CN209133599U - 注液装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种注液装置，用于向二次电池内部注入电解液，注液装置包括：箱体，具有容纳腔室；注液机构，包括设置于容纳腔室内且可移动的注液杯，注液杯上设置有第一控制阀和第二控制阀，第一控制阀用于连通注液杯与容纳腔室，第二控制阀用于导通或截止注液杯；加压模块，与容纳腔室连通，加压模块用于对容纳腔室加压。本实用新型的注液装置能够在二次电池的注液过程中使二次电池的内、外部保持等压平衡状态，防止注液过程中损伤二次电池的防爆阀。

Description

注液装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种注液装置。

背景技术

锂离子电池多为硬壳电池，内部封装有电芯。在锂离子电池制造过程中，电芯电解液浸润均匀性是其核心指标之一。为了提高电解液的浸润均匀性及注液效率，通常用高压将电解液注入电池内，但是电解液加入高压后，会导致电池内外压差，造成电池顶盖防爆阀的损伤，甚至发生非正常爆破，影响后续电池的正常使用。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种注液装置，其能够在二次电池的注液过程中使二次电池的内、外部保持等压平衡状态，防止注液过程中损伤二次电池的防爆阀。

本实用新型实施例提供了一种注液装置，用于向二次电池内部注入电解液，注液装置包括：箱体，具有容纳腔室；注液机构，包括设置于容纳腔室内且可移动的注液杯，注液杯上设置有第一控制阀和第二控制阀，第一控制阀用于连通注液杯与容纳腔室，第二控制阀用于导通或截止注液杯；加压模块，与容纳腔室连通，加压模块用于对容纳腔室加压。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液装置还包括传动机构，传动机构包括传动杆和与传动杆连接的驱动机构，传动杆伸入容纳腔室内且与注液杯连接，传动杆在驱动机构的驱动下带动注液杯在容纳腔室内往复移动。

根据本实用新型实施例的一个方面，箱体上设置有密封件，传动杆穿过密封件并伸入容纳腔室内。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液机构还包括储液筒、注液泵、连通储液筒和注液泵的第一注液管，以及连通注液泵与注液杯的第二注液管，储液筒或第一注液管上设置有第三控制阀，用于导通或截止第一注液管。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液装置还包括真空抽取机构，真空抽取机构与容纳腔室连通，用于将容纳腔室内部抽真空。

根据本实用新型实施例的一个方面，真空抽取机构包括真空泵、连通真空泵与容纳腔室的真空管路，以及设置于真空管路或者箱体上的第四控制阀，真空抽取机构通过真空泵将容纳腔室抽真空，第四控制阀用于导通或截止真空管路。

根据本实用新型实施例的一个方面，加压模块包括与容纳腔室连通的加压管路，以及设置于箱体或加压管路上的第五控制阀，加压管路用于对容纳腔室加压，第五控制阀用于导通或截止加压管路。

根据本实用新型实施例的一个方面，加压模块还包括与容纳腔室连通的泄压管路，以及设置于箱体或泄压管路上的第六控制阀，第六控制阀用于导通或截止泄压管路。

根据本实用新型实施例的一个方面，泄压管路的末端设置有消音器，用于降低泄压噪音。

根据本实用新型实施例的一个方面，加压模块包括压力表，真空抽取机构包括真空表，压力表和真空表设置于箱体上，分别用于实时监测容纳腔室内的压力和真空度。

本实用新型实施例提供的注液装置，通过在具有容纳腔室的箱体内放置二次电池和注液杯，并通过与注液杯连通的储液筒向注液杯内注入电解液，通过加压模块向容纳腔室注入压力，并通过注液杯上设置的第一控制阀和第二控制阀，使得二次电池的内部与外部的容纳腔室保持等压平衡状态。由此，在整个注液过程中，可以防止二次电池的防爆阀发生非正常爆破，提高了二次电池的可靠性。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型实施例提供的一种二次电池的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种注液装置的结构示意图；

图3是图2所示的注液装置处于预注液状态的结构示意图；

图4是图2所示的注液装置处于抽真空状态的结构示意图；

图5是图2所示的注液装置处于注液状态的结构示意图。

其中：

S-二次电池；

1-壳体；

2-电极组件；

3-顶盖片；

4-防爆阀；

5-注液孔；

10-箱体；

11-容纳腔室；

12-密封件；

20-注液机构；

21-注液杯；

211-第一控制阀；

212-第二控制阀；

22-储液筒；

23-注液泵；

24-第一注液管；

241-第三控制阀；

25-第二注液管；

30-加压模块；

31-加压管路；

311-第五控制阀；

32-泄压管路；

321-第六控制阀；

33-压力表；

40-传动机构；

41-传动杆；

42-驱动机构；

43-固定架；

50-真空抽取机构；

51-真空泵；

52-真空管路；

521-第四控制阀；

53-真空表；

60-控制模块。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图5对本实用新型实施例的注液装置进行详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例的二次电池S包括壳体1、设置于壳体1内的电极组件2以及与壳体1密封连接的顶盖片3。

本实施例的壳体1具有六面体形状。壳体1具有容纳电极组件2和电解液的内部空间。壳体1可以由例如钢、铝或铝合金等材料制造。

本实施例的电极组件2可通过将第一极片、第二极片以及隔板一同堆叠或者卷绕而形成主体部，其中，隔板是介于第一极片和第二极片之间的绝缘体。在本实施例中，示例性地以第一极片为正极片，第二极片为负极片进行说明。同样地，在其他的实施例中，第一极片还可以为负极片，而第二极片为正极片。另外，正极活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。从主体部延伸出的多个未涂覆区则作为极耳。电极组件2包括两个极耳，即正极耳和负极耳。正极耳从正极片的涂覆区延伸出，而负极耳从负极片的涂覆区延伸出。

本实施例的二次电池S还包括设置于顶盖片3上的防爆阀4。当二次电池S内部压力超过防爆阀4的爆破压力时，防爆阀4自身发生爆破以使二次电池S内部压力得以释放，降低二次电池S发生爆炸的可能性，提升二次电池S的安全性。本实施例的顶盖片3上设置有注液孔5。在将电极组件2装入壳体1，并且将顶盖片3与壳体1完成密封连接后，通过注液孔5向二次电池S内部注入电解液。

参阅图2，本实用新型提供了一种注液装置，用于向二次电池S内部注入电解液，该注液装置包括：箱体10、注液机构20和加压模块30。

箱体10具有容纳腔室11，二次电池S放置于容纳腔室11内。由于箱体10需要承受来自于气源的压力，同时需要防止受到电解液的腐蚀作用，因此该箱体10可由不锈钢等耐压耐腐蚀材料制成，其壁厚及形状可以根据耐压要求进行设计，以延长箱体10的使用寿命。为了便于将物体放置于箱体10内，箱体10可分为密封连接的上盖体和下盖体，或者左箱体和右箱体等。

注液机构20包括设置于容纳腔室11内的注液杯21，注液杯21相对于二次电池S可移动，注液杯21上设置有第一控制阀211和第二控制阀212，第一控制阀211用于连通注液杯21与容纳腔室11，第二控制阀212用于导通或截止注液杯21。第一控制阀211打开、同时第二控制阀212关闭时，可以在注液杯21内注入预定容量的电解液，使注液杯21进入待注液状态。二次电池及注液杯21设置于容纳腔室11内，与外部环境隔离开，可以防止电解液泄露后污染其它结构。

加压模块30与容纳腔室11连通，加压模块30用于对容纳腔室11加压，以使电解液能够在正压下通过注液杯21注入到二次电池S中，提高注液效率。

注液时，首先将注液杯21移动至二次电池S处，使注液杯21与二次电池S的注液孔5相连，然后将第一控制阀211和第二控制阀212同时打开，以平衡注液杯21的内部与容纳腔室11的压强，然后加压模块30向容纳腔室11通入加压气体，使得容纳腔室201处于正压状态，例如正压为0.8～1.5Mpa，进而使电解液从注液杯21内快速注入二次电池S内。

注液完毕后，将第二控制阀212关闭，再将注液杯21向远离二次电池S的方向移动，使注液杯21与二次电池S分离，最后将二次电池S转移出容纳腔室11。

本实施例的注液装置，通过在具有容纳腔室11的箱体10内放置二次电池S和注液杯21，通过注液机构20向注液杯内注入预定容量的电解液，通过加压模块30向容纳腔室11加压，并通过注液杯21上设置的第一控制阀211和第二控制阀212，使得二次电池S内部与外部的容纳腔室11保持等压平衡状态。由此，在整个注液过程中，可以防止二次电池的防爆阀5发生损伤，提高了二次电池S的安全性。同时，二次电池S的内部和外部受到相同的压力，可以防止二次电池S在注液过程中出现膨胀变形。另外，该注液装置无需箱体10与二次电池S紧密接触，两者之间可以留出足够的空隙，因此在取放二次电池S的过程中，二次电池S与箱体10之间不容易出现摩擦，也就可以防止二次电池S表面受到损伤，以此提高二次电池的生产质量。

下面结合附图进一步详细描述注液装置的各部件的具体结构。

再次参阅图2，注液机构20还包括储液筒22、注液泵23、连通储液筒22和注液泵23的第一注液管24，以及连通注液泵23与注液杯21的第二注液管25，储液筒22或第一注液管24上设置有第三控制阀241，用于导通或截止第一注液管24。第三控制阀241打开时，注液泵23根据需求从储液筒22内取出一定量的电解液，经过第一注液管24、第二注液管25注入注液杯21中，使注液杯21处于预注液状态。

进一步地，注液装置还包括传动机构40，传动机构40包括传动杆41和与传动杆41连接的驱动机构42，传动杆41伸入容纳腔室11内且与注液杯21连接，传动杆41在驱动机构42的驱动下带动注液杯21在容纳腔室11内往复移动，以靠近或者远离二次电池S。

驱动机构42可以为气缸、液压缸或者伺服电机中的任一者，以推动传动杆41带动注液杯21在容纳腔室11内往复移动。为了便于固定注液杯21，可以在传动杆41的末端转接固定架43，固定架43用于夹持注液杯21，以带动注液杯21随着传动杆41的往复移动而移动。

由于箱体10的容纳腔室11需要加压，箱体10的密封性对于二次电池S的注液效率至关重要。由此，箱体10上设置有密封件12，该密封件12可以采用橡胶密封圈制成，传动杆41穿过密封件12并伸入容纳腔室11内，以在传动杆41相对于箱体10往复移动的过程中保持容纳腔室11的密封性。

进一步地，加压模块30包括与容纳腔室11连通的加压管路31，以及设置于箱体10或加压管路31上的第五控制阀311，加压管路31用于对容纳腔室11加压，第五控制阀311用于导通或截止加压管路31。加压时可通入高压气体，加压的气体可以为干燥的空气或者惰性气体。加压模块30还包括压力表33，压力表33设置于箱体10上，用于实时监测容纳腔室11内的压力。

另外，加压模块30还包括与容纳腔室11连通的泄压管路32，以及设置于箱体10或泄压管路32上的第六控制阀321，第六控制阀321用于导通或截止泄压管路32。

加压时，打开第五控制阀311，正压气体经加压管路31进入容纳腔体11内。加压结束后，关闭第五控制阀311，同时打开第六控制阀321，使容纳腔体11内的气体经泄压管路32排出箱体10外。泄压管路32的末端可以设置消音器(图中未示出)，用于降低泄压噪音。泄压结束后，关闭第六控制阀321。

进一步地，本实施例的注液装置还包括真空抽取机构50，真空抽取机构50与容纳腔室11连通，用于将二次电池S内部和容纳腔室11抽真空。在将注液杯21内的电解液注入二次电池S内之前，对二次电池S内部和容纳腔室11进行抽真空的操作，使二次电池S内呈负压状态，从而电解液能够更快速地进入壳体1，提高注液效率。

真空抽取机构50包括真空泵51、连通真空泵51与容纳腔室11的真空管路52，以及设置于真空管路52或者箱体10上的第四控制阀521，真空抽取机构50通过真空泵51将二次电池S和容纳腔室11抽真空，第四控制阀521用于导通或截止真空管路52。

真空泵51可以采用单级机械干泵，可以使真空度达到-99～10kPa，以便注液前尽可能的抽取容纳腔体11和二次电池S内部的气体，提升注液效率。抽真空时，打开第四控制阀521，同时关闭第一控制阀211和第二控制阀212，以抽取二次电池S和容纳腔室11内的空气；抽真空结束后，再关闭第四控制阀521。真空抽取机构50还包括真空表53，真空表53设置于箱体10上，用于实时监测容纳腔室11内的真空度。

抽真空时，注液杯21向远离二次电池S的方向移动，使注液杯21与二次电池S保持分离状态，同时将第一控制阀211和第二控制阀212均关闭，使二次电池S内呈现负压状态，从而电解液能够更快速地进入二次电池S内，提高注液效率。

进一步地，注液装置还包括控制模块60，控制模块60与注液机构20、加压模块30、传动机构40和真空抽取机构50均电连接。

具体来说，控制模块60与注液泵23、真空泵51、真空表53、驱动机构42及第一控制阀211、第二控制阀212、第三控制阀241、第四控制阀521、第五控制阀311和第六控制阀321均电连接，以便实时控制各部件的工作状态，并实现各部件的逻辑互锁等安全功能。

参阅图3，示出了注液装置处于预注液状态的结构示意图。

控制模块60向驱动机构42发送控制指令，使其驱动传动杆41带动注液杯21向远离二次电池S的方向移动；同时，控制模块60向注液泵23、第三控制阀241和第一控制阀211发送启动信号，注液泵23根据控制模块60的指令从储液筒22内取出一定量的电解液，使电解液经过第一注液管24、第二注液管25注入注液杯21中，使注液杯21处于预注液状态。此时，第二控制阀212处于关闭状态，如图3中的虚线框所示。

参阅图4，示出了注液装置处于抽真空状态的结构示意图。

预注液状态结束后，控制模块60向注液泵23、第三控制阀241和第一控制阀211发送关闭信号。然后控制模块60向真空泵51、第四控制阀521发送启动信号，开始抽取容纳腔体11和二次电池S内部的气体，并由真空表53实时监测容纳腔体11的真空度信息，如图4中的虚线框所示。

参阅图5，示出了注液装置处于注液状态的结构示意图。

当容纳腔体11的真空度值达到预定数值时，控制模块60向真空泵51、第四控制阀521和真空表53发送关闭信号。接着，控制模块60向驱动机构42发送控制指令，使其驱动传动杆41带动注液杯21向靠近二次电池S的方向移动，直至注液杯21与二次电池S的注液孔5连通；然后控制模块60向第五控制阀311、发送启动信号，并控制加压模块30向容纳腔室11内加压至常压即注液杯21与容纳腔室11内压强相等，并由压力表33实时监测容纳腔室11内的压力；然后控制模块60再向第一控制阀211和第二控制阀212发送启动信号，以使电解液液面与容纳腔室11内部的压强保持平衡，如图5中的虚线框所示。然后控制模块60控制加压模块30加正压，使电解液从注液杯21内快速注入到二次电池S内。以上注液和抽真空过程可以依次循环多次，从而能够使壳体11内的气体完全排出，以增多电解液的注入量。

注液结束后，控制模块60向第五控制阀311、第一控制阀211和第二控制阀212发送关闭信号，同时向第六控制阀321发送启动信号，使容纳腔体11内的气体经泄压管路32排出箱体10外。容纳腔体11内恢复常压后，向第六控制阀321发送关闭信号。然后控制模块60向驱动机构42发送控制指令，使其驱动传动杆41带动注液杯21向远离二次电池S的方向移动，使注液杯21与二次电池S分离，最后将二次电池S转移出容纳腔室11。

由此，本实用新型实施例提供的注液装置，通过设置与容纳腔室11连通的真空抽取机构50，可以在注液之前将二次电池S内部和容纳腔室11抽真空，提高电解液的注入效率；另外，在箱体10上设置压力表33和真空表53，可以实时监测容纳腔体11内的压力和真空度，提高了注液过程压力控制的精确度，降低了注液工序的废品率，同时提高了注液工作效率。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种注液装置，用于向二次电池(S)内部注入电解液，其特征在于，所述注液装置包括：

箱体(10)，具有容纳腔室(11)；

注液机构(20)，包括设置于所述容纳腔室(11)内且可移动的注液杯(21)，所述注液杯(21)上设置有第一控制阀(211)和第二控制阀(212)，所述第一控制阀(211)用于连通所述注液杯(21)与所述容纳腔室(11)，所述第二控制阀(212)用于导通或截止所述注液杯(21)；

加压模块(30)，与所述容纳腔室(11)连通，所述加压模块(30)用于对所述容纳腔室(11)加压。

2.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述注液装置还包括传动机构(40)，所述传动机构(40)包括传动杆(41)和与所述传动杆(41)连接的驱动机构(42)，所述传动杆(41)伸入所述容纳腔室(11)内且与所述注液杯(21)连接，所述传动杆(41)在所述驱动机构(42)的驱动下带动所述注液杯(21)在所述容纳腔室(11)内往复移动。

3.根据权利要求2所述的注液装置，其特征在于，所述箱体(10)上设置有密封件(12)，所述传动杆(41)穿过所述密封件(12)并伸入所述容纳腔室(11)内。

4.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述注液机构(20)还包括储液筒(22)、注液泵(23)、连通所述储液筒(22)和所述注液泵(23)的第一注液管(24)，以及连通所述注液泵(23)与所述注液杯(21)的第二注液管(25)，所述储液筒(22)或所述第一注液管(24)上设置有第三控制阀(241)，用于导通或截止所述第一注液管(24)。

5.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述注液装置还包括真空抽取机构(50)，真空抽取机构(50)与所述容纳腔室(11)连通，用于将所述容纳腔室(11)抽真空。

6.根据权利要求5所述的注液装置，其特征在于，所述真空抽取机构(50)包括真空泵(51)、连通所述真空泵(51)与所述容纳腔室(11)的真空管路(52)，以及设置于所述真空管路(52)或者所述箱体(10)上的第四控制阀(521)，所述真空抽取机构(50)通过所述真空泵(51)将所述容纳腔室(11)抽真空，所述第四控制阀(521)用于导通或截止所述真空管路(52)。

7.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述加压模块(30)包括与所述容纳腔室(11)连通的加压管路(31)，以及设置于所述箱体(10)或所述加压管路(31)上的第五控制阀(311)，所述加压管路(31)用于对所述容纳腔室(11)加压，所述第五控制阀(311)用于导通或截止所述加压管路(31)。

8.根据权利要求7所述的注液装置，其特征在于，所述加压模块(30)还包括与所述容纳腔室(11)连通的泄压管路(32)，以及设置于所述箱体(10)或所述泄压管路(32)上的第六控制阀(321)，所述第六控制阀(321)用于导通或截止所述泄压管路(32)。

9.根据权利要求8所述的注液装置，其特征在于，所述泄压管路(32)的末端设置有消音器，用于降低泄压噪音。

10.根据权利要求5所述的注液装置，其特征在于，所述加压模块(30)包括压力表(33)，所述真空抽取机构(50)包括真空表(53)，所述压力表(33)和所述真空表(53)设置于所述箱体(10)上，分别用于实时监测所述容纳腔室(11)内的压力和真空度。