CN221080303U - 注液装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种注液装置，该注液装置用于向电芯内部注入电解液，所述电芯包括顶盖组件以及设置于所述顶盖组件上的注液孔，所述顶盖组件还包括用于覆盖所述注液孔的密封元件，所述注液装置包括压杆，所述压杆配置为能够朝向靠近所述电芯的方向移动；注射机构，所述注射机构的一端连接在压杆上，所述注射机构的另一端设置有按压部，所述按压部配置为能够插入至所述注液孔的内部，并且所述按压部可用于驱动所述密封元件，使得所述密封元件与所述注液孔错开。

Description

注液装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种注液装置。

背景技术

电池包包括多个电芯，电芯包括壳体、顶盖组件、负极、正极、隔膜以及电解液，在顶盖组件上设置有注液孔，注液装置通过该注液孔向电芯的内部注入电解液，完成注液后，注液孔通过密封垫片以及密封胶粒进行密封，而电芯中的电解液通常需要分多次注液或者某些电池包配置为电解液是可补充的，相关技术中，移除用于封闭注液孔的密封垫片和密封胶粒往往操作复杂，尤其是密封胶粒需要借助于专门的工具才能取出且操作难度高，从而导致电芯的二次注液困难的问题。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种注液装置，可以改善电池包二次注液困难的技术问题。

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种注液装置，用于向电芯内部注入电解液，所述电芯包括顶盖组件以及设置于所述顶盖组件上的注液孔，所述顶盖组件还包括用于覆盖所述注液孔的密封元件，所述注液装置包括：

压杆，所述压杆配置为能够朝向靠近所述电芯的方向移动；

注射机构，所述注射机构的一端连接在压杆上，所述注射机构的另一端设置有按压部，所述按压部配置为能够插入至所述注液孔的内部，并且所述按压部可用于驱动所述密封元件，使得所述密封元件与所述注液孔错开。

在一实施例中，所述注射机构包括套筒以及可相对于所述套筒移动的活塞，所述活塞的一部分位于所述套筒的内部，所述活塞的另外一部分位于所述套筒的外部。

在一实施例中，所述活塞包括基座，所述基座设置于所述套筒的外部，所述基座配置为所述按压部。

在一实施例中，所述基座的底端设置有凹槽，所述凹槽用于收容所述密封元件的一部分。

在一实施例中，所述注射机构包括基座以及连接于所述基座的一端的筒状部，所述筒状部自所述套筒的内部延伸至所述套筒的外部，所述基座的外径大于所述筒状部的外径。

在一实施例中，所述套筒设置有第一腔，所述筒状部设置有第二腔，所述筒状部还设置有多个导液孔，所述多个导液孔用于连通所述第一腔和所述第二腔。

在一实施例中，所述多个导液孔沿所述筒状部的周向间隔分布，所述多个导液孔用于引导电解液沿所述筒状部的周向注入所述电芯的内部。

在一实施例中，所述活塞包括基座以及连接于所述基座的一端的柱状部，所述柱状部自所述套筒的内部延伸至所述套筒的外部。

在一实施例中，所述注射机构包括感应装置，所述感应装置用于监测所述注射机构的注射速率。

本实用新型的实施例的有益效果：

在本实用新型的实施例中，通过在注液装置的注射机构的端部设置按压部，将注射机构的按压部插入至电芯的注液孔中并通过按压部按压顶盖组件上的密封元件就可以实现密封元件与注液孔错开，即通过按压注射机构一个简单的步骤就可以打开注液孔并向电芯的内部注入电解液，操作简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的实施例提供的顶盖组件的立体图；

图2是本实用新型的实施例提供的顶盖组件的剖面图；

图3是图2的局部放大图；

图4是本实用新型的实施例提供的密封元件的立体图；

图5是本实用新型的实施例提供的注液装置的立体结构示意图；

图6是本实用新型的一实施例提供的注射机构的立体图；

图7是本实用新型的一实施例提供的密封元件处于第一位置的顶盖组件的剖面图；

图8是图7的局部放大图；

图9是本实用新型的一个实施例提供的密封元件处于第二位置的顶盖组件的剖面图；

图10是图9的局部放大图；

图11是本实用新型的又一个实施例提供的注射机构的立体图；

图12是本实用新型的又一个实施例提供的密封元件处于第一位置的顶盖组件的剖面图；

图13是图12的局部放大图；

附图标号：

100、电芯；10、顶盖组件；11、上塑胶件；12、盖板；121、外表面；122、内表面；13、绝缘座；14、注液孔；141、第一部分；142、第二部分；143、台阶面；15、密封元件；151、主体部；152、凸台部；153、第一接触面；16、弹性机构；

200、注液装置；20、注射机构；21、套筒；211、第一腔；212、底壁；213、开口；22、按压部；23、活塞；231、基座；232、底端面；233、第二接触面；234、凹槽；235、筒状部；2351、第二腔；2352、导液孔；236、柱状部；50、底座；51、支撑架；52、顶架；53、气缸；54、压杆；55、真空系统。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。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”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

本实用新型的一实施例提供一种电池包，电池包可适用的用电设备包括手机、便携式设备、笔记本电脑、电动自行车、电动汽车、电动轮船、电动玩具、电动工具等。

电池包包括箱体，在箱体的内部呈矩阵排布有上述实施例提供的多个电芯，多个电芯之间可以设置为串联，或者多个电芯之间可以设置为并联，或者多个电芯之间可以设置为串联和并联的混合连接，以使得电池包具有适合于用电设备使用的容量和功率。

本实用新型的一实施例提供一种电芯，该电芯包括外壳、正极极片、负极极片、分隔膜以及电解液。

正极极片和负极极片是电芯的主要化学反应部分，正极极片的电化学活性物质通常包含含锂元素的化合物，负极极片则通常包含碳材料或者金属材料。

分隔膜是电芯中位于正极极片和负极极片之间的隔离层，使得正极极片和负极极片之间不直接接触，防止短路的发生，分隔膜通常配置为经特殊成型的高分子薄膜。

电解液通常是一种能传导离子的溶液，用于提供正负离子的运动，促进电芯的化学反应。

上述正极极片、负极极片、分隔膜以及电解液共同构成电芯的卷芯组件。

根据电解液的不同，电芯包括锂离子电池、锂硫电池、纳锂离子电池、钠离子电池或者镁离子电池等。根据电芯中的电解液是否可补充，电芯包括但不限于锂离子二次电池、锂离子一次电池。

外壳通常由壳体和顶盖组件构成，其中壳体由具有一定机械强度和耐腐蚀性能的金属材料制成，适合的金属材料包括镍或者钢，壳体用于固定和保护电芯的内部的正负极、分隔膜以及电解液不受外界物理损害。壳体可以卷绕成圆柱体状或者壳体可以配置为方块状。

顶盖组件设置于壳体的顶部敞口端，顶盖组件用于密封电芯的敞口端并提供电芯的正极的接触点或者是电芯的正极和负极的接触点。

参考图1、图2以及图3所示，在本实用新型的一实施例中提供一种电芯100的顶盖组件10的结构，以方形的电芯为例进行说明，如图1所示为该顶盖组件10的立体图，如图2所示为该顶盖组件10的剖面图。

顶盖组件10包括由上至下依次叠置的上塑胶件11、盖板12和绝缘座13。

盖板12是顶盖组件10的主要支撑件，盖板12用于覆盖壳体的顶端敞口以及承载其他部件。盖板12采用具有良好的导电性能和机械强度的金属材料制备而成，适合制备盖板12的金属材料包括镍、铜合金等。

盖板12包括相对设置的外表面121和内表面122，上塑胶件11固定于盖板12的外表面121上，绝缘座13固定于盖板12的内表面122上。

在上述盖板12上还设置有注液孔14，该注液孔14用于供注液装置200向电芯100的内部补充电解液，上塑胶件11固定于盖板12的一侧，注液孔14设置于盖板12的另一侧。

顶盖组件10还包括密封元件15以及弹性机构16，该密封元件15用于密封注液孔14的一部分，弹性机构16的一端连接于密封元件15，其中密封元件15配置为可相对于盖板12在第一位置和第二位置之间沿第一方向进行移动，当密封元件15处于第一位置时，密封元件15能够密封注液孔14，电芯100处于封闭状态，注液装置200无法通过注液孔14向电芯100的内部补充电解液。当密封元件15处于第二位置时，密封元件15与注液孔14相错开，注液装置200可通过注液孔14向电芯100的内部补充电解液。

密封元件15采用柔性的硅胶材料或者弹性塑胶材料制备而成，使得密封元件15配置为是容易插入至注液孔14的内部。

参考图4所示，密封元件15大致呈圆台状，密封元件15包括外径较大的主体部151和外径较小的凸台部152，其中主体部151与盖板的内表面122相抵接，凸台部152插入至注液孔14的内部，有助于密封元件15对注液孔14形成稳定的密封作用。

弹性机构16连接在主体部151上，弹性机构16可以设置为弹簧，或者弹性机构16也可以设置为灯笼状的弹性件。当密封元件15处于第一位置时，弹性机构16处于松弛状态，对密封元件的凸台部152施加作用力，密封元件15可沿第一方向移动进而沿第一方向压缩弹性机构16，当密封元件15处于第二位置时，弹性机构16处于压缩状态，弹性机构16可驱动密封元件15沿着与第一方向相反的方向移动至第一位置，并密封注液孔14。

在本实用新型的一实施例中通过对注液装置200的注射机构20的结构进行优化，使得注射机构20插入至注液孔14后能够驱动密封元件15由第一位置移动至第二位置，从而将注液孔14完全打开，即通过按压注液装置的注射机构20即可打开注液孔14并通过注液孔14向电芯100的内部注入电解液，操作简单方便，有效提升注液效率。

参考图5所示，在本实用新型提供的一个具体实施中，该注液装置200包括底座50、支撑架51和顶架52，其中支撑架51的一端固定在底座50上，支撑架51的另一端固定在顶架52上，支撑架51与底座50之间设置为垂直连接，支撑架51与顶架52之间设置为垂直连接。

需要注入电解液的电芯100固定于底座50上，在底座50上可设置有多个固定槽，每个固定槽可用于固定一个电芯100。

注液装置200还包括气缸53，气缸53吊装在顶架52上。气缸53的一端连接有压杆54，压杆54背离气缸53的一端连接有注射机构20。

注液装置200还包括真空系统55，真空系统55连接在气缸53上。

当电芯100需要注入电解液时，将电芯100固定于底座50上，开启真空系统55，气缸53开始工作，连接在气缸53上的压杆54朝向靠近电芯100的方向移动，注射机构20配置为朝向注液孔14的方向移动。

该注射机构20的一端连接在压杆54上，注射机构20的另一端设置有按压部22，当压杆54朝向靠近电芯100的方向移动时，按压部22至配置为可插入至注液孔14的内部并且该按压部22还可用于驱动密封元件15沿第一方向移动进而使得密封元件15与注液孔14相错开。

注射机构20包括套筒21，套筒21具有中空的第一腔211，套筒21的顶端配置为敞口端，套筒21的底端设置有底壁212，在套筒的底壁212上设置有开口213，电解液可通过敞口端注入第一腔211之中，并通过开口213流出。

注射机构20还包括活塞23，活塞23的一部分在套筒21的内部延伸，活塞23的另外一部分通过开口213延伸至套筒21的外部，活塞23可相对于套筒21进行移动。

活塞23还包括基座231，基座231设置于套筒21的外部，基座231配置为注射机构20的按压部22。

基座231的外径小于套筒21的外径，其中套筒21的外径大于注液孔14的最小外径，而基座231的外径小于注液孔14的最小外径，因而基座231可穿过注液孔14，而套筒21只能部分进入注液孔14之中，或者套筒21只能抵接于注液孔14的一端。

其中基座231的底端面232用于与密封元件15的顶端面之间形成稳定的接触，因而基座的底端面232与密封元件15的顶端面之间具有基本相适配的轮廓形状，参考图3和图5所示，密封元件15的顶端设置有第一接触面153，基座231的底端设置有第二接触面233，其中第一接触面153均配置为圆形的平面，其中第一接触面153设置于密封元件的凸台部152上，第二接触面233设置于基座231的凹槽234内，凸台部152的至少一部分可收容于凹槽234内，有利于基座231与密封元件15之间形成稳定的接触。

进一步参考图6至图10所示，在本实用新型提供的一个实施例中，活塞23还包括连接在基座231的一端的筒状部235，该筒状部235的外径小于基座231的外径，并且该筒状部235的外径还小于开口213的内径，筒状部235可通过开口213并沿套筒21的轴向移动。筒状部235和基座231可一体成型设置，或者基座231也可通过卡扣连接或者是螺纹连接的方式固定在筒状部235的一端。

进一步地，注液孔14设置为阶梯孔，具体地，注液孔14包括相连接的第一部分141和第二部分142，其中第一部分141的内径大于第二部分142的内径，第一部分141和第二部分142之间形成有台阶面143，密封元件的凸台部152插入至第二部分142中，其中第一部分141与电芯100的外部相连通，第二部分142与电芯100的内部相连通，凸台部152用于密封第二部分142及其敞口端。

套筒21的外径小于第一部分141的内径，而套筒21的外径大于第二部分142的内径，使得套筒21的底端面与台阶面143之间形成抵接。

筒状部235的外径小于第二部分142的内径，因而筒状部235可穿过注液孔14进入电芯100的内部。

该套筒21设置有第一腔211，筒状部235设置有第二腔2351，筒状部235的至少一部分设置于第一腔211的内部之中，在筒状部235上还设置有多个导液孔2352，该多个导液孔2352沿筒状部235的周向间隔均匀布置，当筒状部235位于第一腔211的内部之中，第一腔211内部储存的电解液可通过多个导液孔2352进入第二腔2351之中，进一步地，当筒状部235的一部分通过注液孔14进入电芯100的内部之中，电解液通过多个导液孔2352进入电芯100的内部。其中多个导液孔2352沿筒状部235的周向间隔布置，因而电解液沿着筒状部235的周向进入电芯100的内部。

相对于相关技术中，电解液通过单个注液孔14注入电芯100的内部，电解液通过单个注液孔14所形成的流体冲击力较大会对电芯100内部的卷芯组件形成冲击损坏，而电解液通过多个导液孔2352沿筒状部235的周向进入电芯100的内部会极大减小电解液在流入电芯100的内部对卷芯组件形成的冲击损坏，有效保护电芯内部的卷芯组件。

参考图7和图8所示，当密封元件15处于第一位置时，压杆54推动注射机构20朝向靠近电芯100的方向移动，直至注射机构20进入注液孔14的内部，进一步地，套筒21的底端面抵接于注液孔14内部的台阶面143之上，活塞23进一步进入注液孔的第二部分142的内部，位于活塞23的底部的基座231与密封元件的凸台部152之间相接触，活塞23进一步被按压，活塞23推动密封元件15向下移动，使得密封元件15进一步推动弹性机构16向下移动进而压缩弹性机构16直至密封元件15移动至第二位置。

参考图9和图10所示，当密封元件15处于第二位置之时，弹性机构16处于压缩状态，密封元件15与注液孔14完全错开，活塞23的一部分进入电芯100的内部之中，一部分的电解液可通过开口213沿着筒状部235的外壁流入电芯100的内部之中，一部分的电解液可通过多个导液孔2352进入第二腔2351之中，进入第二腔2351之中的电解液进一步通过多个导液孔2352流入电芯100的内部之中。

当完成注液操作之后，将注射机构20自注液孔14的内部移除，密封元件15受到弹性机构16的弹性驱动力进而向上移动，直至密封元件15密封注液孔14。

进一步参考图11至图13所示，在本实用新型提供的又一个实施例中，注射机构20包括套筒21和可相对于该套筒21移动的活塞23，与上述实施例所不同的是，活塞23包括基座231和连接在基座231的一端的柱状部236，其中柱状部236的一部分设置于套筒21的内部，柱状部236的另外一部分延伸至套筒21的外部。柱状部236和基座231可一体成型设置，或者基座231也可通过卡扣连接或者是螺纹连接的方式固定在柱状部236的一端。

其中，基座231的外径大于柱状部236的外径，基座231配置为注射机构20的按压部22。

与上述实施例不同的是，当密封元件15处于第二位置之时，电解液只能通过开口213沿着柱状部236的外壁流入电芯100的内部之中。

进一步地，注射机构20还设置有感应装置，该感应装置用于监测注射机构20的注射速率，控制注射机构20在注射时间达到T后停止注射，其中注射时间T＝电芯所需要注射的电解液的容量/注射机构的注射速率。通过控制注射机构的注射时间，从而精准控制注射的电解液的容量，以免注入的电解液超过电芯所能够储存的容量，进而造成电芯的容量不准，影响电芯的使用。

在本实用新型的一实施例中，还提供一种电芯的注液方法，该电芯包括顶盖组件10，电芯100使用上述注液装置200向电芯100的内部注入电解液，该注液方法包括：

将注液装置200的注射机构20插入注液孔14，并使得注射机构20抵接于密封元件15的一端；

按压注射机构20，密封元件15自第一位置移动至第二位置，注液孔14打开，注射机构20将电解液通过注液孔14注入电芯的内部；

停止注射，将注射机构20移除出注液孔14，密封元件15在弹性机构16的驱动下自第二位置移动至第一位置，注液孔14封闭。

进一步地，注射机构20还设置有感应装置，该感应装置用于监测注射机构20的注射速率，控制注射机构20在注射时间达到T后停止注射，其中注射时间T＝电芯所需要注射的电解液的容量/注射机构的注射速率。通过控制注射机构的注射时间，从而精准控制注射的电解液的容量，以免注入的电解液超过电芯所能够储存的容量，进而造成电芯的容量不准，影响电芯的使用。

注射机构20包括套筒21和以及可相对于套筒21移动的活塞23，按压注射机构20，密封元件15自第一位置移动至第二位置之前，套筒21抵接在顶盖组件10上，活塞23通过注液孔14进入电芯的内部，套筒21与活塞23之间形成设置有电解液体的出口，电解液通过该出口进入注液孔14的内部，并通过注液孔14流入电芯的内部，可有效提升电解液的导入效率。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种注液装置，用于向电芯内部注入电解液，所述电芯包括顶盖组件以及设置于所述顶盖组件上的注液孔，所述顶盖组件还包括用于覆盖所述注液孔的密封元件，其特征在于，所述注液装置包括：

压杆，所述压杆配置为能够朝向靠近所述电芯的方向移动；

注射机构，所述注射机构的一端连接在压杆上，所述注射机构的另一端设置有按压部，所述按压部配置为能够插入至所述注液孔的内部，并且所述按压部可用于驱动所述密封元件，使得所述密封元件与所述注液孔错开。

2.根据权利要求1所述的注液装置，其特征在于，所述注射机构包括套筒以及可相对于所述套筒移动的活塞，所述活塞的一部分位于所述套筒的内部，所述活塞的另外一部分位于所述套筒的外部。

3.根据权利要求2所述的注液装置，其特征在于，所述活塞包括基座，所述基座设置于所述套筒的外部，所述基座配置为所述按压部。

4.根据权利要求3所述的注液装置，其特征在于，所述基座的底端设置有凹槽，所述凹槽用于收容所述密封元件的一部分。

5.根据权利要求2所述的注液装置，其特征在于，所述注射机构包括基座以及连接于所述基座的一端的筒状部，所述筒状部自所述套筒的内部延伸至所述套筒的外部。

6.根据权利要求5所述的注液装置，其特征在于，所述基座的外径大于所述筒状部的外径。

7.根据权利要求5所述的注液装置，其特征在于，所述套筒设置有第一腔，所述筒状部设置有第二腔，所述筒状部还设置有多个导液孔，所述多个导液孔用于连通所述第一腔和所述第二腔。

8.根据权利要求7所述的注液装置，其特征在于，所述多个导液孔沿所述筒状部的周向间隔分布，所述多个导液孔用于引导电解液沿所述筒状部的周向注入所述电芯的内部。

9.根据权利要求2所述的注液装置，其特征在于，所述活塞包括基座以及连接于所述基座的一端的柱状部，所述柱状部自所述套筒的内部延伸至所述套筒的外部。

10.根据权利要求1-9任一项所述的注液装置，其特征在于，所述注射机构包括感应装置，所述感应装置用于监测所述注射机构的注射速率。