CN220106851U - 注液装置和二次电池注液系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种注液装置和二次电池注液系统，其中注液装置包括：缓存杯，缓存杯设置有注液口和出液口，缓存杯的腔体内部设置有堵杆；注液机构，注液机构通过注液口向缓存杯的腔体内注液；缓存杯驱动机构，连接于缓存杯，以驱动缓存杯在第一位置和第二位置之间切换；堵杆驱动机构，连接于堵杆，以驱动堵杆开启和关闭出液口。本实用新型解决了解决设备成本过高，以及注液工序时间长、注液量无法稳定控制的问题。

Description

注液装置和二次电池注液系统

技术领域

本实用新型属于二次电池加工技术领域，具体涉及一种注液装置和二次电池注液系统。

背景技术

在二次电池生产过程中，对二次电池的能量密度的要求越来越高。大型钢壳电芯由于结构强度高，尺寸小的优点，在小型消费类电子产品应用前景广阔。在注液过程中，由于钢壳内部空间有限，电芯主体填充较充实造成电解液浸润电芯主体较困难，注液难度较大。现有技术中，为了解决上述问题，通常采用无缓存杯注液和普通缓存杯注液两种方式。

其中，无缓存杯注液方式通过注液泵+注液针对电芯进行直接注液。采用一泵一针对应一个电芯注液，注液所需时间较长，当同时对多个电芯进行注液时，则需要多泵带多针的方式，造成设备成本过高，并且在高真空状态下，注液针头处的电解液容易被真空抽走，需补偿差值，导致注液时间进一步变长。普通缓存杯注液只适用于电芯注液量小或者浸润能力高，采用注液泵+注液针先打液到缓存杯上，然后对电芯进行多次呼吸浸润。当无法采用超高真空排出电芯内部气体，且注液量较大时即使加长工艺时间也很难保证电芯不溢液。当采用高真空注液时又会导致电解液被抽走，使得注液量无法精确控制。

实用新型内容

本实用新型提供一种注液装置和二次电池注液系统，以解决设备成本过高，以及注液工序时间长、注液量无法稳定控制的问题。

为了解决或者一定程度上改善上述技术问题，根据本实用新型提供一种注液装置，包括：缓存杯、注液机构、缓存杯驱动机构、堵杆驱动机构，缓存杯设置有注液口和出液口，缓存杯的腔体内部设置有堵杆；注液机构通过注液口向缓存杯的腔体内注液；缓存杯驱动机构连接于缓存杯，以驱动缓存杯在第一位置和第二位置之间切换；堵杆驱动机构连接于堵杆，以驱动堵杆开启和关闭出液口。

在一些实施方式中，缓存杯为依次排列的多个，注液机构可沿多个缓存杯排列的方向移动，以为多个缓存杯注液。

在该实施方式中，注液装置中包括多个缓存杯，即可实现对多个二次电池进行注液，并且注液机构可以沿着缓存杯排列的方向移动，可实现一个注液机构能够对多个缓存杯注液，简化了注液装置，降低了设备成本。

在一些实施方式中，注液机构包括第一注液针、升降部和移动部；

其中，第一注液针连接于升降部，以通过升降部驱动第一注液针升降移动；升降部连接于移动部，以通过移动部驱动升降部和第一注液针沿多个缓存杯排列的方向移动。

在一些实施方式中，注液装置还包括密封机构，密封机构用于开启和关闭注液口。

在一些实施方式中，缓存杯上设置有正压接口，正压接口连通于缓存杯的腔体，以通过正压接口向缓存杯的腔体内通入气体，提升缓存杯的腔体内的压强。

在该实施方式中，在对二次电池进行注液的过程中，通过正压接口向缓存杯内通入气体对缓存杯的腔体进行增压，使得缓存杯的腔体与二次电池内部压差进一步增大，以此来提升二次电池电芯的浸润速度，提升注液工序的效率。

在一些实施方式中，堵杆驱动机构连接于缓存杯驱动机构，在缓存杯驱动机构驱动缓存杯移动时，堵杆驱动机构与缓存杯同步移动。

在该实施方式中，将堵杆驱动机构连接于缓存杯驱动机构，使得在缓存杯驱动机构驱动缓存杯移动时，堵杆驱动机构与缓存杯同步移动，进而在由堵杆驱动机构驱动堵杆移动时，即可缩短堵杆驱动机构的位移量，缩短了驱动时间，提升了注液装置的运行效率。

在一些实施方式中，出液口包括第二注液针和弹性套管；

其中，第二注液针连通于缓存杯的内腔，弹性套管套设于第二注液针的外侧，弹性套管的一端连接于缓存杯，弹性套管的另一端为自由端。

在该实施方式中，通过在第二注液针的外侧套设弹性套管，使得在对二次电池进行注液的过程中，弹性套管对二次电池的注液孔进行密封。

根据本实用新型提供的一种二次电池注液系统，包括上述任一实施方式的注液装置。

在一些实施方式中，注液系统包括本体、腔体驱动机构和抽气机构，

本体由隔板分隔为上腔体和下腔体，注液装置设置于上腔体内，缓存杯的一部分穿过隔板处于下腔体内；腔体驱动机构连接于隔板，以驱动隔板移动，在隔板移动至结合位置时，下腔体形成密闭空间；抽气机构连通于下腔体，在下腔体形成密闭空间后，抽取下腔体内的气体，以抽取出放置于下腔体内的二次电池内部的气体。

在该实施方式中，通过移动隔板的方式，使得下腔体形成密闭空间，进而对下腔体进行抽气即可实现对二次电池的抽真空，避免了仅对二次电池进行抽真空，导致在气压差作用下二次电池壳体变形的情况发生。

在一些实施方式中，下腔体内设置有夹具，用于夹持放入下腔体内的二次电池，以将二次电池固定在预设位置。

在该实施方式中，通过夹具的设置，一方面对二次电池起到固定作用，另一方面实现对二次电池的定位，实现对二次电池位置的精确控制。

本实用新型的注液装置在向二次电池注液前，通过堵杆及堵杆驱机构的设置，在向缓存杯内注液时，通过堵杆驱动装置驱动堵杆关闭缓存杯的出液口，实现了常压的环境下向缓存杯内注入电解液，使得注液量能够得到精确地控制。在向二次电池注液的过程中，常压环境的缓存杯与真空状态的二次电池之间形成压差，能够提成二次电池的电芯的浸润速度，进而提升二次电池注液的效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的注液装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的二次电池注液系统的结构示意图。

【符号说明】

1、注液装置

10、缓存杯

100、注液口

101、出液口

1010、第二注液针

1011、弹性套管

102、堵杆

103、正压接口

11、注液机构

110、第一注液针

111、升降部

112、移动部

12、缓存杯驱动机构

13、堵杆驱动机构

14、密封机构

2、本体

20、隔板

21、上腔体

22、下腔体

3、腔体驱动机构

4、夹具

5、二次电池

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种注液装置和二次电池注液系统的具体实施方式及其功效，详细说明如后。

结合参见图1所示，根据本实用新型的实施例，提供一种注液装置1，包括：缓存杯10、注液机构11、缓存杯驱动机构12和堵杆驱动机构13。

其中，缓存杯10用于在向二次电池注液前盛放电解液，其具有注液口100和出液口101。注液机构11通过该注液口100向缓存杯10的腔体内注入电解液，出液口101则是用于在向二次电池注液时，连通二次电池的电芯内部，实现对二次电池的注液。

可选地，注液口100和出液口101可以分别设置在缓存杯10的相对的两端。例如是，注液口100设置于缓存杯10的顶部，出液口101则设置于缓存杯10的底部。

为了能够实现缓存杯10内的电解液顺利的流出缓存杯10，缓存杯10的底部设置为倒锥形结构。

在一实施例中，缓存杯10的出液口101包括第二注液针1010和弹性套管1011。其中，第二注液针1010连通于缓存杯10的腔体，在通过缓存杯10对电池进行注液时，第二注液针1010伸入电池内部。

弹性套管1011套设在第二注液针1010的外侧，其一端连接于缓存杯10，另一端为自由端。在向二次电池进行注液时，弹性套管1011在弹力的作用下，封堵二次电池的注液孔，以防止电解液通过注液孔流出二次电池。

在对二次电池进行注液前，为了能够实现常压环境下向缓存杯10内注入电解液，在缓存杯10的腔体的内部设置有堵杆102，该堵杆102在堵杆驱动机构13的驱动下，能够实现对出液口101的开启和关闭。

具体地，在对缓存杯10进行注液前，堵杆驱动机构13驱动堵杆102朝向缓存杯10的出液口101的方向移动，以通过堵杆102封堵出液口101，而后即可在常压环境下对缓存杯10进行注液。在通过缓存杯10对二次电池进行注液时，堵杆驱动机构13驱动堵杆102朝向远离缓存杯10的出液口101的方向移动，以开启出液口101。

在一些实施例中，堵杆102远离缓存杯10的出液口101的一端伸出至缓存杯10的外侧，堵杆102处于缓存杯10外侧的部分连接于堵杆驱动机构13。

在另一些实施例中，堵杆102完全处于缓存杯10的腔体内，堵杆驱动机构13伸入至缓存杯10的腔体内，连接于堵杆102远离缓存杯10的出液口101的一端。

缓存杯驱动机构12连接于缓存杯10，用于驱动缓存杯10在第一位置和第二位置之间切换。

具体地，在向缓存杯10内注液时，缓存杯驱动机构12驱动缓存杯10移动到第一位置，当缓存杯10处于第一位置时，缓存杯10远离二次电池。当对二次电池进行注液时，缓存杯驱动机构12驱动缓存杯10移动至第二位置，当缓存杯10处于第二位置时，缓存杯10的出液口101连通于二次电池内部。

在一实施例中，堵杆驱动机构13连接于缓存杯驱动机构12，在缓存杯驱动机构12驱动缓存杯10移动时，堵杆驱动机构13可实现与缓存杯10同步移动。因在缓存杯10移动过程中，堵杆驱动机构13与缓存杯10同步移动，进而可以使得堵杆驱动机构13无需动作即可使得堵杆102保持现有状态。堵杆驱动机构13与缓存杯10同步移动，还能够减少堵杆驱动机构13驱动堵杆102运动的位移量，进而能够提升设备的运行效率。

上述缓存杯驱动机构12和堵杆驱动机构13均可以采用气缸驱动伸缩杆的方式来实现对缓存杯10和堵杆102的驱动。当然也可以采用电机驱动齿条的方式实现对缓存杯10和堵杆102的驱动。本实用新型并不以具体驱动方式为限，能够实现缓存杯驱动机构12和堵杆驱动机构13的驱动功能即可。

在一实施例中，注液装置1的缓存杯10为多个，多个缓存杯10依次排列设置。注液机构11则设置为可沿多个缓存杯10排列的方向移动。进而实现一个注液机构11能够满足对多个缓存杯10的注液。避免了设置多个注液机构11的情况，简化了设备的结构，并且降低了设备的成本。

当然，缓存杯10设置为多个，那么与缓存杯10配套的缓存杯10驱动机构12和堵杆驱动机构13同样设置为多个。

在一实施例中，注液机构11包括第一注液针110、升降部111和移动部112。其中第一注液针110连接于升降部111，以通过升降部111来驱动第一注液针110的升降。在对缓存杯10进行注液时，升降部111驱动第一注液针110下降，使得第一注液针110通过缓存杯10的注液口100伸入缓存杯10的腔体内，对缓存杯10进行注液。在注液完成后，升降部111驱动第一注液针110上升，使得第一注液针110脱离缓存杯10。

升降部111连接于移动部112，以使得移动部112驱动升降部111和第一注液针110沿着多个缓存杯10排列的方向移动，实现对多个缓存杯10的注液。

上述的升降部111可以采用气缸驱动伸缩杆的方式实现对第一注液针110的驱动，也可以采用电机驱动齿条的方式实现对第一注液针110的驱动。移动部112则可以采用在滑块沿导轨滑动的方式实现对升降部111和第一注液针110的驱动。本实用新型并不以具体驱动方式为限，能够实现升降部111和移动部112的驱动功能即可。

在一实施例中，注液装置1还包括密封机构14，该密封机构14用于关闭和开启缓存杯10的注液口100。

具体地，在对缓存杯10进行注液前，密封机构14开启缓存杯10的注液口100，以使得注液机构11的第一注液针110通过注液口100伸入缓存杯10的腔体内进行注液。在注液完成后，密封机构14关闭注液口100，使得缓存杯10的腔体处于密封状态。

该密封机构14可以直接设置在缓存杯10上，也可以在缓存杯10的一侧单独设置密封机构14(如图1所示)，本申请并不以密封机构14的具体结构为限，其能够实现对缓存杯10的注液口100的开启和关闭即可。

在一实施例中，在缓存杯10上还设置有正压接口103，该正压接口103连通于缓存杯10的腔体。在通过缓存杯10对二次电池进行注液时，可通过该正压接口103向缓存杯10的腔体内通入惰性气体(例如氮气)来提升缓存杯10腔体内的压强。随着缓存杯10的腔体内压强的提升，缓存杯10的腔体与二次电池的电芯内部之间的压差也会增大，压差的增大能够进一步提升二次电池的电芯的浸润速度，进而缩短注液工序的时间，提升设备的运行效率。

本实用新型的另一实施例提供一种二次电池5注液系统，包括上述任一实施例的注液装置1。

在一实施例中，如图2所示，二次电池5注液系统还包括本体2、腔体驱动机构3和抽气机构(图中未示出)。

其中，本体2由隔板20分隔为上腔体21和下腔体22，注液装置1则设置在上腔体21内。

具体地，注液装置1设置在隔板20上，其中缓存杯10的部分穿过隔板20位于下腔体22内。

腔体驱动机构3连接于隔板20，以驱动隔板20移动。当腔体驱动机构3驱动隔板20移动至结合位置时，下腔体22形成为密闭空间。该结合位置指的是下腔体22能够形成为密闭空间，并且在缓存杯驱动机构12驱动下，缓存杯10能够实现对二次电池5注液时隔板20所处的位置。

该腔体驱动机构3可以采用气缸驱动伸缩杆的方式实现对隔板20的驱动，也可以采用电机驱动齿条的方式实现对隔板20的驱动。本实用新型并不以具体驱动方式为限，能够实现腔体驱动机构3的驱动功能即可。

抽气机构连通于下腔体22，在下腔体22形成为密闭空间后，通过抽气机构抽取下腔体22内的气体，进而放置在下腔体22内的二次电池5的电芯内部的气体也会随之被抽取出，使得二次电池5的电芯内部形成为真空状态。

通过抽气机构抽取下腔体22内气体实现二次电池5的电芯内部处于真空状态，能够避免下腔体22与二次电池5的电芯内部之间产生压差，防止因下腔体22与二次电池5的电芯内部之间存在压差导致二次电池5壳体出现形变的情况发生。

该抽气机构可以为真空泵，真空泵通过管道连通于下腔体22。

在一实施例中，在下腔体22内设置有夹具4，该夹具4用于夹持放置于下腔体22内的二次电池5。通过夹具4的夹持，一方面对二次电池5起到固定的作用，另一方面对二次电池5起到定位的作用，以保证注液工序的顺利进行。

本实用新型的另一实施例提供基于二次电池注液系统的二次电池的注液工艺，包括：

步骤一，将二次电池放置于二次电池注液系统的下腔体内，并通过夹具对二次电池进行固定和定位。

步骤二、注液机构的移动部驱动注液结构的第一注液针和升降部移动至待注液的缓存杯的上方，升降部驱动第一注液针下降，通过缓存杯的注液口伸入缓存杯的腔体内，通过第一注液针向缓存杯内注入预设量的电解液。注液完成后，升降部驱动第一注液针上升，使得第一注液针脱离缓存杯，密封机构关闭注液口，使得缓存杯处于密封状态。移动部驱动升降部和第一注液针移动至下一个缓存杯处，依次对多个缓存杯进行注液。

步骤三、腔体驱动机构驱动隔板朝向下腔体的方向移动至结合位置，使下腔体形成密闭空间，抽气机构抽取出下腔体内的气体，使得下腔体内的压强达到预设压强(如-100KPa)，对下腔体进行保压。

步骤四、在对下腔体保压达到预设时间后，缓存杯驱动机构驱动缓存杯下降，使得缓存杯的第二注液针通过二次电池的注液孔伸入，此时缓存杯的弹性套管抵靠在二次电池的注液孔的外周，实现对注液孔的密封。堵杆驱动机构驱动堵杆上升，以使得第二注液针与缓存杯的腔体连通，因缓存杯的腔体内为常压状态，而二次电池的电芯的内部为负压状态，进而依靠缓存杯与二次电池之间的压差，使得电解液进入到二次电池的电芯内部。

在该步骤中，还可以通过缓存杯的正压接口向缓存杯的腔体内通入惰性气体(如氮气)，将缓存杯腔体内的压强提升至预设压强(如20KPa)，以进一步增大缓存杯与二次电池之间的压差，使得电解液更快地流入二次电池的电芯内。在注液达到预设时间或者二次电池注入了预设量的电解液后，堵杆驱动机构驱动堵杆下降，以断开第二注液针与缓存杯的腔体之间的连通。

步骤五、向下腔体内通入惰性气体(如氮气)，以解除下腔体的真空状态，而后腔体驱动机构驱动隔板向上抬升，缓存杯驱动机构驱动缓存杯及堵杆升降机构向上抬升至初始位置。

步骤六、开启夹具，取出二次电池，注液工序完成。

需要说明的是，根据二次电池规格的不同注液工序中各工艺时间也不相同，并且各步骤的顺序可以根据实际需求进行调整，本实用新型并不以上述步骤顺序为限。

本实用新型的缓存杯注液方式，在常压的情况下通过一个注液机构提前分别往整排的缓存杯注液。缓存杯通过堵杆避免电解液被高真空环境所带走，实现常压注液。通过抽取下腔体内的气体，实现对电芯进行抽真空，排掉电芯内部气体，保压一定时间后缓存杯下降，第二注液针伸入电芯内部，并密封二次电池的注液孔。最后堵杆驱动机构带动缓存杯内部的堵杆上升使电解液进入电芯内部实现高真空注液的方式。另外通过向缓存杯内部通入氮气加压使得电芯内部与缓存杯形成高压差，从而使得电解液更容易进入电芯内部。通过上述实现了对缓存杯的常压注液，保证注液量精度；高真空使电芯快速浸润，降低溢液风险；一个注液机构实现对多个缓存杯注液，降低设备成本，二次电池处于高真空环境减少工艺时间，提高设备运行效率。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种注液装置，其特征在于，包括：

缓存杯，所述缓存杯设置有注液口和出液口，所述缓存杯的腔体内部设置有堵杆；

注液机构，所述注液机构通过所述注液口向所述缓存杯的腔体内注液；

缓存杯驱动机构，连接于所述缓存杯，以驱动所述缓存杯在第一位置和第二位置之间切换；

堵杆驱动机构，连接于所述堵杆，以驱动所述堵杆开启和关闭所述出液口。

2.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述缓存杯为依次排列的多个，所述注液机构可沿多个所述缓存杯排列的方向移动，以为多个所述缓存杯注液。

3.根据权利要求2所述的注液装置，其特征在于，所述注液机构包括第一注液针、升降部和移动部；

其中，所述第一注液针连接于所述升降部，以通过所述升降部驱动所述第一注液针升降移动；

所述升降部连接于所述移动部，以通过所述移动部驱动所述升降部和所述第一注液针沿多个所述缓存杯排列的方向移动。

4.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密封机构，所述密封机构用于开启和关闭所述注液口。

5.根据权利要求4所述的注液装置，其特征在于，所述缓存杯上设置有正压接口，所述正压接口连通于所述缓存杯的腔体，以通过所述正压接口向所述缓存杯的腔体内通入气体，提升所述缓存杯的腔体内的压强。

6.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述堵杆驱动机构连接于所述缓存杯驱动机构，在所述缓存杯驱动机构驱动所述缓存杯移动时，所述堵杆驱动机构与所述缓存杯同步移动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的注液装置，其特征在于，所述出液口包括第二注液针和弹性套管；

其中，所述第二注液针连通于所述缓存杯的内腔，所述弹性套管套设于所述第二注液针的外侧，所述弹性套管的一端连接于所述缓存杯，所述弹性套管的另一端为自由端。

8.一种二次电池注液系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的注液装置。

9.根据权利要求8所述的二次电池注液系统，其特征在于，所述注液系统包括：

本体，所述本体由隔板分隔为上腔体和下腔体，所述注液装置设置于上腔体内，所述缓存杯的一部分穿过所述隔板处于所述下腔体内；

腔体驱动机构，连接于所述隔板，以驱动所述隔板移动，在所述隔板移动至结合位置时，所述下腔体形成密闭空间；

抽气机构，连通于所述下腔体，在所述下腔体形成密闭空间后，抽取所述下腔体内的气体，以抽取出放置于下腔体内的二次电池内部的气体。

10.根据权利要求9所述的二次电池注液系统，其特征在于，所述下腔体内设置有夹具，用于夹持放入下腔体内的二次电池，以将所述二次电池固定在预设位置。