電池注液機的製作方法

2024-04-13 19:45:05

1.本實用新型涉及電池注液機，具體而言，涉及一種帶有連通器的多工位電池注液機。


背景技術：

2.近年來，隨著動力、儲能、智能穿戴等領域的飛速發展，對新能源儲能技術提出了越來越高的要求。由於鋰電池具有電池能量密度大、輸出電壓高、自放電小，循環性能優越、使用壽命長等明顯優點，因此鋰電池是目前移動智能終端、便攜電腦等現代數碼產品中應用最廣泛的電池之一。隨著電動汽車的興起，鋰電池也被認為是電動汽車的理想電池。鋰電池通常包括以下幾個組成部分：能夠嵌入和脫嵌鋰離子的正負極，正負極之間具有電子絕緣與離子傳輸功能的隔膜，具有鋰離子傳導作用的電解液以及集流體、極耳、殼體等附件。鋰電池在組裝封口完成之前需要對其進行注液操作，其目的為使極片上的活性物質及隔離膜完全浸潤，為充電、放電過程的鋰離子運動提供必要的通道。隨著電池能量密度提高，活性材料之間的孔隙減少，電池注液難度增加。
3.通常情況下，鋰電池注液機使用半自動和全自動注液方式來實現電池的注液，但是這些注液機都不完善，存在同時注液多隻電池時注液量不穩定和電解液儲存裝置電解液用完後沒有提示進而造成無操作等缺陷，難以提高自動注液機的效率和注液量的穩定性。當前的電池注液機主要採用非透明的腔體，導致無法準確且快速地確定注液工藝參數，尤其對於等壓注液型的電池注液機來說難以觀察到其注液杯內的液面變化，使得注液工藝驗證過程的成本以及所需的驗證時間大大增加。
4.cn214428754u涉及一種方形鋰電池可視化注液裝置，其包括安裝於支撐架上的儲液罐以及鋰電池注液杯。鋰電池注液杯上設有刻度尺，方便觀察液量的變化。然而，其設計只適用於單工位注液機。對於多工位注液機來說，用一個腔體來為所有注液杯提供可控的壓力環境是更合理的設計，在此情況下，如果包圍注液杯的腔體是不透明的，那麼注液杯上的刻度就沒有意義了。它沒有公開一種包圍注液杯的透明腔體。換句話說，其注液杯上設有刻度的設計並沒有解決多工位電池注液機不透明腔體所帶來的不便於觀察注液杯液面的問題。
5.cn212380532u涉及一種用於鋰電池加工用自動注液機。其注液管使用位於內部的電子液位計來測量液位。然而，此設計無法讓使用者直觀地看到液面，並且需要增加電子器件來測量液位，成本相對較高。
6.cn201387907y涉及一種能夠保證注液量穩定的鋰電池注液機自動上液裝置。其儲液罐側壁設置與儲液罐側壁連通的u形聯接管，u形聯接管中部設置液面傳感器，根據連通器原理來感應電解液的液位。雖然此設計利用了連通器原理來測量液位，但是其液面傳感器所測量的是儲液罐的液位，儲液罐位於注液泵的上遊，而注液杯位於注液泵的下遊。它所解決的是關於儲液罐液位的問題，並沒有解決不便於觀察注液杯液面的問題。
7.相應地，本領域需要一種改進的電池注液機來解決多工位電池注液機不透明腔體
所帶來的不便於觀察注液杯液面的問題。


技術實現要素：

8.本實用新型的目的在於提供一種高效、準確且低成本的電池注液機。
9.本實用新型通過提供一種帶有連通器的多工位電池注液機來解決前述技術問題。此外，本實用新型還可以解決或者緩解現有技術中存在的其它技術問題。
10.具體而言，本實用新型提供了一種電池注液機，其中，所述電池注液機包括注液杯和腔體，所述注液杯用於接收注入的電解液和向電池中注入電解液，所述腔體用於容納所述電池和至少部分地容納所述注液杯，所述電池注液機具有多個工位，所述電池注液機的每個工位設有注液杯，所述電池注液機的至少一個工位設有連通器，所述連通器連通對應的注液杯的下部和所述腔體，所述對應的注液杯的上部是敞口的且與所述腔體直接連通，所述連通器的與所述注液杯相連接的連接部分在水平高度上低於所述連通器的與所述腔體相連接的連接部分，所述連通器在兩個連接部分之間的至少一部分位於所述腔體的外側且為透明的。
11.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述連通器連通對應的注液杯的底部和所述腔體。
12.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述腔體分為上腔體和下腔體，所述上腔體用於至少部分地容納注液杯，所述下腔體用於容納電池，所述連通器連通對應的注液杯的下部和所述上腔體。
13.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述注液杯分為位於上部的一級注液杯和位於下部的二級注液杯，所述一級注液杯用於接收注入的電解液和向所述二級注液杯中注入電解液，所述二級注液杯用於接收來自所述一級注液杯的電解液和向電池中注入電解液，所述電池注液機的每個工位設有一個一級注液杯和一個二級注液杯，所述二級注液杯的上部是敞口的且與所述腔體直接連通，所述連通器連通所述二級注液杯的下部和所述腔體。
14.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述連通器在兩個連接部分之間的所述至少一部分具有刻度，以用於顯示與電解液的液面高度相關的數據。
15.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述電池注液機還包括相機，所述相機記錄所述連通器在兩個連接部分之間的所述至少一部分的圖像。
16.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述連通器為u形單通路連通器。
17.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述連通器至少部分地由特氟龍材料製成。
18.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述電池注液機僅一個工位設有連通器。
19.可選地，根據本實用新型的一種實施方式，所述電池注液機還包括：電解液儲器與注液泵；其中，所述電解液儲器用於為電池注液過程儲存電解液，所述注液泵用於從所述電解液儲器向所述注液杯中輸送電解液。
20.所提供的電池注液機的有益之處包括：該電池注液機具有多個工位，可以兼容實驗和小批量生產；該電池注液機包括透明連通器，此連通器結構允許使用者直觀地看到電
解液的液面，使實驗過程中數據的記錄更加便捷；該電池注液機結構簡單、成本低、易於保證注液系統的穩定；該電池注液機可以測定電芯層級的吸收電解液能力，為電池設計及工藝優化提供有力的數據支持。
附圖說明
21.參考附圖，本實用新型的上述以及其它的特徵將變得明顯，在附圖中：
22.圖1示出了根據本實用新型的電池注液機的示意圖；
23.圖2示出了根據本實用新型的電池注液機的局部剖面圖。
24.在附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的部件或結構。
25.部件列表
26.100 電解液儲器
27.200 注液泵
28.300 注液針
29.400 一級注液杯
30.410 上腔體
31.500 電池
32.510 下腔體
33.420 一級注液杯中的杆
34.430 二級注液杯
35.440 連通器
36.450 內杆。
具體實施方式
37.容易理解，根據本實用新型的技術方案，在不變更本實用新型實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的多種結構方式以及實現方式。因此，以下具體實施方式以及附圖僅是對本實用新型的技術方案的示例性說明，而不應當視為本實用新型的全部或視為對本實用新型技術方案的限定或限制。
38.在本說明書中提到或者可能提到的上、下、頂部、底部等方位用語是相對於各附圖中所示的構造進行定義的，它們是相對的概念，因此有可能會根據其所處不同位置、不同使用狀態而進行相應地變化。所以，也不應當將這些或者其它的方位用語解釋為限制性用語。
39.此外，用語「一級」、「二級」等或者類似表述僅用於描述和區分的目的，而不能理解為指示或者暗示相應部件的相對重要性。
40.如本文中所使用的那樣，用語「連接」應做廣義理解，除非另有明確的規定和限定。例如，「連接」可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或者一體地連接；它可以是直接地相連，也可以通過中間媒介間接地相連。
41.如本文中所使用的那樣，用語「透明」應理解為所述物體使用的材料允許大部分的可見光穿過。因此，使用者或相機一般能夠通過透明的物體清楚地觀察到被該物體遮擋的圖像。
42.如本文中所使用的那樣，用語「自動」應理解為無需一直由人操作，而是可以至少
在一段時間內由機械、電氣等裝置進行操作。本文中所使用的用語「自動」包括了一般意義上的「半自動」和「全自動」。
43.如本文中所使用的那樣，由用語「大約」、「大致」、「基本上」等所修飾的量不限於所指定的精確量，而是可以在所指定的精確量的例如10%誤差內。
44.參考圖1，其示出了根據本實用新型的電池注液機的示意圖。該電池注液機具有多個工位，可以通過軟體控制來實現單工位的注液實驗以及多工位的小批量生產，從而兼容實驗和小批量生產。
45.如圖1所示，電池注液機包括注液杯和腔體。注液杯用於經由注液針300接收注入的電解液和向電池500中注入電解液。
46.電池注液機還可包括電解液儲器100與注液泵200。電解液儲器100用於為電池注液過程儲存電解液。注液泵200用於從電解液儲器100向注液杯中輸送電解液。
47.參考圖2，其示出了根據本實用新型的電池注液機的局部剖面圖。如圖2所示，注液杯可分為位於上部的一級注液杯400和位於下部的二級注液杯430。一級注液杯400用於接收注入的電解液和向二級注液杯430中注入電解液。二級注液杯430用於接收來自一級注液杯400的電解液和向電池500中注入電解液。該電池注液機的每個工位可設有一個一級注液杯400和一個二級注液杯430。二級注液杯430的上部是敞口的且與腔體直接連通，以允許在注液過程中通過腔體對電池加壓以及允許進行抽真空的呼吸式注液。而且，此類布置保證了在注液過程中連通器和對應的注液杯處於相等的氣壓下，使得連通器中電解液的液面與對應的注液杯中電解液的液面保持基本上相同的水平高度。
48.另外，腔體可分為上腔體410和下腔體510。上腔體410用於至少部分地容納注液杯400、430，下腔體510用於容納電池500。
49.該電池注液機的至少一個工位設有連通器440。優選地，該電池注液機可以僅一個工位設有連通器。設有連通器的工位可以被稱為實驗工位。換句話說，該電池注液機可以僅具有一個實驗工位。連通器440可以連通對應的注液杯的下部和腔體，特別地，連通器440可以連通對應的注液杯的底部和腔體。具體來說，連通器440可以連通二級注液杯430的下部和上腔體410，特別地，連通器440可以連通二級注液杯430的底部和上腔體410。
50.值得注意的是，連通器的與二級注液杯相連接的連接部分在水平高度上應當低於連通器的與腔體相連接的連接部分，該連通器在兩個連接部分之間的至少一部分位於腔體的外側且為透明的。這樣，使用者可以通過連通器直觀地看到注液過程中電解液的液面變化，從而更加方便、快捷地了解到在整個注液過程中電池對電解液的吸收情況。另外，連通器可以具有刻度，以顯示與電解液的液面高度相關的數據，從而為注液工藝參數的設定以及電池對電解液吸收速率的測量提供準確的數據支撐。
51.連通器可以與注液杯或腔體一體成型，也可以通過密封裝置來與注液杯或腔體固定地連接或可拆卸地連接。
52.連通器可以至少部分地具有基本上圓形的橫截面。在此情況下，連通器的直徑可以在0.5 mm至15 mm的範圍內。優選地，連通器的直徑可以在1 mm至10 mm的範圍內。更優選地，連通器的直徑可以在3 mm至7 mm的範圍內。還更優選地，連通器的直徑可以在4 mm至6 mm的範圍內。連通器的直徑可以大約為1 mm、1.5 mm、2 mm、2.5 mm、3 mm、3.5 mm、4 mm、4.5 mm、5 mm、5.5 mm、6 mm、6.5 mm、7 mm、7.5 mm、8 mm、8.5 mm、9 mm、9.5 mm、10 mm。通常希望
連通器的直徑較細，以允許減少所需電解液的用量。
53.下面簡單地介紹本實用新型的電池注液機的注液過程。如圖1所示，將待注液的電池500放入下腔體510中，將下腔體510移到上腔體410正下方，然後上下兩腔體閉合。通過注液泵200將電解液儲器100中的電解液定量地注入一級注液杯400中，其中注液針300可以進行移動，以完成多個注液杯的定量注液，實現設備的低成本化。接著，使一級注液杯400中的杆420下降，以保證電解液可緩存於一級注液杯400中。同時，在杆420內部的內杆450上升，使電池500通過二級注液杯430與上腔體410連通，對腔體進行抽真空，真空值可以依據實驗進行設定。在腔體的真空值達到設定值之後使內杆450下降，以使電池500內部維持真空狀態。在一級注液杯400注液結束以及電池內部達到設定的真空值之後，將腔體恢復到一個大氣壓，再將杆420抬起，以保證電解液平緩地流入二級注液杯430中。在電解液轉移結束之後，使杆420下降以確保密封。同時記錄連通器440在液面平穩時的液面高度。在記錄之後將內杆450抬起進行電池注液，注液過程對腔體進行增壓以及抽真空來模擬實際的生產流程。根據液面的變化來確定最佳的注液工藝參數。在注液實驗時可以僅開啟實驗工位。在進行單工位的注液實驗的過程中，可以在注液杯中注入超出需求量的電解液，以保證整個注液過程，始終可以清晰觀察到液面的變化。而且，以上過程可以通過相機進行實時記錄，以便後期的數據整理與分析。
54.在電芯吸液能力的測試過程中，電池500抽真空並且將電解液注入二級注液杯430的基礎上，使腔體保持常壓狀態，抬起內杆450使電解液在電池500內部真空的作用下吸入電池500內部。並且長時間保持腔體常壓狀態，實時記錄連通器440液面變化，其中，液面降低的速率表徵了電芯的電解液吸收能力。
55.本實用新型的電池注液機的腔體提供了類似於量產設備的注液環境，所得到的注液工藝參數可以直接應用於批量生產。
56.本領域技術人員能夠理解的是，本實用新型的注液杯由耐腐蝕的材料製成，例如至少部分地由不鏽鋼或者特氟龍材料製成。本領域技術人員還能夠理解的是，本實用新型的連通器由透明且耐腐蝕的材料製成，例如至少部分地由特氟龍材料製成。雖然連通器在附圖中示為大致u形的，但是它也可以具有任何其它合適的形狀，諸如螺旋形。另外，連通器可以是橫截面基本上圓形的柔性管或剛性管。
57.本領域技術人員能夠理解的是，本實用新型的電池注液機可以是用於為鋰電池注液的自動注液機，但也可適用於鋅錳電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鉛酸蓄電池或者任何其它合適類型的電池的注液過程。本領域技術人員還能夠理解的是，使用本實用新型的電池注液機所注液的電池不局限於圓柱形電池，也可以是方形電池或者具有任何其它合適形狀的電池，也可以為軟包電池。
58.本領域技術人員能夠理解的是，本實用新型的電池注液機具有多個工位，其中工位可以呈直線布置、呈矩陣布置、呈環形布置或者以任何其它合適的方式布置，並且工位的數量可以是奇數個或者偶數個。本領域技術人員還能夠理解的是，本實用新型的電池注液機可以僅具有一個實驗工位，也可以具有多個實驗工位。
59.綜上所述，本實用新型利用了連通器具有等高液面的原理，解決了在電池注液和電解液浸潤吸收過程中的可視化和定量化的問題，允許更加方便、快捷地實現注液工藝參數的驗證，有利於保證實驗結果與批量生產的一致性。
60.應當理解的是，所有以上的優選實施例都是示例性而非限制性的，本領域技術人員在本實用新型的構思下對以上描述的具體實施例做出的各種改型或變型都應在本實用新型的法律保護範圍內。