CN217641716U - 一种铝壳锂电池注液装置 - Google Patents

Abstract

一种铝壳锂电池注液装置，包括注液机主体、电解液输送系统；所述电解液输送系统包括电解液储存罐、注液泵、气体储存罐；所述电解液储存罐包括罐体，罐体顶端有两个接口，一个接口是输入电解液的气控两通阀，另一个接口是用于排气的手动阀，罐体顶端安装有一个电磁阀，罐体的侧壁竖直的安装了两个接头，两接头之间安装液体位置观察管，在液体位置观察管上安装电解液位置传感器；罐体底有三个阀门口，其中两阀门口是电解液输出口，电解液输出口与注液泵的进液口相连，另一个阀门口用于闲置备用。本实用新型通过液位传感器监控电解液储存罐的液位，有效保电池组装焊接后注电解液质量。

Description

一种铝壳锂电池注液装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池生产制造技术领域，尤其涉及一种铝壳锂电池注液装置。

背景技术

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

铝壳锂离子电池包括叠片电芯、电解液、顶盖与方形铝壳等构成，叠片电芯是由正负极片与隔膜交错堆叠所组成。铝壳锂离子电池生产中注电解液是电池生产环节的重要一步。

现有电解液储存罐中的液位靠人工监控，在注液过程中，操作员因工作疏忽，易错看液位高低情况，当液位过低，会使后续的铝壳电池注液量少，影响铝壳电池注液质量。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种铝壳锂电池注液装置，通过电解液位置传感器监控电解液储存罐的液位，有效保证电池组装焊接后注电解液质量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括注液机主体、电解液输送系统；所述注液机主体包括电解液打液机构、电芯注液机构、铝壳电池装夹机构、电池夹具提升机构；所述电解液输送系统包括电解液储存罐、用于输送电解液的注液泵、用于储存氮气的气体储存罐；所述电解液储存罐包括罐体，罐体顶端有两个接口，一个接口是输入电解液的气控两通阀，另一个接口是用于排气的手动阀，罐体顶端安装有一个电磁阀，电磁阀与气控两通阀相联，所述罐体的侧壁竖直的安装了两个接头，两接头之间安装的是直径8mm铁氟龙材质的液体位置观察管，用于观察罐内的电解液储存量，在液体位置观察管上安装用于电解液液体位置上限与下限位置感应的电解液位置传感器；罐体底有三个阀门口，其中两阀门口是电解液输出口，电解液输出口与注液泵的进液口相连，另一个阀门口用于闲置备用。

所述电解液打液机构包括注液针、用于控制注液针内的注液通道通断的气控二通液阀、气缸、用于带动气缸滑动的直线模组，注液针经气控二通液阀装于气缸的活塞杆安装座上，气控二通液阀固定在气缸的活塞杆安装座上，气控二通液阀上端安装进液接口，气控二通液阀下端安装注液针；所述电芯注液机构包括注液杯体、电解液缓存杯，注液杯体的注液杯进气口经气体分流器与高真空管路、氮气管路、低真空管路、常压空气管路连接，电解液缓存杯上部有与注液针相对应的小孔，电解液缓存杯下部经气控二通液阀与注液杯体进液口相连形成一组组合杯，注液杯体下部有注液嘴，注液杯体中部有用于控制注液嘴开闭的开关阀；所述电解液输送系统包括电解液储存罐、用于输送电解液的注液泵、用于储存氮气的气体储存罐；直线模组经支架上的支架板横向安装与注液机主体架顶端，铝壳电池装夹机构装于电池夹具提升机构上，注液泵的进液口与电解液储存罐底端的阀门口相连，注液泵出液口与电解液打液机构的气控二通液阀相联。

所述气控二通液阀为两个，包括气控二通液阀A、气控二通液阀B，两个气控二通液阀分别固定在气缸的活塞杆安装座上，气控二通液阀A上端安装进液接口A下端安装注液针A，气控二通液阀B上端安装进液接口B下端安装注液针B；注液泵为双头注液泵，注液泵两头各有一组接口组，每组接口组包括一进液口、一出液口，注液泵的一组接口组中的进液口与电解液储存罐底端的一阀门口相连，注液泵的一组接口组中的出液口与气控二通液阀A上端安装的进液接口A相连，注液泵的另一组接口组中的进液口与电解液储存罐底端的另一阀门口相连，注液泵的另一组接口组中的出液口与气控二通液阀A上端安装的进液接口B相连；进液接口A、进液接口B分别与电解液储存罐的电解液输出口连接；所述组合杯为至少2个，一组合杯的电解液缓存杯与一注液针A相对应，另一组合杯的电解液缓存杯与一注液针B相对应。以组合杯为8个为例：注液时2个注液针同时工作，向8个电解液缓存杯加液，只需4次即可完成，如果只用1个注液针，需要8次加液。

所述电池夹具提升机构包括固定架、用于导向固定架升降的导向机构，导向机构包括提供升降动力的重型直线模组、提供模组连接板上下方向导向的直线导轨，固定架包括注液台面，注液台面下固定有承重板，承重板一侧与模组连接板固定，重型直线模组两侧各设有一直线导轨，模组连接板上设有用于安装重型直线模组和两条直线导轨的孔位，所述重型直线模组安装面与直线导轨滑块的安装面平齐，模组连接板同时与重型直线模组安装面与直线导轨滑块的安装面锁紧。

还包括注液机台架、残留电解液收集机构；所述注液机台架包括注液机主体架、注液罐放置架；所述电解液输送系统还包括用于储存氮气的气体储存罐；电解液储存罐、用于输送电解液的注液泵、气体储存罐放置于注液罐放置架上，注液机主体放置于注液机主体架上，电池夹具提升机构；所述残留电解液收集机构包括电解液收集盒、用于推动电解液收集盒伸缩的驱动气缸。

所述开关阀包括阀杆、用于驱动阀杆升降的微型气缸。

所述罐体是壁厚6.0mm不锈钢材质，罐体是圆柱形，罐体内壁光洁度在0.4以下，防止电解液结晶残留。

本实用新型通过电解液位置传感器监控电解液储存罐的液位，有效保证电池组装焊接后注电解液质量。当电解液储存罐液位低时，通过电磁阀控制气控两通阀打开，从罐体顶端输入电解液，当电解液储存罐液位接近时电解液液体位置上限，电磁阀断电，控制气控两通阀关闭。

本实用新型各机构之间配合度较高，结构稳定；各机构排布有序，安装方便。

附图说明

图1为本实用新型的立体图之一；

图2为本实用新型的主体结构示意图；

图3为电解液打液机构的结构示意图；

图4为图2的局部结构示意图；

图5为本实用新型的立体图之二；

图6为电芯注液机构的结构示意图；

图7为图6的剖视图；

图8是图5的局部放大图。

图中：1-注液机主体、2-电解液输送系统、3-注液机台架、4-注液机电控箱、1101-电磁阀、1102-气缸、1103-气控二通液阀A、1104-气控二通液阀B、1105-直线模组、1106-电解液收集盒、1107注液针B、1108注液针A、1109进液接口B、1110进液接口A、1111支架板、1201-电解液缓存杯、1202-微型气缸、1203-气控二通液阀、1204-进气口、1205注液杯体、1206-注液嘴、1207-气体分流器、1208-电磁阀组、1209-高真空气控二通阀、1210氮气气控二通阀、1211低真空气控二通阀、1212常压空气气控二通阀、1303-辅助导柱、1301-电解液收集盒、310-注液机主体架、1302-驱动气缸、1402-主体盒、1403-把手、1401-内衬块、1404-内衬块、1501-注液台面、1505-承重板、1504-模组连接板、1502-直线模组、1503-直线导轨、2101-气控两通阀、2102手动阀、2104-罐体、2015/2106-阀门口、220-注液泵、2201-注液泵接电口、2202-进液口A、2205-进液口B、2203-出液口A、2204-出液口B、230-注液泵的控制器、310-注液机主体架、320-注液罐放置架。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例一

图1中，本实用新型包括注液机主体1，主体左侧的电解液输送系统2，承载液机主体和出液罐的注液机台架3。

图2中，本实用新型包括电解液打液机构110，电芯注液机构120，残留电解液收集机构130、铝壳电池装夹机构140，电池夹具提升机构150，电解液储存罐210，用于输送电解液的注液泵220，用于控制注液泵的控制器230，用于储存氮气的气体储存罐240，包括注液机主体架310，注液罐放置架320。

图3-8中，电解液打液机构110、三个电磁阀1101和一个气缸1102安装在一个硬铝材质制作的支架上，气缸1102工作面固定了一个组装垂直的安装座，气控二通液阀1103、1104固定在安装座上；硬铝材质制作的支架固定于直线模组1105上，直线模组1105横向安装与注液机主体架310顶端，直线模组1105最左侧，安装着残留电解液收集盒1106。

电芯注液机构120由电解液缓存杯1201、微型气缸1202、气控二通液阀1203、进气口1204、注液杯体1205、注液嘴1206、气体分流器1207、电磁阀组1208、4个气控二通阀1209~1212组成。注液杯体1205内的阀杆包括中心杆108、垫片114、动态密封圈115、导套117、静态密封圈116、抱轴密封圈118，底部密封头120。中心杆108置于注液杯体1205内的一端与密封头120连接，中心杆108置于注液杯体1205外的一端经浮动接头与微型气缸1202活塞杆连接。上端盖107上设有开口，中心杆108穿过该开口插入杯体中，中心杆108与开口之间设有导套117，开口呈台阶状结构，导套117上端设有沿圆周壁向外突出用于与开口台阶部配合限位的凸缘1171。导套117经与上端盖固定连接的密封压板106压紧于上端盖开口处；导套117与开口之间设有静态密封圈116，静态密封圈116位于导套117上凸缘所形成的台阶处。导套117内孔上端设有台阶槽，台阶槽小台阶部设有动态密封圈115；动态密封圈115与密封压板106之间设有密封垫片114；密封垫片114置于导套117内孔上端设有台阶槽大台阶部。中心杆108与导套117之间设有多个抱轴密封圈118；中心杆108圆周壁上设有多个用于安装抱轴密封圈118的环槽。

气缸102通过浮动接头连接中心杆108做上下运动，实现杯体密封。浮动接头为标准件，相当于联轴器，是用来减小误差，保护相关部件及使设备运行平稳，延长设备使用寿命。在设备安装中无法保证中心杆108与气缸102活塞杆同轴，如果直接连接安装，在气缸运行时会刮伤气缸壁，减少气缸使用寿命。用浮动接头连接中心杆108与气缸102活塞杆，有效减少因安装误差而引起的气缸内壁划伤。中心杆上下运动通过导套进行导向，防止中心杆在运动过程偏位。中心杆通过动态密封圈与杆上的抱轴密封圈实现在运动过程中不影响杯体密封。

残留电解液收集机构130由对称安装在注液机主体架310两侧的二个辅助导柱1303，辅助导柱组合1303之间垂直固定在安装板两端，电解液收集盒1301固定在安装板上，注液机主体架310背面的两个气缸1302，与安装板垂直相联。

铝壳电池装夹机构140由五块硬铝材质板制作成无上盖的长方体盒1402，盒两端对称固定两个硬铝材质的把手1403，盒内装有八组防腐蚀、绝缘的铁氟龙材质内衬块1401、1404。

电池夹具提升机构150由硬铝材质制作的注液台面1501，用于放置铝壳电池装夹机构140，与注液台面1501垂直固定的是两块承重板1505还有与所述注液台面1501长度方向固定的加强筋板，与承重板1505固定的是模组连接板1504，所述模组连接板1504的平面度要好，孔位要与重型直线模组1502和两条直线导轨1503对齐，所述重型直线模组1502安装面与直线导轨1503滑块的安装面，需要保证在同一平面内，安装模组连接板1504缩紧后，不允许出现干涉现象。

电解液储存罐210包括罐体2104，罐体2104顶端有两个接口，一个接口是输入电解液的气控两通阀2101，另一个接口是用于排气的手动阀2102，罐体2104顶端安装有一个电磁阀2107，罐体2104是壁厚6.0mm不锈钢材质，罐体整体是圆柱形，要求罐体内壁光洁度在0.4以下，防止电解液结晶残留，所述罐体2104的侧壁，竖直的安装了两个接头，两接头之间安装的是直径8mm铁氟龙材质的管，用于观察罐内的电解液储存量，也可以安装电解液位置感应器；罐底有三个阀口，其中阀门口2105、2106是电解液输出口，另一个阀门口用于闲置备用。电磁阀2107与气控两通阀2101相联，气控两通阀2101是电解液进液口，与带有正压的桶装电解液连接。当电解液储存罐液位低时，通过电磁阀2107控制气控两通阀2101打开，从罐体顶端输入电解液，当电解液储存罐液位接近时电解液液体位置上限，电磁阀断电，控制气控两通阀关闭。

电解液的注液泵220，是双头注液泵，其中注液泵接电口2201与控制器230相接用于控制注液泵，注液泵两头各有两个接口，分别是进液口A2202、进液口B2205与出液口A2203、出液口B2204；注液泵的控制器230，主要用来控制注液泵220；气体储存罐240，安装在注液机主体架310内主要用来储存压缩氮气，与氮气气控二通阀1210相联；注液机主体架310，主体架立柱用60*60的方钢焊接而成，箱体四面和柜门用1.5mm冷轧钢焊接而成，台面用6061材质的铝板加工而成；注液罐放置架320，整体都是用SUS316不锈钢焊接而成，架体需要耐电解液的腐蚀；放置在注液机主体架310的侧面。

工作步骤如下：

各组组合杯的电解液缓存杯1201通过电解液打液机构110的2个注液针注满电解液，注液针停留在最左侧的残留电解液收集盒1106处，残留电解液收集盒1106收集注液针内的残液。

装载铝壳电池的铝壳电池装夹机构140在电池夹具提升机构150带动下上升至电芯注液机构120的注液杯体1205的注液嘴1206与铝壳电池的注液口贴合，打开注液嘴1206，注液杯体1205与铝壳电池连通，先通过高真空管路使注液杯体1205与铝壳电池内部达到高真空。

关闭注液嘴1206，注液杯体1205与铝壳电池隔开，电解液缓存杯1201的气控二通液阀1203打开，在真空压力下电解液缓存杯1201内的电解液抽入注液杯体1205内。

电解液抽入注液杯体1205内后，打开注液嘴1206，电解液随着电池内负压注入铝壳电池。

通过氮气管路使注液杯体1205内加正压至电解液完全压入铝壳电池内。

通过低真空管路使注液杯体及铝壳电池内抽低真空，排除注入铝壳电池的电解液气泡。

循环上述步骤，直至电解液完全注入铝壳电池。

驱动气缸推动电解液收集盒1301伸出，收集注液嘴处残液。

注液杯进气口1204还经气体分流器1207与常压空气管路连接，通过常压空气管路使注液杯体及铝壳电池内压力转成常压。

以上所述的实施例仅表达了实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还是可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种铝壳锂电池注液装置，其特征在于：包括注液机主体（1）、电解液输送系统（2）；

所述注液机主体（1）包括电解液打液机构（110）、电芯注液机构（120）、铝壳电池装夹机构（140）、电池夹具提升机构（150）；

所述电解液输送系统（2）包括电解液储存罐（210）、用于输送电解液的注液泵（220）、用于储存氮气的气体储存罐（240）；

所述电解液储存罐（210）包括罐体（2104），罐体（2104）顶端有两个接口，一个接口是输入电解液的气控两通阀（2101），另一个接口是用于排气的手动阀（2102），罐体（2104）顶端安装有一个电磁阀（2107），电磁阀（2107）与气控两通阀（2101）相联，所述罐体（2104）的侧壁竖直的安装了两个接头，两接头之间安装液体位置观察管（2103），在液体位置观察管（2103）上安装用于电解液液体位置上限与下限位置感应的电解液位置传感器（2108）；罐体（2104）底有三个阀门口，其中两阀门口是电解液输出口，电解液输出口与注液泵（220）的进液口相连，另一个阀门口用于闲置备用。

2.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液装置，其特征在于：所述电解液打液机构（110）包括注液针、用于控制注液针内的注液通道通断的气控二通液阀、气缸（1102）、用于带动气缸（1102）滑动的直线模组（1105），注液针经气控二通液阀装于气缸（1102）的活塞杆安装座上，气控二通液阀固定在气缸（1102）的活塞杆安装座上，气控二通液阀上端安装进液接口，气控二通液阀下端安装注液针；

所述电芯注液机构（120）包括注液杯体（1205）、电解液缓存杯（1201），注液杯体（1205）的注液杯进气口（1204）经气体分流器1207与高真空管路、氮气管路、低真空管路连接，电解液缓存杯（1201）上部有与注液针相对应的小孔，电解液缓存杯（1201）下部经气控二通液阀（1203）与注液杯体（1205）进液口相连形成一组组合杯，注液杯体（1205）下部有注液嘴（1206），注液杯体（1205）中部有用于控制注液嘴（1206）开闭的开关阀；

直线模组（1105）横向安装与注液机主体架（310）顶端，铝壳电池装夹机构（140）装于电池夹具提升机构（150）上，注液泵（220）的进液口与电解液储存罐（210）底端的阀门口相连，注液泵（220）出液口与电解液打液机构（110）的气控二通液阀相联。

3.根据权利要求2所述的铝壳锂电池注液装置，其特征在于：所述气控二通液阀为两个，包括气控二通液阀A（1103）、气控二通液阀B（1104），两个气控二通液阀分别固定在气缸（1102）的活塞杆安装座上，气控二通液阀A（1103）上端安装进液接口A（1110）下端安装注液针A（1108），气控二通液阀B（1104）上端安装进液接口B（1109）下端安装注液针B（1107）；

注液泵（220）为双头注液泵，注液泵两头各有一组接口组，每组接口组包括一进液口、一出液口，注液泵的一组接口组中的进液口与电解液储存罐（210）底端的一阀门口相连，注液泵的一组接口组中的出液口与气控二通液阀A（1103）上端安装的进液接口A（1110）连接，注液泵的另一组接口组中的进液口与电解液储存罐（210）底端的另一阀门口相连，注液泵的另一组接口组中的出液口与气控二通液阀A（1103）上端安装的进液接口B（1109）连接；进液接口A（1110）、进液接口B（1109）分别与电解液储存罐（210）的电解液输出口连接；

所述组合杯为至少2个，一组合杯的电解液缓存杯（1201）与一注液针A（1108）相对应，另一组合杯的电解液缓存杯与一注液针B（1107）相对应。

4.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液装置，其特征在于：所述电池夹具提升机构（150）包括固定架、用于导向固定架升降的导向机构，导向机构包括提供升降动力的重型直线模组（1502）、提供模组连接板（1504）上下方向导向的直线导轨（1503），固定架包括注液台面（1501），注液台面（1501）下固定有承重板（1505），承重板（1505）一侧与模组连接板（1504）固定，重型直线模组（1502）两侧各设有一直线导轨（1503），模组连接板（1504）上设有用于安装重型直线模组（1502）和两条直线导轨（1503）的孔位，所述重型直线模组（1502）安装面与直线导轨（1503）滑块的安装面平齐，模组连接板（1504）同时与重型直线模组（1502）安装面与直线导轨（1503）滑块的安装面锁紧。

5.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液装置，其特征在于：还包括注液机台架（3）、残留电解液收集机构（130）；所述注液机台架（3）包括注液机主体架（310）、注液罐放置架（320）；所述电解液输送系统（2）还包括用于储存氮气的气体储存罐（240）；电解液储存罐（210）、用于输送电解液的注液泵（220）、气体储存罐（240）放置于注液罐放置架（320）上，注液机主体（1）放置于注液机主体架（310）上，电池夹具提升机构（150）；

所述残留电解液收集机构（130）包括电解液收集盒（1301）、用于推动电解液收集盒（1301）伸缩的驱动气缸（1302）。

6.根据权利要求2所述的铝壳锂电池注液装置，其特征在于：所述开关阀包括阀杆、用于驱动阀杆升降的微型气缸（1202）。

7.根据权利要求1所述的铝壳锂电池注液装置，其特征在于：所述罐体（2104）是壁厚6.0mm不锈钢材质，罐体（2104）是圆柱形，罐体（2104）内壁光洁度在0.4以下。

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