CN220021234U - 一种化成负压系统 - Google Patents
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Abstract
一种化成负压系统，包括汇流排，所述汇流排上设置有多个支管进气口，每个所述支管进气口均经软管与一负压杯连通，所述负压杯上连接有负压吸杆，所述负压吸杆的端部设置有对准电池注液口的负压吸嘴，所述汇流排的主干管出气口与真空腔体的进气口连通，所述真空腔体设有出气口和出液口，所述出液口经气液分离器与化成负压柜连通，所述出气口与化成负压柜连通；所述支管进气口均经分支管通路汇流至汇流通路，所述主干管出气口设置在汇流通路的中部，每个所述支气管进气口的管径是相同的，所述分支管通路的管径从支管进气口至汇流通路依次增大，所述分支管通路的长度从两侧往中间依次增大，所述汇流通路的管径从两侧往中间依次增大。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池生产制造技术领域，具体涉及一种化成负压系统。
背景技术
锂离子电池在注电解液后需要进行化成工艺，在生产现场使用负压化成柜对方形铝壳电池进行负压化成，电池化成过程中会发生一系列电化学反应，并产生气体，电芯中的气体通过负压抽气系统被带出，负压化成过程中及时抽气有助于电池负极表面形成稳定的SEI膜，提高化成后电芯界面品质。化成负压汇流排是化成负压系统中比较关键的部件，它一端连接负压柜，另一端连接负压杯，起到将各电池化成产气汇流并排出的作用。因此它的结构要有助于各通道气流都能比较均匀稳定地排出。现场负压化成柜上用到的负压模组汇流排并不能控制好每个通道气流的流速，造成一托盘电池同时化成时，有的电池产气排的快，有的电池排的慢，排气效率不均匀，当电池化成产生的气体不能及时快速排出时，电池壳体会因为内外压力差导致壳体鼓胀，电池极片表面附着气泡会阻隔锂离子扩散的通道，导致电池界面黑斑析锂，严重影响电池化成品质，这是电池生产环节中很严重的质量事故。
发明内容
针对上述背景技术介绍中存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种实现抽真空时汇流排内各支路抽气速度基本相同，电池排气速度大于产气速度，不会造成因排气不畅导致电池界面黑斑析锂和壳体鼓胀的化成负压系统。
本实用新型采用的技术方案是：
一种化成负压系统，包括汇流排，所述汇流排上设置有多个支管进气口，每个所述支管进气口均经软管与一负压杯连通，所述负压杯上连接有负压吸杆，所述负压吸杆的端部设置有对准电池注液口的负压吸嘴，所述汇流排的主干管出气口与真空腔体的进气口连通，所述真空腔体设有出气口和出液口，所述出液口经气液分离器与化成负压柜连通，所述出气口与化成负压柜连通；其特征在于：所述支管进气口均经分支管通路汇流至汇流通路，所述主干管出气口设置在汇流通路的中部，每个所述支气管进气口的管径是相同的，所述分支管通路的管径从支管进气口至汇流通路依次增大，所述分支管通路的长度从两侧往中间依次增大，所述汇流通路的管径从两侧往中间依次增大。本实用新型的汇流通路和分支管通路呈发射线状，类似于农用工具钉耙的结构，距离主干管出气口近的管径最大，随主干管出气口距离越远通路管径逐步减小，到支管进气口时管路管径最小，每根分支管通路进气口的管径是相同的，这样的结构设计能够最大地保证每条支路排气速度基本相同，不会出现有的支路排气快，有的支路排气慢的问题，从而电池排气速度大于产气速度，不会造成因排气不畅导致电池界面黑斑析锂和壳体鼓胀。
进一步，所述汇流排由上腔体和下腔体固定形成，所述支管进气口设置在上腔体上，所述主干管出气口设置在下腔体上，所述上腔体和下腔体之间设有密封圈，所述密封圈采用氟橡胶或聚四氟乙烯材质，能耐电解液腐蚀。
进一步，所述分支管通路和汇流通路均采用内壁光滑的不锈钢材质，其拐角部位设置圆弧倒角。
进一步，所述进气口设置在真空腔体的上部，所述出气口、出液口设置在真空腔体的同一侧，所述出气口位于上部，所述出液口位于下部。
进一步，所述真空腔体的底部是一斜坡，所述出液口位于斜坡的低端处。斜坡设置有助于液态电解液流向出液口，使得腔体里面不会因为残留电解液导致结晶堵塞。
进一步，所述出气口与气液分离器经三通接头与化成负压柜连通。
进一步，所述出气口和出液口处均设置有不锈钢气管接头。
进一步，所述软管从支管进气口由下往上再弯折向下连通到负压杯，这样做的目的是防止进入汇流排的电解液回流到负压杯，起到防倒流目的。
进一步，所述软管上均套设有波纹弹簧，由于软管比较软，容易弯折影响排气顺畅程度，套上波纹弹簧起到一定的支撑作用，防止软管弯折问题发生。
进一步，所述支管进气口处设置有用于与软管连接的支管接头。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点包括：能够保证每根支管抽真空的速度基本相同，不会存在有的支管抽气速度快，有的抽气速度慢的问题，因为各支管抽气速度得到保证，所以就不存在化成产气时有的电池因气体不能及时排出造成的壳体鼓胀或界面黑斑异常的问题，不会造成严重的化成质量事故发生。同时增大真空腔体的容积，减小化成时汇流排内真空压力的波动。气体和电解液分两条气管排出，能够确保电解液在主干气管内不阻碍气体排出的效率，变相增大了主干管的管径，有助于快速抽真空排气。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的汇流排的结构示意图。
图3是本实用新型的真空腔体的结构示意图。
图中：1-汇流排；11-上腔体；12-下腔体；13-密封圈；14-分支管通路；15-支管进气口；16-主干管出气口；17-汇流通路；18-支管接头；2-软管；21-波纹弹簧；3-负压杯；31-负压杯固定支架；4-负压吸杆；5-负压吸嘴；6-真空腔体；61-出气口；62-出液口；63-进气口；64-出液口接头；65-出气口接头；66-斜坡；7-气液分离器；8-三通接头；9-化成负压柜。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
术语解释如下：
SEI膜：在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。形成的钝化膜能有效地阻止溶剂分子的通过，但Li+却可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，具有固体电解质的特征，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”(solid electrolyte interface)，简称SEI膜；
黑斑：锂离子电池负极为石墨(颜色黑色)，负极嵌锂后颜色会从黑色变成金色。当负极表面某些位置嵌锂不充分时就会产生与周围颜色差异大，出现黑色斑点的现象。
析锂：由于负极嵌锂空间不足，锂离子迁移阻力大，锂离子过快从正极材料脱出但无法等量嵌入负极等异常引起的无法嵌入负极的锂离子只能在负极表面得到电子变成银白色单质锂的现象。
化成产气：是指在电芯制造工艺过程的化成工序，也即电池的首次充电过程中，电解液在电极表面发生氧化还原反应，形成固体电解质界面膜(SEI膜)时伴随着产气，电池在化成阶段产气主要集中在电池负极。
研究表明，在2.5V以下产气主要为H2(氢气)和CO2(二氧化碳)；2.5V以后EC(碳酸乙烯酯)少量开始分解，产物重要为C2H4(乙烯)；3V后电解液中DMC(碳酸二甲酯)和EMC(碳酸甲乙酯)开始分解，产气除了C2H4外，还包含CH4(甲烷)和C2H6(乙烷)等烷烃；电压超过3.8V EC分解的产物C2H4基本消失。电池电压在3.0～3.5V，化成过程产气量为最大。
参见图1-3，本实施例提供了一种化成负压系统，包括汇流排1，所述汇流排1上设置有多个支管进气口15，每个所述支管进气口15均经软管2与一负压杯3连通，所述负压杯3固定在负压杯固定架31上，所述负压杯3上连接有负压吸杆4，所述负压吸杆4的端部设置有对准电池注液口的负压吸嘴5，所述汇流排1的主干管出气口16与真空腔体6的进气口63连通，所述真空腔体6设有出气口61和出液口62，所述出液口62经气液分离器7与化成负压柜9连通，所述出气口61与化成负压柜9连通。本实施例设置有12个支管进气口15。
本实施例所述汇流排1由上腔体11和下腔体12使用螺丝固定形成，所述支管进气口15设置在上腔体11上，所述主干管出气口16设置在下腔体12上，上腔体11起到12路支管进气，下腔体12起到收集各支路电池产气和将气体统一排出的作用。所述上腔体11和下腔体12之间设有密封圈13，使用O型密封圈来保证合腔后不漏真空，所述密封圈13采用氟橡胶或聚四氟乙烯材质，能耐电解液腐蚀。所述支管进气口15均经分支管通路14汇流至汇流通路17，所述主干管出气口16设置在汇流通路17的中部，每个所述支气管进气口15的管径是相同的，所述分支管通路14的管径从支管进气口15至汇流通路17依次增大，所述分支管通路14的长度从两侧往中间依次增大，所述汇流通路17的管径从两侧往中间依次增大。本实用新型的汇流通路17和分支管通路14呈发射线状，类似于农用工具钉耙的结构，距离主干管出气口16近的管径最大，随主干管出气口16距离越远通路管径逐步减小，到支管进气口15时管路管径最小，每根分支管通路进气口的管径是相同的，这样的结构设计能够最大地保证每条支路排气速度基本相同，不会出现有的支路排气快，有的支路排气慢的问题，从而电池排气速度大于产气速度，不会造成因排气不畅导致电池界面黑斑析锂和壳体鼓胀。所述分支管通路14和汇流通路17均采用内壁光滑的SUS316不锈钢材质，耐电解液腐蚀，其拐角部位设置圆弧倒角。
本实施例所述真空腔体6就是一块金属板将内部铣出空腔，所述进气口63设置在真空腔体6的上部，所述出气口61、出液口62设置在真空腔体6的同一侧，所述出气口61位于上部，所述出液口62位于下部。所述真空腔体6的底部是一斜坡66，所述出液口62位于斜坡的低端处。斜坡66设置有助于液态电解液流向出液口62，使得腔体里面不会因为残留电解液导致结晶堵塞。所述出气口61与气液分离器7经三通接头8与化成负压柜9连通。所述出气口61处设置有出气口接头65，所述出液,62处设置有出液口接头64，所述出气口接头65和出液口接头64均采用不锈钢气管接头。出气口61直接连到化成负压柜9，出液口62先连到气液分离器7，再经三通接头8连到化成负压柜9上。气液分离器7的目的是将出液口62过来的液态电解液和化成产气混合物进行气液分离，液态电解液就留在气液分离器7储液杯中，储液杯中液体由员工每天定时清理走。
本实施例所述软管2从支管进气口14由下往上再弯折向下连通到负压杯3，这样做的目的是防止进入汇流排1的电解液回流到负压杯3，起到防倒流目的。所述软管2上均套设有波纹弹簧21(图中只画出2根)，由于软管2比较软，容易弯折影响排气顺畅程度，套上波纹弹簧21起到一定的支撑作用，防止软管2弯折问题发生。所述支管进气口14处设置有用于与软管2连接的支管接头18。
本实用新型所述负压吸嘴5对准方形铝壳电池注液口，化成产气从负压吸嘴5经负压吸杆4、负压杯3，沿软管2进入汇流排1，汇流排1收集12路支管的气体，然后流到真空腔体6，气体中蒸发的电解液会重新凝结形成少量液态电解液，气体从真空腔体6的出气口61排出，电解液从出液口62排出，再经过气液分离器7，液态电解液留在分离器内，气体经三通接头8到化成负压柜9，化成负压柜9的负压由工厂真空泵提供。
本实用新型能够保证每根支管抽真空的速度基本相同，不会存在有的支管抽气速度快，有的抽气速度慢的问题，因为各支管抽气速度得到保证，所以就不存在化成产气时有的电池因气体不能及时排出造成的壳体鼓胀或界面黑斑异常的问题，不会造成严重的化成质量事故发生。同时增大真空腔体的容积，减小化成时汇流排内真空压力的波动。气体和电解液分两条气管排出，能够确保电解液在主干气管内不阻碍气体排出的效率，变相增大了主干管的管径，有助于快速抽真空排气。
Claims (10)
1.一种化成负压系统，包括汇流排，所述汇流排上设置有多个支管进气口，每个所述支管进气口均经软管与一负压杯连通，所述负压杯上连接有负压吸杆，所述负压吸杆的端部设置有对准电池注液口的负压吸嘴，所述汇流排的主干管出气口与真空腔体的进气口连通，所述真空腔体设有出气口和出液口，所述出液口经气液分离器与化成负压柜连通，所述出气口与化成负压柜连通；其特征在于：所述支管进气口均经分支管通路汇流至汇流通路，所述主干管出气口设置在汇流通路的中部，每个所述支管进气口的管径是相同的，所述分支管通路的管径从支管进气口至汇流通路依次增大，所述分支管通路的长度从两侧往中间依次增大，所述汇流通路的管径从两侧往中间依次增大。
2.根据权利要求1所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述汇流排由上腔体和下腔体固定形成，所述支管进气口设置在上腔体上，所述主干管出气口设置在下腔体上，所述上腔体和下腔体之间设有密封圈，所述密封圈采用氟橡胶或聚四氟乙烯材质。
3.根据权利要求1所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述分支管通路和汇流通路均采用内壁光滑的不锈钢材质，其拐角部位设置圆弧倒角。
4.根据权利要求1所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述进气口设置在真空腔体的上部，所述出气口、出液口设置在真空腔体的同一侧，所述出气口位于上部，所述出液口位于下部。
5.根据权利要求4所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述真空腔体的底部是一斜坡，所述出液口位于斜坡的低端处。
6.根据权利要求1所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述出气口与气液分离器经三通接头与化成负压柜连通。
7.根据权利要求6所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述出气口和出液口处均设置有不锈钢气管接头。
8.根据权利要求1所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述软管从支管进气口由下往上再弯折向下连通到负压杯。
9.根据权利要求8所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述软管上均套设有波纹弹簧。
10.根据权利要求9所述的一种化成负压系统，其特征在于：所述支管进气口处设置有用于与软管连接的支管接头。
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