CN102148349A - 电池自动注液机和电池注液方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池自动注液机和电池注液方法，该注液机包括机架、安装在机架上的前称重装置、注液输送线、抽真空注液装置、卸料装置、后称重装置和控制模块；还包括载具回流机构，所述载具回流机构包括与注液输送线平行设置的载具输送线、布置在注液输送线和载具输送线两端的载具转移装置，所述抽真空注液装置包括注液嘴、带动注液嘴运动的注液嘴驱动件、与注液嘴连通的注液杯、与注液杯连通的注液缓存罐、将注液嘴和电池密封在其内的密封缸。本发明电池输送、注液、抽真空、卸料自动作业，机器设计、工艺布局紧凑；采用真空、高压循环交替注液方式，保证了电池电解液的充分吸收和注液精度。

Description

电池自动注液机和电池注液方法

技术领域

本发明涉及电池制造领域，具体是涉及一种电池自动注液机和电池注液方法。

背景技术

锂离子电池一般包括电池壳体和容纳在电池壳体内的极芯和非水电解液。其制作方法一般是将正极、负极和隔膜制成极芯，将极芯放置在电池壳体内，盖上盖板，盖板上设有注液孔，通过注液装置从该注液孔中将电解液注入到电池壳体。电解液是电池的重要组成部分，因而注液过程是电池生产过程中非常重要的环节。电池中电解液的用量关系到电池容量和循环寿命，电解液不足会造成电池容量和循环寿命的迅速衰减，注液量过多容易引起电池起鼓，造成电池厚度不良，都会影响电池的性能。由于电池产品不断向减少体积、增大能量密度的方向发展，而电池中用于容纳电解液的空间有限，因此必须在有限的空间内盛装尽可能多的电解液，以提高电池容量和循环寿命。

目前市场上用于制造这类大容量电池的注液设备都不能实现自动化生产，现有的电池注液生产线，一般过程为：用电子秤对电池进行称重，由人工将其重量值写在电池外壳上，再将每个电池插上注液杯，进行手动注液，再将其推入真空箱内抽真空，以便电解液能够更好的渗入到电池。待抽完真空之后，再手工将其从真空箱拿出来取掉注液杯进行称重，将其重量与之注液前相比，对注液重量不足的电池进行人工补液。由于在其生产过程涉及的工序繁杂，而且精确度要求高，因此在生产中不仅需要较多的人力，而且由于人员技术水平的不同等原因往往会造成生产出的电池参差不齐。同时在抽真空时容易损坏电池，这不仅影响生产的效率，同时也影响着产品的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种电池自动注液机，提高电池注液生产效率。

本发明还提出一种电池注液方法。

本发明的技术问题是通过以下技术方案予以解决的。

这种电池自动注液机包括机架、安装在机架上的前称重装置、注液输送线、抽真空注液装置、卸料装置、后称重装置和控制模块；所述前称重装置用于称量未注液电池重量，所述后称量装置用于称量已注液电池重量，所述控制模块用于存储并比较未注液电池重量值和已注液电池重量值；还包括载具回流机构，所述载具回流机构包括与注液输送线反向运动的载具输送线、布置在注液输送线和载具输送线两端的载具转移装置，所述抽真空注液装置包括注液嘴、带动注液嘴运动的注液嘴驱动件、与注液嘴连通的注液杯、与注液杯连通的注液缓存罐、将注液嘴和电池密封在其内的密封缸。

所述抽真空注液装置还包括设置在注液缓存罐和注液杯之间的下压气缸。

所述载具转移装置包括分别位于注液输送线前端和后端的第一提升装置和第二提升装置、分别位于载具输送线前端和后端的第三提升装置和第四提升装置、位于第一提升装置和第四提升装置之间的前过渡辊装置、位于第二提升装置和第三提升装置之间的后过渡辊装置。

还包括卸料输送线；所述卸料装置设有机械手，所述机械手的移动范围至少包括从注液输送线的某一段到后称量装置的距离、以及从注液输送线的某一段到卸料输送线的某一段的距离。

还包括将载具顶起并脱离注液输送线的载具定位顶升装置。

所述载具定位顶升装置包括位于注液输送线行程内的挡料气缸、位于注液输送线下方的注液提升气缸。

这种电池注液方法包括以下步骤：a)将未注液的电池放在前称重装置上称重，并将未注液电池重量值存储在控制模块中；b)将未注液电池放置在载具中，将载具放置在注液输送线上；c)将放置有电池的载具密封形成内含电池的密封缸，先对密封缸抽真空，再对电池注液；然后释放密封缸内真空；然后对密封缸内通入高压气体；然后释放高压气体；d)卸料装置将注液后的电池从载具上取下，放置在后称重装置上称重，并将已注液电池重量值存储在控制模块中；控制模块比较未注液电池重量值和已注液电池重量值；e)载具转移装置将载具从注液输送线转移至载具输送线。

上述的电池注液方法中，每个载具上放置有多个电池。

还包括步骤f)载具转移装置将载具从载具输送线转移至注液输送线。

所述步骤d)后还包括步骤d1)卸料装置将称重合格的电池移至卸料输送线，将称重不合格的电池移至补液工作台。

本发明与现有技术对比具有的有益效果是：

(1)电池输送、注液、抽真空、卸料自动作业，设有载具回流机构，实现了自动化流水作业，载具输送线与注液输送线平行布置，机器设计、工艺布局紧凑；

(2)在电池注液前后将电池分别放在前后称重装置上进行称重，并设有控制模块存储、比较注液前后重量值，从而能够自动获得、记忆电池的注液量，注液精确，保证了电池性能质量；

(3)采用真空、高压循环交替注液方式，保证了电池电解液的充分吸收和注液精度。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的结构图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中抽真空注液装置的结构图。

具体实施方式

如图1和图2所示的一种电池自动注液机，包括机架10、安装在机架10上的前称重装置1、注液输送线2、抽真空注液装置5、载具定位提升装置、卸料装置7、后称重装置8、控制箱14、卸料输送线9、载具回流机构。

其中，

载具回流机构包括与注液输送线平行设置、反向运动的载具输送线15、布置在注液输送线和载具输送线两端的载具转移装置，其中载具转移装置包括分别位于注液输送线前端和后端的第一提升机13和第二提升机11、分别位于载具输送线前端和后端的第三提升机17和第四提升机16、位于第一提升机和第四提升机之间的前过渡辊装置3、位于第二提升机11和第三提升机17之间的后过渡辊装置6。

前称重装置用于称量未注液电池重量。后称量装置用于称量已注液电池重量。控制箱14内设有控制模块包括PLC和基于labview的称重数据库***，用于存储并比较未注液电池重量值和已注液电池重量值。

抽真空注液装置5包括注液嘴57、带动注液嘴运动的注液嘴驱动气缸56、与注液嘴连通的注液杯55、与注液杯连通的注液缓存罐53、将注液嘴和电池密封在其内的密封缸58、设置在注液缓存罐53和注液杯55之间的下压气缸54、驱动注液针头的注液气缸51、注液手臂52。

载具定位顶升装置包括位于注液输送线2行程内的挡料气缸59、位于注液输送线下方的注液提升气缸12。

卸料装置7设有机械手71，机械手71的移动范围从注液输送线的行程后段到后称量装置、再到卸料输送线的行程前段。

以上电池自动注液机的注液工作过程如下：

a)人工扫描未注液的电池条码，并将电池放在前称重装置上称重，控制模块将未注液电池重量值和电池编号存储记忆。

b)人工将未注液电池放置在载具20中，将载具放置在注液输送线2上。

c)机器启动后，电池载具20运动至抽真空注液装置5工位处，电池载具定位顶升装置对载具定位、提升，此时抽真空注液装置5对载具上电池4抽真空和注液，注液过程如下：

当电池载具20运动至注液工位，挡料气缸59挡住电池载具20，此时注液提升气缸12顶升将电池载具20顶升定位并脱离注液输送线2。密封缸58下压至电池载具20，将载具内的多个电池4和注液嘴57密封在其内。之后对密封缸58内的多个电池整体抽真空。与此同时注液移动机械手52按照设定参数移动至4个电解液缓存罐53处，注液气缸51下降，连接注液泵的注液针头***电解液缓存罐53中，注液泵向电解液缓存罐53注入电解液，注液精度由注液泵控制。当密封缸58内的真空达到设定值后，注液嘴驱动气缸56下降，注液嘴57将电池4的注液孔密封，然后对密封缸58泄真空，此时下压气缸54上升，注液杯55腔与注液嘴57之间的管道被打通，电解液会迅速流向真空干燥的电池内部。然后对密封缸58内通入高压惰性气体如氮气，再释放高压气体；而后采用反复的抽低真空和加高压的方式让电解液完全充分的被电池吸收，电池4内的高真空、低真空、高压、大气四种状态通过该气控阀自动切换控制，保持时间根据电解液吸收需要设定。此种方式注液可以大大减少电池抽真空，提高电池内的真空度，同时对多个电池整体抽真空可以保证电池不会变形，而且保证电池快速的吸收电解液。

d)注液后载具运动至卸料工位，第二提升机11将载具顶升，卸料装置7的机械手71运动，将注液后的电池4从载具20上取下，放置在后称重装置8上称重并自动扫描电池条码，将已注液电池重量值存储在控制模块中；控制模块比较未注液电池重量值和已注液电池重量值，判定电池注液量是否合格，机械手71将称重合格的电池移至卸料输送线9，将称重不合格的电池移至补液工作台，由人工补液。

e)当将电池载具20上多个电池全部卸料完成，卸料输送线9运动至人工下料处；第二提升机11和第三提升机17电机带动输送带运动，电池载具20通过后端过渡辊6运动至载具输送线15上，之后电池载具20在载具输送线15上运动至第四提升机16处。

f)待第一提升机13处没有电池载具时，第四提升机16和第一提升机13电机带动输送带运动，电池载具20通过前段过渡辊3转移至注液输送线2上，待电池载具20上放满电池后，第一提升机13落下，电池载具20在注液输送线上行走，完成电池注液机的一个流程循环。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池自动注液机，包括机架、安装在机架上的前称重装置、注液输送线、抽真空注液装置、卸料装置、后称重装置和控制模块；所述前称重装置用于称量未注液电池重量，所述后称量装置用于称量已注液电池重量，所述控制模块用于存储并比较未注液电池重量值和已注液电池重量值；还包括载具回流机构，所述载具回流机构包括与注液输送线反向运动的载具输送线、布置在注液输送线和载具输送线两端的载具转移装置，所述抽真空注液装置包括注液嘴、带动注液嘴运动的注液嘴驱动件、与注液嘴连通的注液杯、与注液杯连通的注液缓存罐、将注液嘴和电池密封在其内的密封缸。

2.如权利要求1所述的电池自动注液机，其特征在于：所述抽真空注液装置还包括设置在注液缓存罐和注液杯之间的下压气缸。

3.如权利要求2所述的电池自动注液机，其特征在于：所述载具转移装置包括分别位于注液输送线前端和后端的第一提升装置和第二提升装置、分别位于载具输送线前端和后端的第三提升装置和第四提升装置、位于第一提升装置和第四提升装置之间的前过渡辊装置、位于第二提升装置和第三提升装置之间的后过渡辊装置。

4.如权利要求3所述的电池自动注液机，其特征在于：还包括卸料输送线；所述卸料装置设有机械手，所述机械手的移动范围至少包括从注液输送线的某一段到后称量装置的距离、以及从注液输送线的某一段到卸料输送线的某一段的距离。

5.如权利要求4所述的电池自动注液机，其特征在于：还包括将载具顶起并脱离注液输送线的载具定位顶升装置。

6.如权利要求5所述的电池自动注液机，其特征在于：所述载具定位顶升装置包括位于注液输送线行程内的挡料气缸、位于注液输送线下方的注液提升气缸。

7.一种电池注液方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将未注液的电池放在前称重装置上称重，并将未注液电池重量值存储在控制模块中；

b)将未注液电池放置在载具中，将载具放置在注液输送线上；

c)将放置有电池的载具密封形成内含电池的密封缸，先对密封缸抽真空，再对电池注液；然后释放密封缸内真空；然后对密封缸内通入高压气体；然后释放高压气体；

d)卸料装置将注液后的电池从载具上取下，放置在后称重装置上称重，并将已注液电池重量值存储在控制模块中；控制模块比较未注液电池重量值和已注液电池重量值；

e)载具转移装置将载具从注液输送线转移至载具输送线。

8.如权利要求7所述的电池注液方法，其特征在于：每个载具上放置有多个电池。

9.如权利要求7所述的电池注液方法，其特征在于：还包括步骤

f)载具转移装置将载具从载具输送线转移至注液输送线。

10.如权利要求7所述的电池注液方法，其特征在于：所述步骤d)后还包括步骤

d1)卸料装置将称重合格的电池移至卸料输送线，将称重不合格的电池移至补液工作台。

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