CN211320241U - 电池化成用的抽气装置以及化成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池技术领域，公开了一种电池化成用的抽气装置以及化成系统，所述电池化成用的抽气装置(10)包括抽气机构，所述抽气机构包括导气组件(12)和缓冲罐(14)，所述缓冲罐上开设有能够与抽真空设备相连通的抽气口，所述导气组件能够将电池(20)的内部和所述缓冲罐相连通，并且所述导气组件能够将通过所述抽气口抽取所述电池化成时产生的气体以及同时携带出的电解液一同导入所述缓冲罐内，所述缓冲罐设有能够供所述电解液排出的排液口。该抽气装置能够使得电解液回流到电池内，减少了电解液的损失，降低了电池的制备成本。通过在所述化成系统中设置上述抽气装置，可提高化成效果，并降低电池的制备成本。

Description

电池化成用的抽气装置以及化成系统

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体地涉及一种电池化成用的抽气装置以及化成系统。

背景技术

锂离子电池集能量密度高，循环寿命长等优点于一身，由此成就了当今智能移动设备的迅猛发展。此外，锂离子动力电池也被广泛应用到新能源汽车中。

化成作为锂离子电池制造过程中的一道重要工序，其主要目的就是在首次充电过程中，在电极材料表面形成一层固体电解质膜(solid electrolyte interphase，简称SEI膜)，SEI膜的性能将直接决定电池的循环性能和电池的一致性。然而，化成的过程中会产生较多的气体，产生的气体会影响SEI 膜的形成，由此影响了电池的循环寿命。

目前，采用真空源以及设置在真空源和电池注液孔之间的管道对电池直接进行抽气，这样，电池内的电解液也极易被抽出，抽出后的电解液分散在管路中，并可由管路进入真空源，从而造成电解液的损失，不仅提高了制备成本，而且影响了电池的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的电池在化成时电解液损失较为严重的问题，提供电池化成用的抽气装置，该电池化成用的抽气装置能够使得电解液回流到电池内，减少了电解液的损失，降低了电池的制备成本。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种电池化成用的抽气装置，所述电池化成用的抽气装置包括抽气机构，所述抽气机构包括导气组件和缓冲罐，所述缓冲罐上开设有能够与抽真空设备相连通的抽气口，所述导气组件能够将电池的内部和所述缓冲罐相连通，并且所述导气组件能够将通过所述抽气口抽取所述电池化成时产生的气体以及同时携带出的电解液一同导入所述缓冲罐内，所述缓冲罐设有能够供所述电解液排出的排液口。

上述技术方案，通过设置缓冲罐，并使得所述缓冲罐具有抽气口，以及在所述电池和所述缓冲罐之间设置所述导气组件，从而在抽真空设备如真空泵在对所述抽气口抽真空时，所述导气组件能够将所述电池化成时产生的气体以及在抽取气体时携带出的电解液一同导入所述缓冲罐中，这样，气体由所述抽气口被抽出，而随着气体抽出的电解液则被收集在所述缓冲罐中，再可由所述排液口排出并流回到所述电池内，由此，大大降低了电解液的损失，具体来讲，可将电解液的损失量控制在1.5g以下，不仅降低了电池的制备成本，而且提高了电池的性能。

优选地，所述缓冲罐设有进气口；

所述导气组件包括连接所述电池的注液孔和所述进气口的导气管路。

优选地，所述进气口设置于所述缓冲罐的顶部；

所述导气管路的连接于所述进气口的第一端部伸入所述缓冲罐，所述第一端部的端面位于所述抽气口的下方。

优选地，所述抽气机构包括抽气管路，所述抽气管路的两端分别与所述抽气口和所述抽真空设备相连接，并且所述抽气管路设置为能够使得进入所述抽气管路内的电解液倒流到所述缓冲罐内。

优选地，所述抽气管路包括与所述抽气口相连接的第一管段，所述第一管段倾斜设置，所述第一管段的连接于所述抽气口的端部低于所述第一管段的远离所述抽气口的端部，所述抽气管路还包括第二管段，所述第二管段的一端与所述第一管段相连接，所述第二管段的另一端能够与所述抽真空设备相连接，所述第二管段呈弧形，并且所述第二管段在从靠近所述抽气口到远离所述抽气口的方向上逐渐远离所述抽气口的中心轴线。

优选地，所述抽气机构包括能够与所述排液口相连通的导液组件，所述导液组件设置为能够将所述排液口排出的电解液导入所述电池内。

优选地，所述导液组件包括两端分别连接于所述排液口和所述注液孔的导液管路和设置在所述导液管路上的控制阀，所述控制阀能够控制所述导液管路内的流体的流通状态。

优选地，所述抽气机构包括与所述控制阀相连的控制器，所述控制器设置为能够在所述电池化成的静置阶段时将所述控制阀打开以使得所述电解液流入所述注液孔。

优选地，所述电池化成用的抽气装置包括多个抽气机构，多个所述抽气机构分别抽取相应的电池化成时所产生的气体。

本实用新型第二方面提供一种化成系统，所述化成系统中设置有本实用新型所提供的电池化成用的抽气装置。通过在所述化成系统中设置本实用新型所提供的电池化成用的抽气装置，可大大提高化成效果，同时还降低了制备电池的成本。

附图说明

图1是本实用新型优选实施方式的电池化成用的抽气装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型另一优选实施方式的电池化成用的抽气装置的整体结构示意图。

附图标记说明

10-电池化成用的抽气装置；12-导气组件；120-导气管路；14-缓冲罐； 140-容纳腔室；16-抽气管路；160-第一管段；162-第二管段；18-导液组件； 180-导液管路；20-电池；22-抽气总管。

具体实施方式

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本实用新型提供了一种电池化成用的抽气装置，电池化成用的抽气装置10包括抽气机构，所述抽气机构包括导气组件12和缓冲罐14，缓冲罐14 上开设有能够与抽真空设备如真空泵相连通的抽气口，导气组件12能够将电池20的内部和缓冲罐14相连通，并且导气组件12能够将通过所述抽气口抽取电池20化成时产生的气体以及同时携带出的电解液一同导入缓冲罐 14内，缓冲罐14设有能够供所述电解液排出的排液口，可以理解的是，缓冲罐14具有能够收集电解液的容纳腔室140，缓冲罐14可呈锥形以便于更好地抽气和收集电解液，其中，在从缓冲罐14的顶部到底部的方向上，缓冲罐14可呈渐扩状。通过设置缓冲罐14，并使得缓冲罐14具有抽气口，以及在电池20和缓冲罐14之间设置导气组件12，从而用抽真空设备如真空泵在对所述抽气口抽真空时，导气组件12能够将电池20化成时产生的气体以及在抽取气体时携带出的电解液一同导入缓冲罐14中，这样，气体由所述抽气口被抽出，而随着气体抽出的电解液则被收集在缓冲罐14中，再由所述排液口排出并流回到电池20内，由此，大大降低了电解液的损失，具体来讲，可将电解液的损失量控制在1.5g以下，不仅降低了电池的制备成本，而且提高了电池的性能。

如图1中所示，可在缓冲罐14上设置进气口，导气组件12可包括连接电池20的注液孔和所述进气口的导气管路120，也就是说，导气管路120 的一端可与电池20的内部相连通，导气管路120的另一端可与所述进气口相连通，这样，在对所述抽气口抽真空时，导气管路120可在电池20化成时产生的气体以及气体所携带出的电解液一同导入缓冲罐14内。

优选地，所述进气口设置于缓冲罐14的顶部；导气管路120的连接于所述进气口的第一端部伸入缓冲罐14，所述第一端部的端面位于所述抽气口的下方，这样，由抽取出的气体所携带出的电解液可基本沉积在缓冲罐14 的底部，降低了电解液由所述抽气口被抽出的几率，进一步降低了电解液的损失。

如图1中所示，所述抽气机构可包括抽气管路16，抽气管路16的两端可分别与所述抽气口和所述抽真空设备如真空泵相连接，并且抽气管路16 可设置为能够使得进入抽气管路16内的电解液倒流到缓冲罐14内，由此，可进一步降低电解液的损失率。

至于抽气管路16的结构并没有特别的限制，只要能够使得进入其内的电解液倒流回缓冲罐14即可。优选地，抽气管路16可包括与所述抽气口相连接的第一管段160，第一管段160可倾斜设置，第一管段160的连接于所述抽气口的端部可低于第一管段160的远离所述抽气口的端部，抽气管路16 还可包括第二管段162，第二管段162的一端可与第一管段160相连接，具体来讲，第二管段162的一端可与第一管段160的远离所述抽气口的一端相连接，第二管段162的另一端能够与所述抽真空设备相连接，第二管段16 可呈弧形，并且第二管段162在从靠近所述抽气口到远离所述抽气口的方向上逐渐远离所述抽气口的中心轴线，这样，在第一管段160和第二管段162 的共同作用下，可使得抽入抽气管路16内的电解液倒流到缓冲罐14内。

为了便于将电解液导入到电池20的内部，所述抽气机构可包括能够与所述排液口相连通的导液组件18，导液组件18可设置为能够将所述排液口排出的电解液导入电池20内。

如图1中所示，导液组件18可包括两端分别连接于所述排液口和所述注液孔的导液管路180和设置在导液管路180上的控制阀，所述控制阀能够控制导液管路180内的流体的流通状态，由此，当需要将收集的电解液导入电池20的内部时，可使得所述控制阀处于打开状态，例如在电池20化成过程的静置阶段时，便可使得所述控制阀处于打开状态，例如在电池20化成过程的充电阶段，可使得所述控制阀处于关闭状态。

需要说明的是，电池在化成时，首先使得电池20处在真空氛围下，即对电池20进行抽真空，然后对电池20进行恒流充电，之后，再使得电池20 处于真空氛围下进行静置，重复上述步骤，直至化成结束，此外，还需要说明的是，在静置阶段将电解液排出之前，可使得惰性气体如氮气破坏真空氛围，在氮气的保护下，将收集在缓冲罐14内的电解液由所述排液口排出，可回流到电池20内。其中，氮气可通过所述抽气口通入到缓冲罐14内。

为了能够方便操作所述控制阀，所述抽气机构可包括与所述控制阀相连的控制器，所述控制器设置为能够在电池20化成的静置阶段时将所述控制阀打开以使得所述电解液流入所述注液孔，这样，还可降低人工操作强度，无需专门操作所述控制阀。

如图2中所示，电池化成用的抽气装置10可包括多个抽气机构，多个所述抽气机构分别抽取相应的电池20化成时所产生的气体。可以理解的是，电池化成用的抽气装置10可同时对多个电池20分别进行抽气。另外，可设置能够与所述抽真空设备如真空泵相连通的抽气总管22，每个所述抽气机构的抽气管路16与抽气总管22相连通，由此可通过抽气总管22对相应的电池20抽真空。

本实用新型还提供了一种化成系统，所述化成系统中设置有本实用新型所提供的电池化成用的抽气装置10。通过在所述化成系统中设置本实用新型所提供的电池化成用的抽气装置10，可大大提高化成效果，同时还降低了制备电池的成本。

下面将通过实施例和对比例进一步说明本实用新型所提供的电池化成用的抽气装置10的效果。

实施例

实施例1

在化成时，选用图2所示的电池化成用的抽气装置10对24个电池20 分别进行相应的抽真空，其中：缓冲罐14的容量为250ml，缓冲罐14的耐压不大于0.3Mpa，电池20为锂离子电池，化成步骤如下表1中所示。

表1

在上述化成过程中，利用图2所示的电池化成用的抽气装置10的所述抽气机构对相应的电池20进行抽真空，在上述工步1、2、4和6中，关闭位于导液管路180上的控制阀，在上述工步3、5和7的静置阶段中，打开位于导液管路180上的控制阀，同时利用氮气破坏真空氛围后，在氮气的保护下，使得缓冲罐14中收集的电解液回流到相应的电池20中。

对比例

对比例1

采用与实施例1相同的工步对与实施例1中相同的24个电池进行化成，其中，不同之处在于，采用管路直接对相应的电池进行抽真空，并且不再用氮气破坏真空氛围，其余条件不变。

测试例

测试例1

化成结束后，分别拍摄实施例1和对比例1中的相同的电池的负极界面，由实施例1化成得到的电池的负极的表面更为平整。

测试例2

化成结束后，分别检测实施例1和对比例1中的电池的电解液的损失量，结果如下表2中所示。

表2

由上述表2中的检测结果可知，利用本实用新型所提供的电池化成用的抽气装置对电池抽真空可大大减少电解液的损失量，可控制在1.5g以下，大大减少了电解液的损失量，大大降低了电池的制备成本。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述电池化成用的抽气装置(10)包括抽气机构，所述抽气机构包括导气组件(12)和缓冲罐(14)，所述缓冲罐(14)上开设有能够与抽真空设备相连通的抽气口，所述导气组件(12)能够将电池(20)的内部和所述缓冲罐(14)相连通，并且所述导气组件(12)能够将通过所述抽气口抽取所述电池(20)化成时产生的气体以及同时携带出的电解液一同导入所述缓冲罐(14)内，所述缓冲罐(14)设有能够供所述电解液排出的排液口。

2.根据权利要求1所述的电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述缓冲罐(14)设有进气口；

所述导气组件(12)包括连接所述电池(20)的注液孔和所述进气口的导气管路(120)。

3.根据权利要求2所述的电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述进气口设置于所述缓冲罐(14)的顶部；

所述导气管路(120)的连接于所述进气口的第一端部伸入所述缓冲罐(14)，所述第一端部的端面位于所述抽气口的下方。

4.根据权利要求1所述的电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述抽气机构包括抽气管路(16)，所述抽气管路(16)的两端分别与所述抽气口和所述抽真空设备相连接，并且所述抽气管路(16)设置为能够使得进入所述抽气管路(16)内的电解液倒流到所述缓冲罐(14)内。

5.根据权利要求4所述的电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述抽气管路(16)包括与所述抽气口相连接的第一管段(160)，所述第一管段(160)倾斜设置，所述第一管段(160)的连接于所述抽气口的端部低于所述第一管段(160)的远离所述抽气口的端部，所述抽气管路(16)还包括第二管段(162)，所述第二管段(162)的一端与所述第一管段(160)相连接，所述第二管段(162)的另一端能够与所述抽真空设备相连接，所述第二管段(162)呈弧形，并且所述第二管段(162)在从靠近所述抽气口到远离所述抽气口的方向上逐渐远离所述抽气口的中心轴线。

6.根据权利要求2所述的电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述抽气机构包括能够与所述排液口相连通的导液组件(18)，所述导液组件(18)设置为能够将所述排液口排出的电解液导入所述电池(20)内。

7.根据权利要求6所述的电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述导液组件(18)包括两端分别连接于所述排液口和所述注液孔的导液管路(180)和设置在所述导液管路(180)上的控制阀，所述控制阀能够控制所述导液管路(180)内的流体的流通状态。

8.根据权利要求7所述的电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述抽气机构包括与所述控制阀相连的控制器，所述控制器设置为能够在所述电池(20)化成的静置阶段时将所述控制阀打开以使得所述电解液流入所述注液孔。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的电池化成用的抽气装置，其特征在于，所述电池化成用的抽气装置(10)包括多个抽气机构，多个所述抽气机构分别抽取相应的电池(20)化成时所产生的气体。

10.一种化成系统，其特征在于，所述化成系统中设置有权利要求1-9 中任意一项所述的电池化成用的抽气装置(10)。

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