CN205543102U - 一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，具体涉及二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，包括数据处理模块、加热模块、化成模块、IMP测试模块，控制柜和集成柜，所述加热模块、化成模块及IMP测试模块均电性连接于数据处理模块，所述加热模块包括加热控制单元和加热机构，所述化成模块包括化成控制单元和化成机构，所述IMP测试模块包括IMP控制单元和IMP测试机构，所述加热控制单元、化成控制单元和IMP控制单元设置于所述控制柜内；所述加热机构、化成机构、IMP测试机构设置于所述集成柜内，所述化成机构位于所述加热机构上方。该装置提高了电解液浸润效率，精确了浸润程度检测方法精度，简化了浸润、浸润程度测量及化成工艺。

Description

一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置

技术领域

本实用新型属于锂离子电池生产技术领域，具体涉及一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置。

背景技术

锂离子电池与传统铅酸电池、镍氢电池及锂电池相比，其具体高能量密度、长使用寿命及环保等诸多优点，已被广泛应用。能量密度的进一步提高是行业内各专家们研究的热点，提高压实密度，提高隔离膜与极片间的粘结力等方式成为改善能量密度的重要研究方向。要实现这些改进，那么对电解液的浸润工艺提出了更高的要求，若浸润不充分，则可能导致化成后易出现锂离子不能顺利嵌入负极，而出现黑斑，电池容量发挥不出来，且存在一定的安全隐患，若为保证充分浸润而实行过长时间的静置，则存在一定的工艺时间浪费，增加了成本。因此，高效浸润及浸润的在线测量对电池制造成本的降低及产品安全控制有着重要意义。

结合目前的高效浸润及浸润程度测量的现状，有必要提供一种高效浸润及浸润程度测量的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其提高了浸润效率，精确了浸润程度检测方法精度，简化了浸润、浸润程度测量及化成工艺。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，包括数据处理模块、加热模块、化成模块、IMP测试模块，控制柜和集成柜，所述加热模块、化成模块及IMP测试模块均电性连接于数据处理模块，所述加热模块包括加热控制单元和加热机构，所述化成模块包括化成控制单元和化成机构，所述IMP测试模块包括IMP控制单元和IMP测试机构，所述加热控制单元、化成控制单元和IMP控制单元设置于所述的控制柜内；所述加热机构、化成机构、IMP测试机构设置于所述集成柜内，所述化成机构位于所述加热机构的上方。

该装置相对于锂离子动力电池传统的高温静置浸润方法，即将动力电池放置于高温房中，静置一定的时间后进入化成工艺段。因工作人员及维护人员有时需出入高温房，所以高温房的温度不能太高，一般以不大于50℃为宜，且这种高温静置法，采用热空气对流方式对电池加热，加热效率低，也导致浸润效率低。本实用新型直接通过加热机构的接触式加热，大大提高了加热效率，从而提高了锂离子电池极片的浸润效率，浸润时间可由原来的4~8H，缩短到本实用新型的30~120min，效率提升50%~94%。

本实用新型精确了浸润程度检测方法的精度，目前浸润程度的检测方法主要集中于电容和电压测量法，该两种测量法的精度十分有限，难以真正实用，本实用新型通过IMP测试模块可实现在线检测，大大提高了浸润程度检测方法的精度。

本实用新型简化了浸润、浸润程度测量及化成工艺，锂离子动力电池注液完成后，需要对注液口密封再进行常温或高温静置，一定时间后，需要去密封再进行化成，工艺繁琐，本实用新型去除传统高温静置前的密封及静置后的去密封工序，通过化成模块，简化了工艺，降低了工艺成本。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述加热机构包括加热托盘，所述加热托盘与所述加热控制单元电性连接。其中，加热托盘可以设置支撑杆支撑。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述加热托盘包括底板、加热块和绝缘块，所述加热块设置在所述绝缘块的外周缘，所述底板设置在所述加热块的外周围。

其中，所述底板为铝块、铝合金块或者铜块，这些金属块其导热性能良好；所述加热块包括加热丝、加热云母，它们具有良好的加热性能；所述绝缘块包括硅橡胶件、环氧树脂件。硅橡胶件、环氧树脂件起到绝缘的作用，同时防止在取放锂离子电池的过程电池壳与加热板摩擦而损伤电池。

所述加热块与加热控制单元通过测温热电偶、控温热电偶电性连接，一根测温热电偶用于测温，另一根控温热电偶用于控温，可以随时监测并控制该加热块的温度。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述化成机构包括充电结构和压力供应结构，所述充电结构电连接电芯，所述压力供应结构设置于所述加热托盘的上方。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述压力供应结构包括压板，所述压板的上方设置能够驱动所述压板沿着上下方向运动的驱动装置。其中，所述驱动装置包括气缸、液压缸或者电机。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述充电结构包括正极极柱接头和负极极柱接头，所述正极极柱接头和负极极柱接头固定在所述压板的下表面。其中，所述压板通过丝杆与集成柜顶部的电机连接，由电机的正反转控制压板上升或下降，方便人工或者机械手的上下料。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述充电结构还包括化成正极开关和化成负极开关。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述正极极柱接头为多触点正极极柱接头，所述化成正极开关与所述多触点正极极柱接头电连接，所述负极极柱接头为多触点负极极柱接头，所述化成负极开关与所述多触点负极极柱接头电连接。该多触点正极极柱、多触点负极极柱可使其与锂离子电池的正、负极极柱进行良好接触，保证充电过程的顺利进行。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述化成机构还包括抽真空装置，所述加热托盘和压板设置在所述集成柜内，所述抽真空装置能够对所述集成柜进行抽真空。

所述抽真空装置包括抽气阀、放气阀以及管路，所述放气阀所连接的管路一端连接所述集成柜，所述放气阀所连接的管路另一端外接干燥空气；所述抽气阀所连接的管路一端外接0~-100kPa的真空源，所述抽气阀所连接的管路另一端连接所述集成柜。

作为本实用新型所述的一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置的改进，所述IMP测试机构包括IMP正极开关及IMP负极开关，所述IMP测试机构电连接电芯并且能够采集电芯内阻反馈到所述数据处理模块；所述数据处理模块能够根据电芯内阻判定电芯的浸润程度，所述IMP测试机构的IMP正极开关与化成正极开关并联连接，IMP负极开关与化成负极开关并联连接。其中，两对设置互锁功能，即不允许化成模块与IMP测试模块同时工作。IMP测试模块共用化成模块的多触点化成极柱，保证IMP测试顺利进行，可减少IMP测试装置的部件，节省成本。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，包括数据处理模块、加热模块、化成模块、IMP测试模块，控制柜和集成柜，所述加热模块、化成模块及IMP测试模块均电性连接于数据处理模块，所述加热模块包括加热控制单元和加热机构，所述化成模块包括化成控制单元和化成机构，所述IMP测试模块包括IMP控制单元和IMP测试机构，所述加热控制单元、化成控制单元和IMP控制单元设置于所述的控制柜内；所述加热机构、化成机构、IMP测试机构设置于所述集成柜内，所述化成机构位于所述加热机构上方；本实用新型提高了浸润效率，精确了浸润程度检测方法精度，简化了浸润、浸润程度测量及化成工艺。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型电路图。

图3为本实用新型加热托盘的左视图。

图4为本实用新型加热托盘的右视图。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型及其有益效果作进一步详细说明，但是，本实用新型的具体实施方式并不局限于此。

如图1-2所示，一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，包括数据处理模块1、加热模块、化成模块、IMP测试模块，控制柜5和集成柜7，加热模块、化成模块及IMP测试模块均电性连接于数据处理模块1，加热模块包括加热控制单元21和加热机构22，化成模块包括化成控制单元31和化成机构32，IMP测试模块包括IMP控制单元41和IMP测试机构42，加热控制单元21、化成控制单元31和IMP控制单元41设置于控制柜5内；加热机构22、化成机构32、IMP测试机构42设置于集成柜7内，化成机构32位于加热机构22上方。加热机构22包括加热托盘支撑杆220，以及设置在加热托盘支撑杆220上的加热托盘221，加热托盘221与加热控制单元21电性连接。加热托盘221包括底板2210、加热块2211和绝缘块2212。底板2210为导热性能良好的铝合金块；加热块2211采用加热丝、其加热性能良好；绝缘块2212采用硅橡胶件。硅橡胶件起到绝缘的作用，同时防止在取放锂离子电池的过程电池壳与加热板摩擦而损伤电池。加热块2211与加热控制单元21由两根热电偶电性连接，一根用于测温，另一根用于控温，可以随时监测并控制该加热块的温度。

如图3-4所示，化成机构32包括化成负极开关320、化成正极开关321、多触点正极极柱接头322、多触点负极极柱接头323、压板324。化成正极开关321与多触点正极极柱接头322电连接，化成负极开关320与多触点负极极柱接头323电连接；多触点正极极柱接头322和多触点负极极柱接头323固定在压板324的下表面，该多触点正极极柱接头322、多触点负极极柱接头323可使其与锂离子电池6的正极极柱接头62、负极极柱接头61良好接触，保证充电过程的顺利进行。其中，压板324设置于加热托盘221的上方，压板324的上方设置能够驱动压板324沿着上下方向运动的电机70，压板324通过丝杆71与集成柜7顶部的电机70连接，由电机70的正反转控制压板324上升或下降，方便人工或者机械手的上下料。化成机构32还包括抽真空装置，加热托盘221和压板324设置在集成柜7内，抽真空装置能够对集成柜7进行抽真空。其中，抽真空装置包括放气阀325、抽气阀326以及管路327，放气阀325所连接的管路327一端连接集成柜7，放气阀325所连接的管路327另一端外接干燥空气，抽气阀326所连接的管路327一端外接0~-100kPa的真空源，抽气阀326所连接的管路327另一端连接集成柜7的真空嘴8。

IMP测试机构42包括IMP正极开关420及IMP负极开关421，IMP测试机构42电连接电芯并且能够采集电芯内阻反馈到数据处理模块1；数据处理模块1能够根据电芯内阻判定电芯的浸润程度，IMP测试机构42的IMP正极开关420与化成正极开关321并联连接，IMP负极开关421与化成负极开关320并联连接，两对设置互锁功能，即不能允许化成模块与IMP测试模块同时工作。IMP测试模块共用化成模块的多触点正极极柱接头322，多触点负极极柱接头323，保证IMP测试顺利进行，可减少IMP测试装置的部件，节省成本。

本实用新型的工作原理如下：

1、上料：

由人工或机械手将注液后的锂离子电池6放置于加热托盘221上，然后转移到集成柜7中的加热托盘支撑杆220上。

2、浸润：

在数据处理模块1中输入浸润的温度、浸润程度的斜率判定标准值、化成流程、化成真空度等参数，数据处理模块1将信号同时反馈给加热模块、IMP测量模块4及化成模块，加热控制单元21开始控制加热托盘221升温至目标温度，即开始进行浸润，并保持温度到浸润过程结束。同时，电机70控制压板324下降至压板324与锂离子电池6的极柱接触，真空嘴8与锂离子电池6的注液嘴对接。

3、浸润程度的在线测量：

当浸润开始的同时，IMP测量模块4控制多触点正极极柱接头322和多触点负极极柱接头323与锂离子电池6的正极极柱接头62和负极极柱接头61分别对接，同时控制化成负极开关320、化成正极开关321保持打开状态，而IMP正极开关420及IMP负极开关421保持闭合状态。开始连续测量锂离子电池6的电阻R，电阻数据R及对应的时间t发送给数据处理模块1，根据数据处理模块1计算电阻曲线的斜率并判定浸润程度。当已判定电池浸润完全，断开IMP正极开关420及IMP负极开关421，IMP测试结束。

4、化成：

当浸润完全后，化成负极开关320、化成正极开关321闭合，化成模块开始按化成流程对锂离子电池6进行充电，然后打开抽气阀326，对锂离子电池6进行除气，除气完成后，关闭抽气阀326，打开放气阀325，对锂离子电池6充干燥气至大气压，多触点正极极柱接头322、多触点负极极柱接头323与锂离子电池6的正极极柱接头62和负极极柱接头61断开接触，加热模块停止加热，结束。

5、下料：

浸润及化成完成后，由机械手或人工将加热托盘221转移至下一道工序。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：包括数据处理模块、加热模块、化成模块、IMP测试模块，控制柜和集成柜，所述加热模块、化成模块及IMP测试模块均电性连接于数据处理模块；

所述加热模块包括加热控制单元和加热机构，所述化成模块包括化成控制单元和化成机构，所述IMP测试模块包括IMP控制单元和IMP测试机构，所述加热控制单元、化成控制单元和IMP控制单元设置于所述控制柜内；

所述加热机构、化成机构、IMP测试机构设置于所述集成柜内，所述化成机构位于所述加热机构的上方。

2.根据权利要求1所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述加热机构包括加热托盘，所述加热托盘与所述加热控制单元电性连接。

3.根据权利要求2所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述加热托盘包括底板、加热块和绝缘块，所述加热块设置在所述绝缘块的外周缘，所述底板设置在所述加热块的外周围。

4.根据权利要求2所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述化成机构包括充电结构和压力供应结构，所述充电结构电连接电芯，所述压力供应结构设置于所述加热托盘的上方。

5.根据权利要求4所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述压力供应结构包括压板，所述压板的上方设置能够驱动所述压板沿着上下方向运动的驱动装置。

6.根据权利要求5所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述充电结构包括正极极柱接头和负极极柱接头，所述正极极柱接头和负极极柱接头固定在所述压板的下表面。

7.根据权利要求6所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述充电结构还包括化成正极开关和化成负极开关。

8.根据权利要求7所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述正极极柱接头为多触点正极极柱接头，所述化成正极开关与所述多触点正极极柱接头电连接，所述负极极柱接头为多触点负极极柱接头，所述化成负极开关与所述多触点负极极柱接头电连接。

9.根据权利要求5所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述化成机构还包括抽真空装置，所述加热托盘和压板设置在所述集成柜内，所述抽真空装置能够对所述集成柜进行抽真空。

10.根据权利要求7所述二次电池浸润程度在线检测及化成集成装置，其特征在于：所述IMP测试机构包括IMP正极开关及IMP负极开关，所述IMP测试机构电连接电芯并且能够采集电芯内阻反馈到所述数据处理模块；所述数据处理模块能够根据电芯内阻判定电芯的浸润程度，所述IMP测试机构的IMP正极开关与化成正极开关并联连接，IMP负极开关与化成负极开关并联连接。