CN220306311U - 一种负压化成装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种负压化成装置，所述负压化成装置包括储液装置和负压装置，储液装置通过管路连接负压装置；储液装置的底部设置有出液管，出液管靠近储液装置的一端设置有第一控制件，且出液管的出口端用于连接至电池的注液口内；出液管上或电池的注液口处设置有支管路，支管路的出口端回流连接至储液装置内，且支管路上设置有第二控制件。本实用新型的负压化成装置，能快速地排出电池化成产生的气体，利于电池形成稳定的SEI膜，保证电池性能，且抽出的电解液可以保存在储液装置中，避免电解液阻塞支管路，保证排气效率，化成结束后，储液装置内的电解液可以回流至电池内，实现化成工序中电解液的低损耗，避免增加电池的制造成本。
Description
技术领域
本实用新型属于方形电池或圆柱电池的化成设备技术领域，涉及一种负压化成装置，尤其涉及一种改善失液量的负压化成装置。
背景技术
随着科技的不断进步，锂离子电池正朝着高能量密度、高安全性的方向发展。方形或圆柱锂电池在首次化成形成SEI膜的过程中会产生大量气体，这些气体将会导致电解液外溢、壳体鼓胀以及负极极片产生黑斑，进而影响电池的化成效果和电性能等。
现有技术中采用负压化成装置及时排尽化成过程中产生的气体，虽然能够将气体完全抽离出电池外，但往往这些气体也会携带部分电解液被抽出电池，并排至废液缸，损耗电解液，且导致电池的制造成本增加。因此，亟需设计开发一种负压化成装置，使其既能高效地排尽化成过程中产生的气体，又能实现电解液低损耗。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种负压化成装置，在本实用新型中，通过储液装置和负压装置的配合设置，能够快速地排出电池化成产生的气体，有利于电池形成稳定的SEI膜，保证电池性能，且抽出的电解液可以保存在储液装置中，避免电解液阻塞支管路，保证了排气效率，化成结束后，储液装置内的电解液可以回流至电池内，实现了化成工序中电解液的低损耗，避免增加电池的制造成本。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种负压化成装置，所述负压化成装置包括储液装置和负压装置，所述储液装置通过管路连接所述负压装置；所述储液装置的底部设置有出液管，所述出液管靠近所述储液装置的一端设置有第一控制件，且所述出液管的出口端用于连接至电池的注液口内；所述出液管上或所述电池的注液口处设置有支管路，所述支管路的出口端回流连接至所述储液装置内，且所述支管路上设置有第二控制件。
在本实用新型中，通过储液装置和负压装置的配合设置，能快速地排出电池化成产生的气体，利于电池形成稳定的SEI膜，保证电池性能，且抽出的电解液可以保存在储液装置中，避免电解液阻塞支管路，保证排气效率，化成结束后，储液装置内的电解液可以回流至电池内，实现化成工序中电解液的低损耗，避免增加电池的制造成本。
需要说明的是，本实用新型中对负压装置的型号、材质、负压的具体参数手段等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，负压装置的真空度要求≤-0.09MPa。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述负压化成装置还包括连接至所述负压装置的出口端的尾气处理装置。
需要说明的是，本实用新型中对尾气处理装置的型号、材质、数量以及处理什么气体等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，尾气处理装置的具体形式可以是吸附剂吸附或者催化燃烧等。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述储液装置为储液杯。
需要说明的是，本实用新型中对储液杯的材质、容量等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述储液杯的底部为锥形结构，所述锥形结构包括大直径端和小直径端，所述小直径端的出口处设置有所述出液管；且所述支管路的出口端回流连接至所述锥形结构的上方。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述锥形结构的内表面光滑。
需要说明的是，本实用新型的储液杯的底部为锥形结构，且锥形结构的内表面光滑，使得电解液不会黏附在储液杯壁上，可以更有利于电解液回流至电池内。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述锥形结构和水平面的夹角为45～80°，例如可以是45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本实用新型限定了锥形结构和水平面的夹角为45～80°，指的是锥面的倾斜角为45～80°，在此范围内可以使得电解液不会黏附在储液杯的内壁上，可以更有利于电解液回流至电池内；若倾斜角小于45°，电解液与储液杯的内壁的摩擦力大于电解液在沿杯壁平面上的重力分力，会导致电解液附着在储液杯的内壁上，无法完全回流至电池内。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第一控制件为回流阀，所述第一控制件用于控制所述储液装置内的液体回流至电池内。
需要说明的是，本实用新型中对回流阀的材质、型号、数量等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，回流阀可以是弹簧式回流阀，也可以是杆式回流阀。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述第二控制件为抽气阀，所述第二控制件用于控制抽取电池内的气体至所述储液装置内。
需要说明的是，本实用新型中对抽气阀的材质、型号、数量等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，抽气阀可以是闸阀或旋塞阀等。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述出液管的出口端设置有压件，所述压件用于连接电池的注液口，且压紧密封所述出液管和注液口的连接处。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述压件为胶嘴，所述胶嘴扣合连接所述出液管的出口端。
需要说明的是，本实用新型中对胶嘴的材质、型号、数量以及密封方式等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，胶嘴的形状可以是锥形或圆柱形。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
在本实用新型中，通过储液装置和负压装置的配合设置，能快速地排出电池化成产生的气体，利于电池形成稳定的SEI膜，保证电池性能，且抽出的电解液可以保存在储液装置中，避免电解液阻塞支管路，保证排气效率，化成结束后，储液装置内的电解液可以回流至电池内，实现化成工序中电解液的低损耗，避免增加电池的制造成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例一中提供的负压化成装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二中提供的负压化成装置的结构示意图；
图3为本实用新型对比例一中提供的负压化成装置的结构示意图；
其中，1-胶嘴；2-支管路；3-回流阀；4-抽气阀；5-储液杯；6-负压装置；7-尾气处理装置；8-导流管；9-废液缸。
具体实施方式
需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等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。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种负压化成装置，如图1和图2所示，所述负压化成装置包括储液装置和负压装置6，储液装置通过管路连接负压装置6；储液装置的底部设置有出液管，出液管靠近储液装置的一端设置有第一控制件，且出液管的出口端用于连接至电池的注液口内；出液管上或电池的注液口处设置有支管路2，支管路2的出口端回流连接至储液装置内，且支管路2上设置有第二控制件。
在本实用新型中，通过储液装置和负压装置6的配合设置，能快速地排出电池化成产生的气体，利于电池形成稳定的SEI膜，保证电池性能，且抽出的电解液可以保存在储液装置中，避免电解液阻塞支管路2，保证排气效率，化成结束后，储液装置内的电解液可以回流至电池内，实现化成工序中电解液的低损耗，避免增加电池的制造成本。
需要说明的是，本实用新型中对负压装置6的型号、材质、负压的具体参数手段等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。
进一步地，本发明中储液装置的上部通过管路连接负压装置6；即，需要说明的是，本发明中储液装置和管路的连接位置可以根据化成过程中抽出的电解液的量来合理调整，保证储液装置中电解液的液面高度低于此连接位置的高度即可；进一步优选为储液装置的顶部通过管路连接负压装置6。
进一步地，负压化成装置还包括连接至负压装置6的出口端的尾气处理装置7。需要说明的是，本实用新型中对尾气处理装置7的型号、材质、数量以及处理什么气体等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。
进一步地，储液装置为储液杯5。需要说明的是，本实用新型中对储液杯5的材质、容量等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。
进一步地，储液杯5的底部为锥形结构，锥形结构包括大直径端和小直径端，小直径端的出口处设置有出液管；且支管路2的出口端回流连接至锥形结构的上方。
进一步地，锥形结构的内表面光滑。需要说明的是，本实用新型的储液杯5的底部为锥形结构，且锥形结构的内表面光滑，使得电解液不会黏附在储液杯5壁上，可以更有利于电解液回流至电池内。
进一步地，锥形结构和水平面的夹角为45～80°，例如可以是45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
进一步地，第一控制件为回流阀3，第一控制件用于控制储液装置内的液体回流至电池内。需要说明的是，本实用新型中对回流阀3的材质、型号、数量等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，回流阀3可以是弹簧式回流阀3，也可以是杆式回流阀3。
进一步地，第二控制件为抽气阀4，第二控制件用于控制抽取电池内的气体至储液装置内。需要说明的是，本实用新型中对抽气阀4的材质、型号、数量等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。
进一步地，出液管的出口端设置有压件，压件用于连接电池的注液口，且压紧密封出液管和注液口的连接处。
进一步地，压件为胶嘴1，胶嘴1扣合连接出液管的出口端。需要说明的是，本实用新型中对胶嘴1的材质、型号、数量以及密封方式等不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，胶嘴1的形状可以是锥形或圆柱形。
示例性地，本实用新型中的负压化成装置的使用方法包括：
化成开始时，关闭回流阀3，打开抽气阀4和负压装置6。在负压装置6的作用下，化成过程中产生的气体和部分电解液沿着出液管流经储液杯5后，被抽出的电解液在自身重力作用下，滴落并聚集于储液杯5内，而气体则会经过管路排出至负压装置6，进而被尾气处理装置7吸收。化成结束后，先关闭抽气阀4，然后打开回流阀3，再关闭负压装置6。此时，在电池从负压恢复至常压的同时，储液杯5中的电解液可以快速地回流至电池内，从而实现电解液低损耗的目的。
实施例一
本实施例提供了一种负压化成装置，如图1所示，其中：
负压化成装置包括储液杯5和负压装置6，储液杯5的顶部通过管路连接负压装置6；储液杯5的底部设置有出液管，出液管靠近储液杯5的一端设置有第一控制件，且出液管的出口端连接至电池的注液口内；出液管上设置有支管路2，支管路2的出口端回流连接至储液杯5内，且支管路2上设置有第二控制件。
负压化成装置还包括连接至负压装置6的出口端的尾气处理装置7。储液杯5的底部为锥形结构，锥形结构包括大直径端和小直径端，小直径端的出口处设置有出液管，且支管路2的出口端回流连接至锥形结构的上方，锥形结构的内表面光滑。锥形结构和水平面的夹角为45°。
第一控制件为回流阀3，第一控制件用于控制储液装置内的液体回流至电池内。第二控制件为抽气阀4，第二控制件用于控制抽取电池内的气体至储液装置内。出液管的出口端设置有胶嘴1，胶嘴1扣合连接出液管的出口端，用于连接电池的注液口，且压紧密封出液管和注液口的连接处。
化成开始时，关闭回流阀3，打开抽气阀4和负压装置6。在负压装置6的作用下，化成过程中产生的气体和部分电解液沿着出液管流经储液杯5后，被抽出的电解液在自身重力作用下，滴落并聚集于储液杯5内，而气体则会经过管路排出至负压装置6，进而被尾气处理装置7吸收。化成结束后，先关闭抽气阀4，然后打开回流阀3，再关闭负压装置6。此时，在电池从负压恢复至常压的同时，储液杯5中的电解液可以快速地回流至电池内，从而实现电解液低损耗的目的。
实施例二
本实施例提供了一种负压化成装置，如图2所示，其中：
负压化成装置包括储液杯5和负压装置6，储液杯5的顶部通过管路连接负压装置6；储液杯5的底部设置有出液管，出液管靠近储液杯5的一端设置有第一控制件，且出液管的出口端连接至电池的注液口内；出液管上设置有支管路2，支管路2的出口端回流连接至储液杯5内，且支管路2上设置有第二控制件。
负压化成装置还包括连接至负压装置6的出口端的尾气处理装置7。储液杯5的底部为锥形结构，锥形结构包括大直径端和小直径端，小直径端的出口处设置有出液管，且支管路2的出口端回流连接至储液杯5的顶部，锥形结构的内表面光滑。锥形结构和水平面的夹角为45°。
第一控制件为回流阀3，第一控制件用于控制储液装置内的液体回流至电池内。第二控制件为抽气阀4，第二控制件用于控制抽取电池内的气体至储液装置内。出液管的出口端设置有胶嘴1，胶嘴1扣合连接出液管的出口端，用于连接电池的注液口，且压紧密封出液管和注液口的连接处。
化成开始时，关闭回流阀3，打开抽气阀4和负压装置6。在负压装置6的作用下，化成过程中产生的气体和部分电解液沿着出液管流经储液杯5后，被抽出的电解液在自身重力作用下，滴落并聚集于储液杯5内，而气体则会经过管路排出至负压装置6，进而被尾气处理装置7吸收。化成结束后，先关闭抽气阀4，然后打开回流阀3，再关闭负压装置6。此时，在电池从负压恢复至常压的同时，储液杯5中的电解液可以快速地回流至电池内，从而实现电解液低损耗的目的。
对比例一
本对比例提供了一种负压化成装置，如图3所示，其中：
负压化成装置包括导流管8、废液缸9、负压装置6和尾气处理装置7组成。其中，导流管8的出口端沿物料走向依次连接负压装置6和尾气处理装置7，在导流管8上设置有支管，支管的出口端用于连接至废液缸9内。
化成开始时，化成产生的气体依次经过导流管8和负压装置6，最终经过尾气处理装置7后被吸收掉；而被抽离的电解液则是汇聚在废液缸9里，最后报废处理，造成电解液损失，增加了化成过程的成本。
对上述实施例和对比例中的电池进行电解液失液量的检测，具体结果如下表1所示。
其中，具体测试方法包括：
对280Ah方壳三元锂离子电池进行化成，电池数量为100PCS；记录化成前后电池的重量，计算出电池的电解液失液量。
并取2PCS进行满充拆解，确认电池负极界面情况。
化成的方法包括：环境温度设置为45℃，真空度为-40KPa，以28Ah的恒流将电池充电至3.4V，静置10min；真空度为-80kPa时，再以72Ah的恒流将电池充电至3.85V，然后泄真空，结束化成。
表1实施例和对比例中电池的电解液损耗情况
由上述表1得知：
实施例一和实施例二中的电池的失液量远小于对比例一种电池的失液量，明显降低了电解液的损耗以及化成的成本，即，本申请通过储液装置和负压装置6的配合设置，快速排出电池化成产生的气体，利于电池形成稳定的SEI膜，保证电池性能，且抽出的电解液可以保存在储液装置中，避免电解液阻塞支管路2，保证排气效率，化成结束后，储液装置内的电解液可以回流至电池内，实现化成工序中电解液的低损耗，避免增加电池的制造成本；进一步地，从电池的满充界面情况来看，本申请中的负压化成装置在降低电解液损耗的同时，对电池性能无恶化影响，适合推广应用。
以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种负压化成装置，其特征在于，所述负压化成装置包括储液装置和负压装置，所述储液装置通过管路连接所述负压装置；
所述储液装置的底部设置有出液管，所述出液管靠近所述储液装置的一端设置有第一控制件，且所述出液管的出口端用于连接至电池的注液口内；
所述出液管上或所述电池的注液口处设置有支管路，所述支管路的出口端回流连接至所述储液装置内，且所述支管路上设置有第二控制件。
2.根据权利要求1所述的负压化成装置，其特征在于，所述负压化成装置还包括连接至所述负压装置的出口端的尾气处理装置。
3.根据权利要求1所述的负压化成装置，其特征在于，所述储液装置为储液杯。
4.根据权利要求3所述的负压化成装置，其特征在于，所述储液杯的底部为锥形结构，所述锥形结构包括大直径端和小直径端，所述小直径端的出口处设置有所述出液管；
且所述支管路的出口端回流连接至所述锥形结构的上方。
5.根据权利要求4所述的负压化成装置，其特征在于，所述锥形结构的内表面光滑。
6.根据权利要求4或5所述的负压化成装置，其特征在于，所述锥形结构和水平面的夹角为45～80°。
7.根据权利要求1-5任一项所述的负压化成装置，其特征在于，所述第一控制件为回流阀，所述第一控制件用于控制所述储液装置内的液体回流至电池内。
8.根据权利要求1-5任一项所述的负压化成装置，其特征在于，所述第二控制件为抽气阀，所述第二控制件用于控制抽取电池内的气体至所述储液装置内。
9.根据权利要求1所述的负压化成装置，其特征在于，所述出液管的出口端设置有压件，所述压件用于连接电池的注液口，且压紧密封所述出液管和注液口的连接处。
10.根据权利要求9所述的负压化成装置，其特征在于，所述压件为胶嘴，所述胶嘴扣合连接所述出液管的出口端。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114709373A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-07-05 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 电池极片的sei膜制备及补锂方法、及其系统 |
| CN118231977A (zh) * | 2024-03-27 | 2024-06-21 | 中固时代(北京)新能源科技有限公司 | 电池的注液结构及注液方法 |
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2023
- 2023-06-30 CN CN202321701846.9U patent/CN220306311U/zh active Active
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| CN114709373B (zh) * | 2022-04-25 | 2024-06-04 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 电池极片的sei膜制备及补锂方法、及其系统 |
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