电解液蒸汽进行冷凝，本申请中的冷却机构402为电冷却机构402、水冷却机构402、油冷却机构402或盐水冷却机构402，具体生产中，可根据实际需要在多种冷却机构402任意选择，即保证了电解液冷凝装置的冷却性能又使锂离子电池化成系统具备广泛的适用性。当本申请中的冷却机构402为电冷却机构402时，本申请中的冷却管403为真空管。

如图2-3所示，本申请中的冷却机构402的形状是沿着垂直于所述冷却管403的轴线的方向延伸的U形回转的管状或者是相对于所述冷却管403的轴线的方向螺旋攀升的管状，这种形状和结构设计使冷却机构402在冷却管403内与电解液蒸汽接触的表面积更大，因而更利于冷却机构402对电解液蒸汽的冷却。

现有的锂离子电池化成系统多采用辐射升温方式对锂离子电池3进行加热，而该种加热方式存在升温时间长、效率低的问题，因此本申请还在锂离子电池化成系统中增设了加热装置，如图4所示，加热装置包括加热板202和加热控制器201，加热板202用于夹持锂离子电池3，为了使加热效果更好，加热板202的主平面与锂离子电池3的主平面相贴合，加热控制器201与加热板202电连接并对加热板202进行控制，根据实际需要对其加热温度、加热时间等参数进行适应性的调节。

现有的锂离子电池化成系统没有对化成过程中产生的气体进行及时处理，由于大部分气体为有机废气，直接排放将会造成环境污染，因此本申请的锂离子电池化成系统还包括气体处理装置和用于排放气体的第二管道9，气体处理装置具体包括第一气体处理机构601、第二气体处理机构602、气体分析仪603和气体燃烧室604，本申请的真空装置还包括真空泵501、真空测量机构502以及缓冲腔室503，真空测量机构502设置在缓冲腔室503内，缓冲腔室503与第一气体处理机构601、第二气体处理机构602以及真空泵501顺次连通，真空泵501通过第二管道9与气体燃烧室604相连，气体分析仪603设置在第二管道9上；

启动真空泵501，将化成过程中产生的气体抽吸出来，经过冷却处理的气体首先进入缓冲腔室503内，缓冲腔室503为化成过程中产生的气体提供了暂时的容留空间，降低了气体的流速，缓冲室内设置了真空测量机构502，通过测量缓冲腔室503内的真空度，控制真空泵501的启动与关闭，以确保整个锂离子化成系统内的真空度始终处在目标真空度范围内；

当气体从缓冲腔室503顺次进入第一气体处理机构601和第二气体处理机构602时，第一气体处理机构601和第二气体处理机构602能够对气体进行充分处理，当第一气体处理机构601处理氟化氢气体时，可采用碱中和的处理方式，当第二气体处理机构602处理二氧化碳时，可采用酸吸收或固体吸附方式进行处理。因为第二气体处理机构602与真空泵501之间还设置了抽气阀13，通过控制抽气阀13，可根据需要调整锂离子化成系统内的真空度，流通至真空泵501的气体进入第二管道9。

由于化成过程中产生的气体部分可作为燃料使用，因此本申请在第二管道9上设置了气体分析仪603，气体分析仪603对第二管道9内的气体浓度是否达到可燃程度进行分析，为了对具有可燃性的气体进行进一步的处理，本申请的气体处理装置还包括鼓风机605和引燃机构606，鼓风机605与气体燃烧室604相连，引燃机构606与气体燃烧室604相连，当气体达到可燃浓度时，气体进入气体燃烧室604，为了保证气体能够充分燃烧，鼓风机605为气体燃烧室604提供氧气供气体燃烧，启动引燃机构606，气体燃烧室604内的气体开始燃烧，为了对燃烧产生的热量进行回收利用，本申请还设置了与气体燃烧室604相连的热量回收装置7，回收的热量可用于供暖、保温、加热等。

为了根据需要输送气体及控制气体流量，本申请还包括第一分管道11、第二分管道12、第一排气阀14、第二排气阀15、进气阀16以及第三管道10；第一分管道11以及第二分管道12均与第二管道9相连；第三管道10设置在鼓风机605与气体燃烧室604之间；第一排气阀14设置在第一分管道11上，第二排气阀15设置在第二分管道12上，进气阀16设置在第三管道10上；

当气体分析仪603检测的第二管道9内的气体未达到可燃浓度时，开启第一排气阀14、关闭第二排气阀15，气体通过第一分管道排出，当气体分析仪603检测的第二管道9内的气体达到可燃浓度时，关闭第一排气阀14，开启第二排气阀15，气体通过第二分管道12进入气体燃烧室604；

为了更方便的为气体燃烧室604提供气体燃烧所需的氧气，本申请通过调节设置在第三管道10上的进气阀16实现了对鼓风机605供氧量的实时控制。

本实施例所提供的锂离子电池化成系统中设置了电解液冷凝装置，电解液冷凝装置对锂离子电池3在化成过程中产生的气体进行冷却处理，气体中含有的电解液蒸汽经过冷却处理后重新回流至锂离子电池3内，使电池内部的电解液在整个化成过程中都处于充足状态，防止化成容量的损失，从而降低了锂离子电池3出现析锂和黑斑的风险。

以上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)

1.一种锂离子电池化成系统，其特征在于，包括抽吸化成过程中锂离子电池产生的气体的真空装置、用于输送所述气体的第一管道以及对所述气体进行冷凝回流的电解液冷凝装置，所述第一管道与所述电解液冷凝装置相连，所述电解液冷凝装置还与所述真空装置连通，所述第一管道倾斜或竖直设置，使得经过所述电解液冷凝装置冷凝生成的电解液回流至锂离子电池内。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，所述电解液冷凝装置包括冷却控制器、冷却机构以及冷却管，所述冷却控制器控制连接所述冷却机构，所述冷却机构设置在所述冷却管内，所述冷却管包括进口端和出口端，所述进口端与所述第一管道连接，所述出口端与所述真空装置连通。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，所述冷却机构为电冷却机构、水冷却机构、油冷却机构或盐水冷却机构。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，所述冷却机构的形状为沿着垂直于所述冷却管的轴线的方向延伸的U形回转的管状或相对于所述冷却管的轴线的方向螺旋攀升的管状。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，还包括加热装置，所述加热装置包括加热控制器和用于夹持锂离子电池的加热板，所述加热控制器与所述加热板电连接。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，还包括气体处理装置和第二管道；

所述气体处理装置包括第一气体处理机构、第二气体处理机构、气体分析仪以及气体燃烧室；

所述真空装置包括真空泵、真空测量机构以及缓冲腔室；

所述真空测量机构设置在所述缓冲腔室内，所述缓冲腔室与所述第一气体处理机构、所述第二气体处理机构以及所述真空泵顺次连通，所述真空泵通过所述第二管道与所述气体燃烧室相连，所述气体分析仪设置在所述第二管道上。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，还包括抽气阀，所述抽气阀设置在所述第二气体处理机构与所述真空泵之间。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，所述气体处理装置还包括鼓风机和引燃机构，所述鼓风机与所述气体燃烧室相连，所述引燃机构与所述气体燃烧室相连。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，还包括第一分管道、第二分管道、第一排气阀、第二排气阀、进气阀以及第三管道；

所述第一分管道以及所述第二分管道均与所述第二管道相连；

所述第三管道设置在所述鼓风机与所述气体燃烧室之间；

所述第一排气阀设置在所述第一分管道上，所述第二排气阀设置在所述第二分管道上，所述进气阀设置在所述第三管道上。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池化成系统，其特征在于，还包括热量回收装置，所述热量回收装置与所述气体燃烧室相连。