CN206864539U - 水系动力电池注液装置 - Google Patents

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王运军
闫慧忠
马新星
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江名喜
王建强
庞向强
李方
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Abstract

本实用新型属于水系动力电池技术领域，具体涉及一种水系动力电池注液装置。包括依次排放的前AGV车、上料称重装置、上料机器手、注液装置、下料机器手、下料称重装置、后AGV车和装配机器人；注液装置内设有输送链和伺服电机，伺服电机驱动输送链循环移动，托盘固定设置在输送链上，注液嘴设置在注液装置支架上，注液装置支架上还设有位移传感器和氮气电磁阀，注液嘴内部设有液位信号器，液位信号器与氮气电磁阀相连接。本实用新型准确度高，操作简化，注液速度快，且防止注液电池变形，采用氮气脉冲吹扫，不需要频繁清洗；电压测量与扫码一体化，实现自动化生产，前后注液量和压差变化集成于中央控制器，解决了清洗、数据集成的技术难题。

Description

水系动力电池注液装置
技术领域
本实用新型属于水系动力电池技术领域，具体涉及一种水系动力电池注液装置。
背景技术
随着城市化进程的加快，以电气化为特征的智慧城市建设日新月异。水系动力电池因具有合理的能量密度和适当的功率密度、工作温度范围宽、循环寿命长、环保可回收、高安全性等优点，在特种装备、启动电源、电动汽车、混合车、直流电源、储能电站、轻轨、高铁、动车等方面具有广阔的应用前景。
水系方型电池一般包括电池方型壳体和容纳在电池壳体内的电芯和水系电解液。其制作方法一般是将正极、隔膜与负极交替叠加制成电芯，将电芯入壳，密封顶盖，顶盖上设置有注液孔，通过注液装置从该注液孔中将水系电解液注入到电池壳体内。电解液是电池的重要组成成分，因而注液过程是电池生产过程中非常重要的环节。电池中电解液的用量关系到电池容量和循环寿命，电解液不足会造成电池容量和循环寿命的迅速衰减，注液量过多容易引起电池起鼓、循环寿命衰减率递增，而电池中用于容纳电解液的空间有限，因此必须在有限的空间内盛装准确的电解液量，以提高电池容量和循环寿命。
目前市场上用于制造水系大容量电池的注液设备都不能实现快速称量、三维扫描和动态测压、注液、安全阀装配自动化生产。现有的电池注液生产线，一般过程为：用称重装置对电池进行称重，由手工记录重量值，再将每个电池插上注液杯，进行手动或真空注液，然后进行称重，将其重量值与之注液前相比，对注液重量不足的电池进行人工补液。由于在其生产过程缺乏电池电压前后直接测量，顶部夹具来回移动，还增加载具并列回流及激光打码扫描装置，造成设备整体工位繁杂，而且短路电池不能及时挑出，因此在生产中不仅需要更多的人力，而且由于注液设备整体工位连锁等原因造成生产成本高昂，同时真空注液方型电池存在电池变形、注液口外围粘上电解液问题，这不仅影响影响产品品质，还增加了注液口擦洗工序。
最近，专利CN102945943AA公开了一种电容电池的直线式注液机及其注液方法，但由于手工操作，加上单体电池重量高，手工推动非常困难，尤其是在多节电池的时候，效率会因为操作人员体能差异存在很大差异，很不利于大规模生产，也不符合动力电池生产品质；另最新一个专利CN106602153A公开了一种电解液的注入方法，由于动力电池单体体积大，真空抽取时间很长，即使真空注液，注液口因为真空导致的电解液飞溅，容易损伤内部极片，尽管加装离心，可以避免注液口电解液淌流，但整体装置复杂和庞大，维修成本会大大增加。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种水系动力电池注液装置，准确度高，操作简化，注液速度快，且防止注液电池变形，不需要频繁清洗，实现自动化生产，效率高，效果实用。
本实用新型所述的水系动力电池注液装置，包括依次排放的前AGV车、上料称重装置、上料机器手、注液装置、下料机器手、下料称重装置、后AGV车和装配机器人；注液装置内设有输送链和伺服电机，伺服电机驱动输送链循环移动，托盘固定设置在输送链上，注液嘴设置在注液装置支架上，注液装置支架上还设有位移传感器和氮气电磁阀，注液嘴内部设有液位信号器，液位信号器与氮气电磁阀相连接。
其中：上料机器手上设有前电压测量端和前扫码机；下料机器手上设有后电压测量端和后扫码机，可以扫码和电压测量同时进行。上料机器手和下料机器手均对电池进行扫码和测量电压。
上料称重装置分别对抓取电池前的前AGV车总重量、抓取电池后的前AGV车总重量进行称重，两者的重量差为被抓取的电池的重量，所述的被抓取的电池是单节未注液的电池；下料称重装置分别对放置电池后的后AGV车总重量、放置电池前的后AGV车总重量进行称重，两者的重量差为被放置的电池的重量，所述的被放置的电池是单节注液后的电池。
前AGV车上一次放置30-100节未注液的电池，效率高。
上料称重装置与下料称重装置均与中央控制器连接，中央控制器通过单节注液后的电池与单节未注液的电池的重量差自动计算出注液量；同时，中央控制器自动计算出单节注液后的电池与单节未注液的电池电压的压差；通过中央控制器自动核对，前后重量差与注液量差值在允许范围内，电压的压差在允许范围内，装配机器人进行安全阀装配，反之，装配机器人挑出问题电池。
输送链上优选设置8～10个托盘。
所述的凹口带夹具，不同型号的电池，尺寸不同，生产前事先通过调整夹具，可以很好的固定电池，同时凹口底部可以通过标准垫块调整内高，这样不同型号的电池，都可以确保上方的高度一致，进而注液的时候，注液嘴下移距离固定。
托盘设有两个凹口，每个凹口内能够放置一节电池，注液嘴设置两个。每个注液装置可同时进行两节电池注液。注液每次为两节电池，可以提高注液效率；电池数量少，由于位移本身需要时间，抓取电池也需要时间，这些时间绝对量刚好与两节电池注液时间保持好动态平衡；若是超过两节电池，首先，注液嘴需要增加，当注液嘴大于三个时，水平度控制难度增大，同时注液效率并没有实质性提高，反而因为多等待一节电池，降低效率。
本实用新型注液完毕后通过氮气电磁阀对注液嘴进行氮气吹扫，氮气为惰性气体，氮气压力很低，气压相对于外界气压高100～1000Pa。
装配机器人按照中央控制器指令进行操作，完成安全阀安装和挑出问题电池。
本实用新型各部件由中央控制器控制，中央控制器控制上设有触摸屏和紧急按钮开关。中央控制器正常运行状态下，触摸屏显示工序流程动态图，可手工切换界面，进行人工控制，可以通过触摸屏输入指令，控制每一个装置的动作，包括可以调整机器手只抓取一面操作；运行过程中，出现故障，触摸屏会呈现不同颜色交替变换，兼具展示报警功能；在紧急情况下，还可以手工操作紧急按钮，所有设备停止运转。
注液装置优选设置两套，两套都可以单独注液，也可以一同联动，上料机器手和下料机器手可以360度旋转，进行左右两边上料、下料，注液装置可以在左右两边各一套，利用注液间歇时间和位移时间，可以左右同时工作，实现双工位注液。
采用该装置的水系动力电池注液工艺，包括以下步骤：
(1)未注液的电池随前AGV车移动到上料称重装置处进行称重，上料机器手对电池进行扫码和测量电压，随后抓取电池放置在托盘的凹口内；
(2)伺服电机驱动输送链循环移动，托盘固定设置在输送链上，托盘随输送链通过伺服电机移动到注液嘴下方，注液嘴对电池进行常压注液，完成常压注液后，液位信号器发出指令给氮气电磁阀，氮气电磁阀提供一个脉冲氮气，氮气顺着注液嘴将最后悬浮的液滴吹入电池，从而完成注液最后一环，注液好的电池随托盘移走；
(3)下料机器手对电池进行扫码和测量电压，随后抓取电池放置在下料称重装置处的后AGV车上；
(5)通过中央控制器自动核对，前后重量差与注液量在允许范围内，前后压差在允许范围内，装配机器人进行安全阀装配，反之，装配机器人挑出问题电池；
(6)托盘上下循环，重复步骤(1)-步骤(5)，完成一次注液循环。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型特别适用于水系动力电池注液，准确度高，操作简化，效率提高，不需要频繁清洗。
(2)本实用新型注液装置设置两套，同时或单独使用，既提高了电池注液效率，还降低了设备的使用和维护成本，适合水系动力电池企业广泛采用；可以实现两边同时设置注液装置，可以双工位注液，生产效率提高。一套装置一次注液两节电池，效率提高了4倍。
(3)本实用新型电压测量与扫码一体化，前后注液量和压差变化集成于中央控制器，实现无人化立体操作，效果实用，彻底解决了清洗、数据集成的历史性技术难题。
(4)本实用新型通过中央控制器控制各部件，能够实现自动数据对比评估，整个过程人工操作电池，不但提高了生产效率，还节省人力。
附图说明
图1是本实用新型实施例水系动力电池注液装置的结构示意图；
图中：1-前AGV车，2-上料称重装置，3-上料机器手，4-注液装置，5-下料机器手，6-下料称重装置，7-后AGV车，8-装配机器人，10-前电压测量端，11-前扫码机，12-后电压测量端，13-后扫码机，14-托盘，15-注液嘴，16-输送链，17-伺服电机，18-凹口，19-位移传感器，20-液位信号器，21-氮气电磁阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。
实施例
一种水系动力电池注液装置，如图1所示，包括依次排放的前AGV车1、上料称重装置2、上料机器手3、注液装置4、下料机器手5、下料称重装置6、后AGV车7和装配机器人8；注液装置4内设有输送链16和伺服电机17，伺服电机17驱动输送链16循环移动，托盘14固定设置在输送链16上，注液嘴15设置在注液装置4支架上，注液装置4支架上还设有位移传感器19和氮气电磁阀21，注液嘴15内部设有液位信号器20，液位信号器20与氮气电磁阀21相连接。托盘14设有两个凹口18，每个凹口18内能够放置一节电池，注液嘴15设置两个。上料机器手3上设有前电压测量端10和前扫码机11；下料机器手5上设有后电压测量端12和后扫码机13，注液装置4设置两套。
使用该装置的水系动力电池注液工艺，包括以下步骤：
(1)未注液的电池随前AGV车1移动到上料称重装置2处进行称重，上料机器手3对电池进行扫码和测量电压，随后抓取电池放置在托盘14的凹口18内；
(2)伺服电机17驱动输送链16循环移动，托盘14固定设置在输送链16上，托盘14随输送链16通过伺服电机17移动到注液嘴15下方，注液嘴15对电池进行常压注液，完成常压注液后，液位信号器20发出指令给氮气电磁阀21，氮气电磁阀21提供一个脉冲氮气，氮气顺着注液嘴15将最后悬浮的液滴吹入电池，从而完成注液最后一环，注液好的电池随托盘14移走；
(3)下料机器手5对电池进行扫码和测量电压，随后抓取电池放置在下料称重装置6处的后AGV车7上；
(5)通过中央控制器自动核对，前后重量差与注液量在允许范围内，前后压差在允许范围内，装配机器人8进行安全阀装配，反之，装配机器人挑出问题电池；
(6)托盘14上下循环，重复步骤(1)-步骤(5)，完成一次注液循环。

Claims (8)

1.一种水系动力电池注液装置，其特征在于：包括依次排放的前AGV车(1)、上料称重装置(2)、上料机器手(3)、注液装置(4)、下料机器手(5)、下料称重装置(6)、后AGV车(7)和装配机器人(8)；注液装置(4)内设有输送链(16)和伺服电机(17)，伺服电机(17)驱动输送链(16)循环移动，托盘(14)固定设置在输送链(16)上，注液嘴(15)设置在注液装置(4)支架上，注液装置(4)支架上还设有位移传感器(19)和氮气电磁阀(21)，注液嘴(15)内部设有液位信号器(20)，液位信号器(20)与氮气电磁阀(21)相连接。
2.根据权利要求1所述的水系动力电池注液装置，其特征在于：托盘(14)设有两个凹口(18)，每个凹口(18)内能够放置一节电池。
3.根据权利要求2所述的水系动力电池注液装置，其特征在于：注液嘴(15)设置两个。
4.根据权利要求1所述的水系动力电池注液装置，其特征在于：上料机器手(3)上设有前电压测量端(10)和前扫码机(11)。
5.根据权利要求4所述的水系动力电池注液装置，其特征在于：下料机器手(5)上设有后电压测量端(12)和后扫码机(13)。
6.根据权利要求1所述的水系动力电池注液装置，其特征在于：前AGV车(1)上一次放置30-100节未注液的电池。
7.根据权利要求1所述的水系动力电池注液装置，其特征在于：上料称重装置(2)与下料称重装置(6)均与中央控制器连接。
8.根据权利要求1-7任一所述的水系动力电池注液装置，其特征在于：注液装置(4)设置两套。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109459122A (zh) * 2018-07-16 2019-03-12 中航锂电（江苏）有限公司 一种锂电注液实时监控及在线分析判定系统

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