CN111653722A - 一种高效软包电池注液方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高效软包电池注液方法及装置，其中一种高效软包电池注液方法的步骤如下：(1)将注液后的软包电池放入一密封腔；(2)对密封腔抽负压，软包电池的电芯吸收电解液，保持负压若干时间后停止抽负压；(3)对密封腔抽正压，软包电池的电芯吸收电解液，保持正压若干时间停止抽正压；(4)打开密封腔的负压通路，待密封腔内压力恢复至常压后，将软包电池从密封腔中取出放置于另一密封腔，重复步骤(2)‑(4)；(5)重复若干次后，待实测电解液的吸收率为100％后，注液完成。本发明将注液后的整个软包电池放入一密封腔在负压‑正压‑常压的环境下进行电解液的吸收，大大提高了软包电池的注液效率，从而节省了软包电池生产成本。

Description

一种高效软包电池注液方法及装置
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种高效软包电池注液方法及装置。
背景技术
电解液是锂离子电池的重要组成部分，在锂离子电池内部的主要作用是在正负极之间导通离子，随着锂离子电池容量不断提高，电池的尺寸也持续的增加，如何保证电解液在锂离子电池内部充分而均匀的浸润就显得尤为重要
一般来说，软包的注液过程可以分为两步：1)注液，这一步通常只需要几秒钟时间将电解液注入到电池内部；2)浸润，这一步是将注入的电解液吸收到电芯之中，这通常是一个非常耗费时间的过程，通常需要消耗数小时的时间。为了达到良好的浸润效果，而这一工序都需要在高温的干燥间环境中进行，延长了电池制造的周期，极大的拉升了锂离子电池的生产成本。
现有软包电池注液方法在电极液注入电芯后，全部采用分级负压方式促进电解液的吸收，负压时间一般在5-30min，并且这种方式主要目的是在气袋封装时电解液不外溢即可，电芯对电解液的吸收依然是靠注液后的常温或高温静置，静置时间通常在6-72h，由于静置时间与环境的要求，极大的拉升了锂离子电池的生产成本。
发明内容
为解决现在技术存在的上述问题，本发明提供了一种可以促进电芯对电解液的吸收，直接取消电池注液后的常温或高温静置时间，节省软包电池生产成本的高效软包电池注液方法。
本发明还提供了一种实现上述高效软包电池注液方法的装置。
本发明采用的技术方案是：
一种高效软包电池注液方法，其具体步骤如下：
(1)将注液后的软包电池放入一密封腔；
(2)对密封腔抽负压，软包电池的电芯吸收电解液，保持负压若干时间后停止抽负压；
(3)对密封腔抽正压，软包电池的电芯吸收电解液，保持正压若干时间停止抽正压；
(4)打开密封腔的负压通路，待密封腔内压力恢复至常压后，将软包电池从密封腔中取出放置于另一密封腔，重复步骤(2)-(4)；
(5)重复若干次后，待实测电解液的吸收率为100％后，注液完成。本发明将注液后的整个软包电池放入一密封腔在负压-正压-常压的环境下进行电解液的吸收，提高了电芯对电解液的吸收，而且取消了注液后的常温或高温静置时间，大大提高了软包电池的注液效率，从而节省了软包电池生产成本。
进一步，步骤(2)中抽负压值的范围在0至-95KPa。
进一步，每个密封腔内的抽负压值是相同的，或者是均不相同，或者是若干个相同，若干个不相同。
进一步，所述步骤(3)中抽正压值的范围在1-10MPa。
进一步，每个密封腔内的抽正压值是相同的，或者是均不相同，或者是若干个相同，若干个不相同。
进一步，步骤(2)和步骤(3)中的保持时间范围在5-10分钟。
实现上述高效软包电池注液方法的装置，包括若干个静置工位，其特征在于：所述静置工位上设置有底板，所述底板上安装有可升降的密封罩，所述密封罩可与底板连接后形成放置软包电池的密封腔，所述密封罩上开设有负压管路连接口和正压管路连接口。
进一步，所述密封罩与底板为卡扣连接。
进一步，多个所述软包电池同时通过夹具放置于密封腔内。
进一步，所述负压管路连接口和正压管路连接口分别与相应的抽负压***、抽正压***连通。
本发明的有益效果是：
(1)可以促进电芯对电解液的吸收，直接取消电池注液后的常温或高温静置时间；
(2)可以取消注液后的静置工序，节省软包电池生产成本。
附图说明
图1为本发明装置的静置工位上结构示意图；
图2为本发明装置的结构俯视示意图。
图中：1、密封罩，2、电芯，3、卡扣，4、卡槽，5、底板，6、负压管路连接口，7、正压管路连接口，8、静置工位一，9、静置工位二，10、静置工位三，11、静置工位四，12、静置工位五，13、静置工位六，14、静置工位七，15、静置工位八
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一
本实施例提供一种高效软包电池注液方法，其具体步骤如下：
(1)将注液后的软包电池放入一密封腔；
(2)对密封腔抽负压，软包电池的电芯吸收电解液，保持负压若干时间后停止抽负压；抽负压值的范围在0至-95KPa；保持时间范围在5-10分钟；
(3)对密封腔抽正压，软包电池的电芯吸收电解液，保持正压若干时间停止抽正压；抽正压值的范围在1-10MPa；保持时间范围在5-10分钟；
(4)打开密封腔的负压通路，待密封腔内压力恢复至常压后，将软包电池从密封腔中取出放置于另一密封腔，重复步骤(2)-(4)；
(5)重复若干次后，待实测电解液的吸收率为100％后，注液完成。本发明将注液后的整个软包电池放入一密封腔在负压-正压-常压的环境下进行电解液的吸收，提高了电芯对电解液的吸收，而且取消了注液后的常温或高温静置时间，大大提高了软包电池的注液效率，从而节省了软包电池生产成本。
本实施例每个密封腔内的抽负压值是相同的，或者是均不相同，或者是若干个相同，若干个不相同。每个密封腔内的抽正压值是相同的，或者是均不相同，或者是若干个相同，若干个不相同。
参见图1、图2，本实施例实现上述高效软包电池注液方法的装置，包括若干个静置工位，具体的本实施例设置有8个静置工位，每个所述静置工位上设置有底板5，所述底板5上安装有可升降的密封罩1，所述密封罩1可与底板5连接后形成放置软包电池的密封腔，所述密封罩1上开设有负压管路连接口6和正压管路连接口7。所述负压管路连接口6与相应的抽负压***连通；所述正压管路连接口7与相应的抽正压***连通。
本实施例所述密封罩1与底板5为卡扣连接。具体的所述底板上均布有卡槽4，所述密封罩1的底部设置有与卡槽4配合的卡扣3，密封罩1与底板5通过卡扣3进入卡槽4后卡扣连接，密封则可以通过在密封罩1与底板5之间设置密封条来实现。当然密封罩1和底板5可以采用其他方式连接，比如螺旋等。所述密封罩1与带动其升降的升降机构(图中未显示)连接，可以是可拆卸连接；所述升降机构为通用的结构，升降结构在此就不具体展开阐述了。
本实施例多个所述软包电池同时通过夹具放置于密封腔内，从而提高软包电池的生产成本。其中夹具也是软包电池领域通用的夹具，夹具结构就不具体展开阐述了。
本实施例的具体应用一如下：
1、注液后的48只电池放置在夹具内，注液节拍为每分钟3只电池，夹具整体放置在静置工位一8的底板5上，此时密封罩1上升；静置工位共有八个，结构一致，依次摆放，仅施加的负压值有所区别；
2、夹具放置完毕后，密封罩1下降与底板5接触后，逆时针或者顺时针旋转使卡扣3进入卡槽4内，完成密封罩1与底板5的密封；密封可以采用密封条等其他方式进行密封；
3、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-35Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值3MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
4、夹具整体放置在静置工位二9的底板5上，此时密封罩1上升；
5、重复第2步的动作；
6、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-60Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值3MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
7、夹具整体放置在静置工位三10的底板5上，此时密封罩1上升；
8、重复第2步的动作；
9、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-90Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值3MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
10、静置工位四11、静置工位五12、静置工位六13、静置工位七14、静置工位八15重复第7、8、9步，待静置工位八结束后实测电池电解液吸收量为100％，电池继续常温放置随着时间的增长无更多的吸收。
本发明在电解液注入在芯包之后，将电芯放置在夹具内，夹具可以同时放置多只电池，夹具整体转移至一个压力容器内，对电池进行负压或正压的循环交替处理，对电池抽真空可以降低空气产生的阻力，而对电解液加压注入则可以增加液体流动的驱动力，负压范围：0至-95KPa，正压压力1-10MPa，经过N个压力容器实现电芯与电解液的完全吸收，实现取消注液后的常温或高温静置的目的，可注液后直接进行化成。同时电解液完全吸收只需1～3个小时，相比传统的注液后需要常温或高温静置6-72h，大大缩短了时间，提高了软包电池的注液效率，从而节省了软包电池生产成本。
实施例二
本实施例的具体应用与实施例一不同，具体如下：
1、注液后的48只电池放置在夹具内，注液节拍为每分钟3只电池，夹具整体放置在静置工位一8的底板5上，此时密封罩1上升；静置工位共有八个，结构一致，依次摆放，仅施加的负压值有所区别；
2、夹具放置完毕后，密封罩1下降与底板5接触后，逆时针或者顺时针旋转使卡扣3进入卡槽4内，完成密封罩1与底板5的密封；
3、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-35Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值4MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
4、夹具整体放置在静置工位二9的底板5上，此时密封罩1上升；
5、重复第2步的动作；
6、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-60Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值4MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
7、夹具整体放置在静置工位三10的底板5上，此时密封罩1上升；
8、重复第2步的动作；
9、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-90Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值4MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
10、静置工位四11、静置工位五12、静置工位六13、静置工位七14重复第7、8、9步，待静置工位七14结束后实测电池电解液吸收量为100％，电池继续常温放置随着时间的增长无更多的吸收；
本实施例与实施例一相比，正压值施加的压力不同，从而吸收效率不同，相比实施例一，电解液完全吸收只需50分钟～160分钟。
实施例三
本实施例的具体应用与实施例一、二不同，具体如下：
1、注液后的48只电池放置在夹具内，注液节拍为每分钟3只电池，夹具整体放置在静置工位一8的底板5上，此时密封罩1上升；静置工位共有八个，结构一致，依次摆放，仅施加的负压值有所区别；
2、夹具放置完毕后，密封罩1下降与底板5接触后，逆时针或者顺时针旋转使卡扣3进入卡槽4内，完成密封罩1与底板5的密封；
3、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-35Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值5MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
4、夹具整体放置在静置工位二9的底板5上，此时密封罩1上升；
5、重复第2步的动作；
6、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-60Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值5MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
7、夹具整体放置在静置工位三10的底板5上，此时密封罩1上升；
8、重复第2步的动作；
9、负压管路连接口6打开，对密封罩1内部密封腔抽负压，负压值在-90Kpa，保持时间8min，负压管路连接口6关闭，正压管路连接口7打开，对密封罩内部腔体施加正压压力，正压值5MPa，保持时间8min后正压管路连接口7关闭，负压管路连接口6打开，待密封罩1内压力恢复常压后，密封罩1上升，夹具随之取出；
10、静置工位四11、静置工位五12、静置工位六13重复第7、8、9步，待静置工位六结束后实测电池电解液吸收量为100％，电池继续常温放置随着时间的增长无更多的吸收。
本实施例与实施例一、二相比，正压值施加的压力不同，从而吸收效率不同，相比实施例一、二，电解液完全吸收只需45分钟～135分钟。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效软包电池注液方法，其具体步骤如下：
(1)将注液后的软包电池放入一密封腔；
(2)对密封腔抽负压，软包电池的电芯吸收电解液，保持负压若干时间后停止抽负压；
(3)对密封腔抽正压，软包电池的电芯吸收电解液，保持正压若干时间停止抽正压；
(4)打开密封腔的负压通路，待密封腔内压力恢复至常压后，将软包电池从密封腔中取出放置于另一密封腔，重复步骤(2)-(4)；
(5)重复若干次后，待实测电解液的吸收率为100％后，注液完成。
2.根据权利要求1所述的一种高效软包电池注液方法，其特征在于：步骤(2)中抽负压值的范围在0至-95KPa。
3.根据权利要求2所述的一种高效软包电池注液方法，其特征在于：每个密封腔内的抽负压值是相同的，或者是均不相同，或者是若干个相同，若干个不相同。
4.根据权利要求1所述的一种高效软包电池注液方法，其特征在于：所述步骤(3)中抽正压值的范围在1-10MPa。
5.根据权利要求4所述的一种高效软包电池注液方法，其特征在于：每个密封腔内的抽正压值是相同的，或者是均不相同，或者是若干个相同，若干个不相同。
6.根据权利要求1所述的一种高效软包电池注液方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)中的保持时间范围在5-10分钟。
7.实现权利要求1所述高效软包电池注液方法的装置，包括若干个静置工位，其特征在于：所述静置工位上设置有底板，所述底板上安装有可升降的密封罩，所述密封罩可与底板连接后形成放置软包电池的密封腔，所述密封罩上开设有负压管路连接口和正压管路连接口。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述密封罩与底板为卡扣连接。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：多个所述软包电池同时通过夹具放置于密封腔内。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述负压管路连接口和正压管路连接口分别与相应的抽负压***、抽正压***连通。
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