CN103050657A - 氮气置换脱水自吸法真空注液机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了氮气置换脱水自吸法真空注液机，主要由注液毛细管、排气三通、注液三通、出液气动阀、单向阀、出液气动阀、储液包、中间气动供液阀、中间注液泵、罐底气动供液阀、供液罐、平衡气动阀、氮气恒压罐、氮气恒压阀、氮气罐、减压阀等组成，氮气置换脱水自吸法真空注液机，针对锂电池注入电解液工艺环节带入水分问题，采取与环境气氛隔离的注液技术方案，注液时环境中的水分不会与电解液发生接触，无论是环境湿度大小，电解液注液工艺都不会产生电解液吸收水分的问题，并且通过氮气置换技术，可以进一步脱除锂电池内的残留水分，对锂电池产品质量的提高，降低制造成本都有积极意义。

Description

氮气置换脱水自吸法真空注液机

技术领域

本发明涉及一种锂电池制造工艺注液技术，特别是氮气置换脱水自吸法真空注液机。

背景技术

锂电池制造工艺注入电解液环节，对锂电池性能质量影响十分显著，电解液一旦吸收水分，在锂电池工作时，电化学效应产生氢氟酸等一系列的损坏锂电池性能的反应，为了避免锂电池注入电解液工艺吸收水分，现有的锂电池制造注电解液工艺，大多数采用超低湿干燥房注液方式，要求干燥房的干燥目标参数，露点温度-40℃～-60℃，露点温度越低，空气中含湿量越低，当露点温度低于-40℃～-60℃时，干燥房耗能迅速增大，干燥房露点温度越低，环境湿度变化时，干燥房的干燥度稳定性就越差，因此，锂电池产品质量的提高，改进现有的注电解液技术十分迫切，其次，锂电池制造工艺注入电解液后需要通过一段时间搁置，搁置的目的，是为了使电解液很均匀的分布在电芯的各个部位，严格要求的搁置，还需要采取高温搁置、低温搁置，或更多措施使电解液很均匀的分布在电芯的各个部位，实践证明，这种静态搁置法，很难达到电解液很均匀的分布在电芯的各个部位。

发明内容

本发明提供一种改进注液技术，是使锂电池壳内形成负压，由其负压将电解液吸入至锂电池壳内的氮气置换脱水自吸法真空注液机，注液时，注液机的注液管与锂电池注液口密封连接，与环境空气完全隔离，在真空泵的抽吸作用下，将锂电池壳内、注液管路内的空气完全排出，然后，电解液由锂电池壳内负压吸入，由于锂电池壳内负压效应，进入锂电池壳内的电解液迅速扩散至锂电池壳内的电芯每个部位，为了进一步脱除锂电池壳内电芯吸附的微量水分，氮气置换脱水自吸法真空注液机还提供了氮气置换脱水功能，氮气置换脱水功能，是在真空泵的抽吸作用下，锂电池壳内、注液管路内的空气完全排出后，注入干燥氮气，由于干燥氮气具有一定的吸水性，将吸附在锂电池壳内电芯每个部位的水分被干燥氮气吸附，然后再由真空泵的抽吸排出，此时，锂电池壳内电芯每个部位的水分被进一步脱除，氮气置换脱水后再注入电解液。

通过氮气置换脱水自吸法注液的锂电池达到防止注液环节水分进入锂电池内，能有效提高电池质量，同时，由于负压自吸过程，使电解液充分的扩散，可以省略搁置环节，提高生产效率。

实现发明的技术方案

不锈钢材料制造的注液毛细管一端铆接式连接钢壳锂电池的顶端的注液口，注液毛细管的另一端连接排气三通，排气三通一端连接注液三通，还有一端连接抽吸管，注液三通一端连接出液气动阀，另一端连接单向阀，出液气动阀连接储液包，储液包连接中间气动供液阀，中间气动供液阀连接注液泵，注液泵通过供电解液管连接供液罐的罐底气动供液阀，供液罐的顶部安装平衡气动阀，平衡气动阀，通过供氮气管连接至氮气恒压罐，氮气恒压罐通过氮气恒压阀，连接减压氮气管，减压氮气管连接安装在氮气罐上的减压阀。

抽吸管一端与排气三通连接，抽吸管的另一端连接负压通路气动阀，负压通路气动阀通过真空管连接真空罐，真空罐通过抽真空管连接安装在真空泵抽口的电磁关断阀，真空罐顶部安装有电接点真空压力表，电接点真空压力表与真空泵、电磁关断阀联通回路，使电磁关断阀与真空泵同步工作。

氮气置换脱水自吸法真空注液机的注液操作步骤：

首先，将注液毛细管铆接式连接钢壳锂电池的顶端的钢壳注液口，注液毛细管与钢壳锂电池内相通；

1.开启真空泵，同步开启电磁关断阀，通过抽真空管将真空罐抽至负压，当负压抽至电接点真空压力表设定值时，电接点真空压力表接点断开，真空泵停，开启状态的电磁关断阀同步关闭，此时负压通路气动阀处于关闭状态；

2.中间气动供液阀处于关闭状态，出液气动阀处于开启状态，开启负压通路气动阀，真空罐的负压通过真空管抽吸注液毛细管连接的钢壳锂电池内、储液包内的气体，储液包、钢壳锂电池内气体被抽吸后，储液包、钢壳锂电池内处于负压状态，负压通路气动阀即恢复关闭状态，出液气动阀同处于关闭状态；

3.开启中间气动供液阀、同步开启注液泵、同步开启罐底气动供液阀，供液罐的电解液泵至储液包，注入储液包定量值后，中间气动供液阀、注液泵、罐底气动供液阀关闭；

4.开启出液气动阀，储液包内电解液即被钢壳锂电池内的负压抽吸，进入钢壳锂电池内；

5.因出液过量，当供液罐内出现负压，导致出液受阻现象时，即开启平衡气动阀，氮气恒压罐内的氮气即可经氮气管进入供液罐，供液罐内出现负压转为正压，即可恢复出液正常。

6.当氮气恒压罐内氮气减少至低于恒压值时，氮气恒压阀自动开启经减压氮气管、减压阀，从氮气罐得到补充，氮气恒压罐内氮气保持恒压值；

7.当需要对钢壳锂电池内进行氮气置换脱水置换时，开启氮气平衡气动阀，氮气即经恒压氮气供气管、单向阀进入钢壳锂电池内。

8.再开启负压通路气动阀，即可将进入钢壳锂电池内氮气抽吸排出，反复多次置换可以提高钢壳锂电池内的干燥程度，单向阀被设定允许氮气从恒压氮气供气管进入，同时，单向阀的开启导通应具有一定导通压力，只有高于设定的导通压力，来自于恒压氮气供气管的氮气才能进入钢壳锂电池内，仅限于氮气平衡气动阀开启时，氮气导通压力使单向阀开启导通，而向钢壳锂电池内进行注液时，电解液被单向阀的单向关闭作用，关闭电解液不能通过单向阀，此时氮气也不通过单向阀。

9.当真空罐内负压值低于设定值时，电接点真空压力表接点自动闭合导通，将真空罐内抽至负压设定值。

10.完成注液后，钢壳锂电池的顶端的注液毛细管采用压剪钳压扁剪断，压剪钳压扁剪断的剪口保持密封，也就达到了钢壳锂电池被完全密封的要求，注液毛细管属连接在排气三通上的耗材，根据消耗补充。

操作过程与环境气氛完全隔离，环境中的水分不会与电解液发生接触，不会产生电解液吸收水分的问题，与现有的干燥房注液工艺相比，不仅可以克服锂电池生产注电解液工艺吸收水分问题，还可以节省干燥房消耗的大量能源。

本发明的积极意义，氮气置换脱水自吸法真空注液机，针对锂电池注电解液工艺环节带入水分，将引起严重的产品质量问题所改进的注液技术方案，注液时环境中的水分不会与电解液发生接触，同时，通过氮气置换技术，可以进一步脱除锂电池内的水分，对锂电池产品质量的提高，降低制造成本都有积极意义。

附图说明

图1是锂电池制造工艺真空注液机***结构图；

图1中：钢壳锂电池1、钢壳注液口2、注液毛细管3、排气三通4、注液三通5、出液气动阀6、储液包7、中间气动供液阀8、注液泵9、供电解液管10、罐底气动供液阀11、供液罐12、平衡气动阀13、供氮气管14、氮气罐15、减压阀16、减压氮气管17、氮气恒压阀18、氮气恒压罐19、氮气平衡气动阀20、恒压氮气供气管21、单向阀22、抽吸管23、负压通路气动阀24、真空管25、电接点真空压力表26、真空罐27、抽真空管28、电磁关断阀29、真空泵30；

具体实施例

参照图1，注液毛细管3铆接钢壳锂电池1的顶端的钢壳注液口2，注液毛细管3的另一端连接排气三通4，排气三通4连接注液三通5，注液三通5一端连接出液气动阀6，另一端连接单向阀22，出液气动阀6连接储液包7，储液包7连接中间气动供液阀8，中间气动供液阀8另一端连接注液泵9，注液泵9通过供电解液管10连接罐底气动供液阀11，罐底气动供液阀11安装在供液罐12的罐底，供液罐12的顶部安装氮气平衡气动阀13，氮气平衡气动阀13通过供氮气管14连接至氮气恒压罐19，氮气恒压罐19通过氮气恒压阀18与减压氮气管17连接，减压氮气管17安装在氮气罐15上的减压阀16的出口，减压阀16与氮气罐15的出口；

排气三通4的一个管口与抽吸管23连接，抽吸管23连接负压通路气动阀24，负压通路气动阀24通过真空管25连接真空罐27，真空罐27通过抽真空管28连接安装在真空泵30抽口的电磁关断阀29的入口端，真空罐27顶部安装电接点真空压力表26，电接点真空压力表26与真空泵30、电磁关断阀29接通工作回路。

注液毛细管3采用不锈钢材料制造，注液毛细管3与钢壳锂电池的顶端的注液口铆接式连接，两种材料性质一致，能保证铆接接口密封的要求。

氮气置换脱水自吸法真空注液机注液步骤：

首先，将注液毛细管3与钢壳锂电池1的顶端的钢壳注液口2铆接式连接，注液毛细管与钢壳锂电池1内相通；

1.开启真空泵30，同步开启电磁关断阀29，通过抽真空管28将真空罐27抽至负压，当负压抽至电接点真空压力表26设定值时，电接点真空压力表26接点断开，真空泵30停，电磁关断阀29同步断开，此时负压通路气动阀24处于关闭状态；

2.中间气动供液阀8处于关闭状态，出液气动阀6处于开启状态，开启负压通路气动阀24，真空罐27的负压通过真空管25抽吸注液毛细管铆接的钢壳锂电池1内的气体，钢壳锂电池1内气体被抽吸，储液包7的气体同时被抽吸，钢壳锂电池1内处于负压状态后，负压通路气动阀24即恢复关闭状态，出液气动阀6同时恢复关闭状态；

3.开启中间气动供液阀8、同步开启注液泵9、同步开启罐底气动供液阀11，供液罐12的电解液即被泵至储液包7，储液包7被注满，中间气动供液阀8、注液泵9、罐底气动供液阀11恢复关闭状态；

4.开启出液气动阀6，储液包7内的电解液即被钢壳锂电池1内的负压吸引进入钢壳锂电池1内；

5.当供液罐12内因供液量过大，出现负压，导致出液受阻现象时，即开启平衡气动阀13，氮气恒压罐19内氮气即可经氮气管14进入供液罐12，供液罐12恢复正压，即可恢复出液正常。

6.当氮气恒压罐19内的氮气减少至低于维持正压恒压值时，氮气恒压阀18自动开启，氮气经减压氮气管17减压阀16从氮气罐15得到补充；

7.当需要对钢壳锂电池1内进行氮气置换脱水时，开启氮气平衡气动阀20，氮气即经恒压氮气供气管21、单向阀22进入钢壳锂电池1内，再开启负压通路气动阀24，真空罐27被导通，即可将进入钢壳锂电池1内氮气抽吸排除，反复多次置换，可以提高钢壳锂电池1内的干燥程度。

8.当真空罐27内负压值低于电接点真空压力表26设定值时，电接点真空压力表26接点自动闭合导通，将真空罐27内抽至负压设定值。

9.完成注液后，钢壳锂电池1的顶端的注液毛细管3由压剪钳压扁剪断，压剪钳压扁剪断的剪口保持密封，也就达到了钢壳锂电池被完全密封的要求。

上述操作过程与环境气氛完全隔离，环境中的水分不会与电解液发生接触，无论是环境湿度大小不会产生电解液吸收水分的问题，与现有的干燥房注液工艺相比不仅可以克服锂电池生产注电解液工艺吸收水分问题还可以节省大量能源。

Claims (1)

1.氮气置换脱水自吸法真空注液机，由注液毛细管(3)一端连接排气三通(4)，排气三通(4)连接注液三通(5)，注液三通(5)一端连接出液气动阀(6)，另一端连接单向阀(22)，出液气动阀(6)连接储液包(7)出口，储液包(7)入口连接中间气动供液阀(8)，中间气动供液阀(8)连接注液泵(9)，注液泵(9)通过供电解液管(10)连接罐底气动供液阀(11)，罐底气动供液阀(11)安装在供液罐(12)的罐底，供液罐(12)的顶部安装平衡气动阀(13)，平衡气动阀(13)通过供氮气管(14)连接至氮气恒压罐(19)，氮气恒压罐(19)通过氮气恒压阀(18)、减压氮气管(17)连接安装在氮气罐(15)出口的减压阀(16)出口，排气三通(4)的一个管口与抽吸管(23)连接，抽吸管(23)连接负压通路气动阀(24)，负压通路气动阀(24)通过真空管(25)连接真空罐(27)，真空罐(27)通过抽真空管(28)连接安装在真空泵(30)抽口的电磁关断阀(29)入口，真空罐(27)顶部安装电接点真空压力表(26)，电接点真空压力表(26)与真空泵(30)接通工作回路组成，其特征是：储液包(7)出口连接出液气动阀(6)，储液包(7)入口连接中间气动供液阀(8)。

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