CN207116632U - 电池化成装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件生产技术领域，尤其涉及一种电池化成装置，包括：容纳腔，用于容纳待化成的电池；真空机构，所述真空机构与所述容纳腔连接，用于对所述容纳腔抽真空。本申请所提供的电池化成装置，包括容纳腔和真空机构，在电池化成前以及化成中，通过真空机构能够对容纳腔抽真空，以将化成过程中产生的气体尽快排出容纳腔，显然，采用这种电池化成装置，由于可以将产生的气体直接排出容纳腔外，因此，电池不需要较大的气袋，甚至不需要设置专门的气袋存储化成中产生的气体，从而提高电池的能量密度；且将电池置于真空环境中进行化成，能够使化成过程中产生的气体尽快排出电池的外部，从而提高电池化成的质量。

Description

电池化成装置

技术领域

本申请涉及储能器件生产技术领域，尤其涉及一种电池化成装置。

背景技术

锂离子电池，尤其软包锂离子动力电池因具有体积能量密度高等优势，具有较强的市场竞争力，其生产过程中需要通过化成装置化成。

现有的化成工艺是将电池进行首次充放电活化，化成过程中电解液会在负极表面发生反应，产生一定量气体并形成有机锂及无机锂化合物沉积在负极表面，即形成SEI膜。化成工艺的好坏直接关系到SEI膜的成膜质量，进而影响到电池的循环寿命，所以改善化成工艺对提升电池的寿命方面有着重要的意义。

目前的电池化成装置，将电池置于容纳腔内，对容纳腔充入正压，在给定小电流、温度及压力下对电池进行充放电，到一定电荷状态后，进行预抽气以排出产生的气体，然后再在大电流条件下进行第二次充电；但是电池的产气量较大，所以需要在设计软包电池的外壳时进行余量设计，如图1所示，在电池10'的内部增加一个较大的气袋20'来容纳化成过程产生的气体，外壳一般为特殊结构铝塑膜或类似材质，其成本昂贵，所以增加气袋也增加了制造工艺成本；且在正压环境下，化成产生的气体不易排出电池外部，影响化成质量。

实用新型内容

本申请提供了一种电池化成装置，能够解决上述问题。

本申请提供了一种电池化成装置，包括：

容纳腔，用于容纳待化成的电池；

真空机构，用于对所述容纳腔抽真空以及排出电池化成中产生的气体；

所述真空机构与所述容纳腔连接。

优选地，所述真空机构包括真空泵、控制阀和连接所述真空泵与所述容纳腔的连接管路，所述控制阀设置于所述连接管路上。

优选地，所述真空机构包括真空测量结构，所述真空测量结构连接于所述容纳腔，用于测量所述容纳腔的真空度。

优选地，还包括加压机构，所述加压机构包括相互连接的夹紧板和驱动件，所述驱动件相对于所述容纳腔具有夹紧行程和松动行程，在所述夹紧行程中，所述夹紧板对所述电池施加夹紧力；在所述松动行程中，所述夹紧板松开所述电池。

优选地，所述驱动件为驱动杆，所述驱动杆沿其轴向活动连接于所述容纳腔。

优选地，所述驱动杆与所述容纳腔通过螺纹副连接，且所述驱动杆的一端伸出所述容纳腔。

优选地，所述夹紧板设有至少两块，各所述夹紧板沿其厚度方向相对设置，任意相邻的两块所述夹紧板活动连接，且能够相对靠近和远离；所述驱动杆的一端与最外侧的一块所述夹紧板固定连接。

优选地，所述加压机构还包括柔性件，任意相邻的两块所述夹紧板通过所述柔性件连接。

优选地，所述夹紧板为加热板。

优选地，还包括温度控制器，所述温度控制器与所述夹紧板连接。

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化成装置，包括容纳腔和真空机构，在电池化成前以及化成中，通过真空机构能够对容纳腔抽真空，以将化成过程中产生的气体尽快排出容纳腔，使电池尽可能在真空环境下进行化成，显然，采用这种电池化成装置，由于可以将产生的气体直接排出容纳腔外，因此，电池不需要较大的气袋，甚至不需要设置专门的气袋存储化成中产生的气体，从而提高电池的能量密度；且将电池置于真空环境中进行化成，能够使化成过程中产生的气体尽快排出电池的外部，从而提高电池化成的质量。

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为现有的电池化成装置应用的电池的一种具体实施例的结构示意图；

图2为本申请所提供的电池化成装置的一种具体实施例的结构示意图；

图3为本申请所提供的电池化成装置中，加压机构的一种具体实施例的结构示意图；

图4为本申请所提供的电池化成装置应用的电池的一种具体实施例的结构示意图。

附图标记：

在图1中：

10'-电池；

20'-气袋；

在图2-4中：

10-容纳腔；

20-真空机构；

21-真空泵；

22-连接管路；

23-控制阀；

24-真空测量结构；

30-电池；

31-极耳；

40-加压机构；

41-夹紧板；

42-驱动件；

43-柔性件；

50-充放电机构；

60-温度控制器。

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。

如图2-4所示，本申请实施例提供了一种电池化成装置，用于电池30的化成，尤其是软包锂离子电池的化成。电池化成装置包括容纳腔10和真空机构20，容纳腔10通常为箱体结构，用于容纳待化成的电池30；真空机构20与容纳腔10连接，用于对容纳腔10抽真空以及排出电池30化成中产生的气体，以使容纳腔10维持真空状态。

上述电池化成装置，包括容纳腔10和真空机构20，在电池化成前以及化成中，真空机构20能够对容纳腔10抽真空，以将化成过程中产生的气体尽快排出容纳腔10，保持容纳腔10内的真空度，显然，采用这种电池化成装置，由于可以将产生的气体直接排出容纳腔10外，因此，电池不需要较大的气袋，甚至不需要设置专门的气袋存储化成中产生的气体，如图4所示，电池30可以不设置气袋，从而提高电池30的能量密度；且将电池30置于真空环境中进行化成，能够使化成过程中产生的气体尽快排出电池30的外部，减少化成过程中界面黑斑等不良缺陷，有效提升SEI膜(solid electrolyte interface，固体电解质界面膜)的成膜质量，降低化成工艺的难度，提高电池30的化成的质量。

值得说明的是，上述电池化成装置可也以对如图1所示的电池进行化成，然而，由于这种电池在电池化成过程中，气袋在化成胀气后，会发生互相挤压干扰，导致化成过程中若电池需要转移，机械手易夹持不牢固，造成电池滑落，甚至引发安全事故；或者若化成过程中，压力太大，还可能造成气袋胀破，为此，本申请中优选电池30的结构如图4所示，即电池不设置有气袋。

通常，电池化成装置还包括充放电机构50，充放电机构50与电池30的极耳31连接，充放电机构50的电流大小和变化频率可以根据需要进行设定。

需要说明的是，在电池30的化成过程中，真空机构20可以持续对容纳腔10内抽真空，也可以间歇式的对容纳腔10抽真空。如图2所示，真空机构20包括真空泵21、控制阀23以及连接真空泵21与容纳腔10的连接管路22，控制阀23设置于连接管路22上，以通过控制阀23控制真空泵21与容纳腔10的连通，控制阀23可以为电磁阀或者手动开关阀，当需要对容纳腔10抽真空时，控制阀23打开，真空泵21对容纳腔10抽真空。通过设置控制阀23，能够使容纳腔10的真空度控制更方便。

进一步地，真空机构20还包括真空测量结构24，如真空表，真空测量结构24连接于容纳腔10，用于测量容纳腔10的真空度，采用这种结构，可以根据真空测量结构24的测量结果控制真空泵21是否对容纳腔10抽真空，从而能够使容纳腔10的真空度控制的更精确，提高电池30的化成质量。在控制阀23为电磁阀时，真空测量结构24可以与控制阀23电连接，二者可以直接连接，也可以间接连接，以通过真空测量结构24对控制阀23进行控制，从而能够使整个容纳腔10内的真空度得到实时监测和控制。

可以理解地，真空机构20也可以仅包括真空泵21和连接管路22，直接通过真空泵21的打开实现对容纳腔10的抽真空，在设有真空测量结构24时，真空测量结构24可以与真空泵21连接。

为了使电池30在化成过程中将化成的气体尽快排出电池30的外部，电池化成装置还包括加压机构40，如图3所示，加压机构40包括相互连接的夹紧板41和驱动件42，驱动件42相对于容纳腔10具有夹紧行程和松动行程，在夹紧行程中，如在化成过程中，夹紧板41对电池30施加夹紧力，使电池30在一定的压紧力下化成，缩短锂离子的迁移距离，改善化成电流的分布，提升SEI膜的均匀性；在松动行程中，如在化成结束后，夹紧板41松开电池30，以便于取出化成的电池。

为了连接的方便性，驱动件42为驱动杆，驱动杆沿其轴向活动连接于容纳腔10。

由于电池30在化成过程中，对夹紧板41的压力逐渐增大，为了保证化成过程中夹紧板41与电池30始终处于压紧状态，加压机构40还包括锁紧结构，在夹紧板41调整好对电池30的夹紧力后，可以通过锁紧结构锁紧驱动件42与容纳腔10，以防止在电池30产气过程中夹紧板41松动。

驱动杆可以通过滑动方式连接于容纳腔10，也可以与容纳腔10螺纹连接，在为螺纹连接时，既能够实现驱动杆与容纳腔10的活动连接，又能够同时实现驱动杆与容纳腔10的锁紧作用，从而减少驱动件42与容纳腔10之间的锁紧结构。

其中，整个加压机构40可以均设置于容纳腔10内，也可以仅部分设置于容纳腔10内。为了方便操作，驱动杆的一端伸出容纳腔10，以便于在容纳腔10的外部控制加压机构40。

上述夹紧板41可以仅设有一块，驱动件42与夹紧板41连接，夹紧板41与容纳腔10之间形成夹持空间，各待化成的电池30沿其厚度方向，并排设置于夹持空间内，驱动件42驱动夹紧板41向电池30运动，以压紧电池30，或者带动夹紧板41向远离电池30的方向运动，松开电池30。

本申请的一种实施例中，夹紧板41设有至少两块，如两块、三块、四块或者更多块，各夹紧板41沿其厚度方向相对设置，任意相邻的两块夹紧板41活动连接，且任意相邻的两块夹紧板41能够相对靠近和远离；驱动杆的一端与最外侧的一块夹紧板41固定连接，即任意相邻的两块夹紧板41之间形成夹持空间，每个夹持空间可以放入一个电池30，也可以放置多个电池30，一般地，各夹持空间仅放置一个电池30，通过驱动最外侧的夹紧板41运动推动其它夹紧板41运动，以压紧各电池30，显然，这种方式，能够通过夹紧板41分别对各电池30实现压紧，而避免相邻电池30之间的相互挤压，从而使各电池30受到的压力比较均匀和稳定，进一步加快化成中气体的排出。

可选地，加压机构40还包括柔性件43，任意相邻的两块夹紧板41通过柔性件43连接，如图3所示，柔性件43可以为钢丝绳、链条等结构，在电池30化成过程中，驱动杆驱动夹紧板41夹紧各电池30，在化成结束后，驱动杆可以通过带动最外侧的夹紧板41活动，从而通过柔性件43带动其它夹紧板41活动，以使各夹紧板41松开电池30。采用这种柔性件43的结构，能够简化加压机构40的结构。当然，相邻的夹紧板41之间也可以通过刚性结构连接，如连接杆，此时需在相邻的两个夹紧板41中，一者与连接杆连接，另一者上设置有供连接杆穿过的通孔；或者两个相邻的夹紧板41通过伸缩气缸、伸缩杆连接。

具体地，驱动件42可以通过电动驱动、气动驱动，也可以通过液压驱动，如驱动件42可以与伺服电机或者气缸连接。

此外，为了保证电池30化成过程中的温度，夹紧板41可以为加热板，通常各夹紧板41均为加热板，以便于在电池30化成过程中还能够对电池30进行加热，从而加速电池30的化成，且能够提高电池30化成的质量。

进一步地，电池化成装置还包括温度控制器60，温度控制器60与夹紧板41连接，以对夹紧板41进行温度调节。

需要说明的是，电池化成装置也可以包括其它的加热机构，即加热板与夹紧板41为不同的部件，如加热机构为热管，热管布置于夹紧板41上，温度控制器60与热管连接。

上述实施例使用时，通过人工或者机械手将电池30放置于容纳腔10内，并使各电池30均位于相邻的两块夹紧板41之间，将电池30与充放电机构50电连接，设置好化成参数。然后，启动加压机构40，对电池30施加设定的压力；接着，通过夹紧板41对电池30加热到设定的温度。接下来，真空机构20对容纳腔10进行抽真空，当真空测量结构24的显示到达设定的真空度后，可以转入保真空阶段。

然后，开启充放电机构50，对电池30进行化成。在化成过程中，随着化成的进行，可以通过驱动件42的运动，使夹紧板41夹紧各待化成的电池30，从而将各电池30内产生的气体尽快排出电池30的外部，即化成产生的气体直接排入容纳腔10内，在这个过程中，还可以通过真空机构20将容纳腔10内的气体抽出。

化成结束后，进行泄真空，使容纳腔10呈常压状态；然后通过驱动件42驱动夹紧板41松开电池30，人工或者通过机械手将电池30转出容纳腔10，可以移动至真空封装工序。

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)

1.一种电池化成装置，其特征在于，包括：

容纳腔，用于容纳待化成的电池；

真空机构，用于对所述容纳腔抽真空以及排出所述电池化成中产生的气体；

所述真空机构与所述容纳腔连接。

2.根据权利要求1所述的电池化成装置，其特征在于，所述真空机构包括真空泵、控制阀和连接所述真空泵与所述容纳腔的连接管路，所述控制阀设置于所述连接管路上。

3.根据权利要求1所述的电池化成装置，其特征在于，所述真空机构包括真空测量结构，所述真空测量结构连接于所述容纳腔，用于测量所述容纳腔的真空度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电池化成装置，其特征在于，还包括加压机构，所述加压机构包括相互连接的夹紧板和驱动件，所述驱动件相对于所述容纳腔具有夹紧行程和松动行程，在所述夹紧行程中，所述夹紧板对所述电池施加夹紧力；在所述松动行程中，所述夹紧板松开所述电池。

5.根据权利要求4所述的电池化成装置，其特征在于，所述驱动件为驱动杆，所述驱动杆沿其轴向活动连接于所述容纳腔。

6.根据权利要求5所述的电池化成装置，其特征在于，所述驱动杆与所述容纳腔通过螺纹副连接，且所述驱动杆的一端伸出所述容纳腔。

7.根据权利要求5所述的电池化成装置，其特征在于，所述夹紧板设有至少两块，各所述夹紧板沿其厚度方向相对设置，任意相邻的两块所述夹紧板活动连接，且能够相对靠近和远离；所述驱动杆的一端与最外侧的一块所述夹紧板固定连接。

8.根据权利要求7所述的电池化成装置，其特征在于，所述加压机构还包括柔性件，相邻的两块所述夹紧板通过所述柔性件连接。

9.根据权利要求4所述的电池化成装置，其特征在于，所述夹紧板为加热板。

10.根据权利要求9所述的电池化成装置，其特征在于，还包括温度控制器，所述温度控制器与所述夹紧板连接。