CN212230552U - 软包锂电池的老化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种软包锂电池的老化设备，包括箱体、第一风管组件和第二风管组件，所述箱体内设有过渡门，过渡门将所述箱体分隔成高温老化室和常温老化室，箱体于所述高温老化室的一侧设有进料门、第一进风口和第一出风口，箱体于所述常温老化室的一侧设有出料门、第二进风口和第二出风口；第一风管组件，与所述第一进风口和第一出风口连接，用以使所述高温老化室内形成从第一进风口流向所述第一出风口的高温气流；第二风管组件，与所述第二进风口连接，用以使所述常温老化室内形成从所述第二进风口流向所述第二出风口的常温气流。本实用新型能够提高软包锂电池内裸电芯的电解液吸液能力，减少电解液的浪费，提高锂电池的循环使用寿命。

Description

软包锂电池的老化设备

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种软包锂电池的老化设备。

背景技术

国家战略支持新能源汽车行业发展，锂电池和电机、电控为新能源汽车的三大件，锂电池的成本占新能源汽车总成本三分之一以上，对锂电池的需求是高安全性能、长寿命、低成本。

锂电池的生产过程包括老化工序，老化工序一般在化成之后进行，是通过高温条件下对电池进行烘烤，来加速电池老化，锂电池的老化能够让电池内部的化学副反应加快完成，能够让电解液得到充分的浸润，同时正负极及电解液中微量活跃成分通过一定的反应后失活，由此提高了锂电池整体性能的稳定性，提高成品电池的一致性和循环使用寿命。

软包锂电池是使用铝塑包装膜作为包装材料的锂电池，其组装流程包括：铝塑膜成型→注液、预封→静置、化成→老化→抽气、二封成型→容量测试及电池自放电率检测，其中，注液是在顶侧封好的铝塑包装膜气袋内注入充足的电解液，对极片进行充分浸润。但多的电解液会在软包装电池芯与铝塑包装膜之间富集，引起软包电池呈现涨液等外观不良，同时这些过量的电解液未被电池芯吸收，在注液和化成之后的抽气成型工序(将化成过程中产生的气体抽出)中容易在真空环境下抽出、挥发，由此会浪费电解液、增加制造成本。因此，在化成工序之后、在抽气成型工序之前的老化工序工艺直接影响软包锂电池内电芯对电解液的吸收能力，从而影响锂电池的制造成本和循环使用寿命。

申请号为201810138266.0的专利文献公开了一种锂离子电池老化装置与老化方法，该老化装置包括箱体、隔板、干燥工装、高压钢瓶、加热鼓风机、电池固定夹与老化箱，所述箱体与气体管道接通，气体管道上串联有干燥工装与加热鼓风机，气体管道在干燥工装与箱体进气一端之间通过第一支气管连接有高压钢瓶，所述电池固定夹用于对电池进行加紧，所述老化箱用于放置电池固定夹并对电池进行老化。

该老化方案是一种采用夹具夹持电芯来进行高温老化的方法及装置，虽然它提高了电池的老化质量与设备防火安全性能，但是，采用夹具夹持电芯的方法，容易引起抽气成型前的软包装锂电池挤出电解液，使软包装锂电池芯吸收电解液的能力下降。

申请号为201910968008.X的专利文献公开了一种用涂胶隔膜制作软包锂电池的制作方法，虽然公开了包括一次高温老化和二次高温老化，但两次老化是分次放到老化房内进行的，并没有能实现连续两次老化的设备方案。

因此，现有的软包锂电池老化装置至少存在以下不足：一，通常仅设有一个老化室，仅能对锂电池进行一次高温老化，尽管有的软包锂电池老化工艺中对锂电池进行了两次高温老化，也是需要在第一次高温老化结束后从老化室内取出，待其冷却降温后再重新放入老化室内，这样存在操作效率低的不足；二，仅进行高温老化，电解液存在浪费，且导致锂电池的循环使用寿命有限。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种软包锂电池的老化设备，旨在解决现有的锂电池老化设备仅能对锂电池进行一次高温老化会导致锂电池电解液浪费且循环使用寿命低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种软包锂电池的老化设备，包括：

箱体，所述箱体内设有过渡门，所述过渡门将所述箱体分隔成高温老化室和常温老化室，所述箱体于所述高温老化室的一侧设有进料门、第一进风口和第一出风口，所述箱体于所述常温老化室的一侧设有出料门、第二进风口和第二出风口；

第一风管组件，与所述第一进风口和第一出风口连接，用以使所述高温老化室内形成从第一进风口流向所述第一出风口的高温气流；

第二风管组件，与所述第二进风口连接，用以使所述常温老化室内形成从所述第二进风口流向所述第二出风口的常温气流。

优选地，所述第一风管组件包括：第一管道、加热器和第一鼓风机，所述第一管道连接在所述第一进风口和第一出风口之间，所述加热器设于所述第一进风口处，所述第一鼓风机设于所述第一管道上。

优选地，所述第二风管组件包括：第二管道和第二鼓风机，所述第二管道连接所述第二进风口，所述第二管道与大气连通，所述第二鼓风机设于所述第二管道上。

优选地，所述第二出风口与所述第一管道之间连接有第三管道，所述第三管道上设有回风控制阀。

优选地，所述高温老化室内设有第一传送带，所述常温老化室内设有第二传送带，所述第一传送带和所述第二传送带对接。

优选地，所述进料门和出料门分别设于所述箱体的相对的两侧，且都与所述过渡门平行；所述第一传送带和第二传送带的传送方向在一条直线上，所述第一传送带的进料端靠近所述进料门，所述第二传送带的出料端靠近所述出料门。

优选地，所述过渡门为自动平移门。

优选地，所述第二进风口设于所述常温老化室的底部，所述第二出风口设于所述常温老化室的顶部。

优选地，所述第一进风口和第一出风口设于所述箱体的顶部。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果：

一，本实用新型设有高温老化室和常温老化室，锂电池在高温老化室进行高温老化一段时间后，马上进入常温老化室进行常温老化，新增的常温老化工序，使高温老化后的锂电池在常温气流的作用下快速降至常温，加大了电池内电解液的粘度，降低了电解液的流动性，增加了电芯的吸液能力，使得在抽气成型工序中，被抽走的电解液减少，提高了电解液的保有量，提高了锂电池的循环使用寿命，降低了锂电池的制造成本。

二，本实用新型的高温老化室和常温老化室相邻设置，相比于现有的老化箱通常仅含一个老化室，本实用新型不仅保证了高温老化后的锂电池能够马上降温，而且能够减少锂电池周转的空间距离，使得周转方便，提高了工作效率。

三，本实用新型在高温老化室内通入循环的高温气流，保证了高温老化室内各个位置温度均匀，在常温老化室内通入持续的常温气流，保证了常温老化室内的热量能够被快速带走，使锂电池的高温老化和常温老化都更充分有效；并且，从常温老化室带走的热量能够送回高温老化室中，实现了对余热的回收利用，降低了设备能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提出的软包锂电池的老化设备的结构示意图；

图2为图1提出的软包锂电池的老化设备中第一传送带和第二传送带的结构示意图。

本实用新型的附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	箱体	1-1	过渡门
1-2	高温老化室	1-3	常温老化室
				1-4	进料门	1-5	第一进风口
1-6	第一出风口	1-7	出料门
				1-8	第二进风口	1-9	第二出风口
2	第一管道	3	加热器
				4	第一鼓风机	5	第二管道
6	第二鼓风机	7	第三管道
				8	第一传送带	9	第二传送带
10	锂电池

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种软包锂电池的老化设备。

请参照图1至图2，软包锂电池的老化设备，包括：箱体1，箱体1内设有过渡门1-1，过渡门1-1将箱体1内分隔成相邻的高温老化室1-2和常温老化室1-3，箱体1于高温老化室1-2 的一侧设有进料门1-4、第一进风口1-5和第一出风口1-6，箱体1于常温老化室1-3的一侧设有出料门1-7、第二进风口1-8和第二出风口1-9。

高温老化室1-2的第一进风口1-5和第一出风口1-6之间连接有第一风管组件，第一风管组件用于使高温老化室1-2内形成循环的高温气流。常温老化室1-3的第二进风口1-8和第二出风口1-9之间设有第二风管组件，第二风管组件用于使常温老化室1-3内形成常温气流。

锂电池10通过进料门1-4送入高温老化室1-2内，当控制第一风管组件工作时，通过第一风管组件向高温老化室1-2通入的高温气流，锂电池10在高温气流中进行一段时间的高温老化。然后，打开过渡门1-1，通过机械手或传送带等传送装置或工具将锂电池10送入常温老化室1-3内后，关闭过渡门1-1，再控制第二风管组件工作，通过第二风管组件使常温老化室1-3内形成常温气流，锂电池10在常温气流中进行一定时间的常温老化。最后，锂电池 10从出料门1-7移出。

由此使得，

一，采用本老化设备对锂电池进行老化，在高温老化工序后，新增了常温老化工序，改进了老化工艺，通过降至常温的方式，可以加大电解液的粘度，降低电解液的流动性，进而可以增加软包锂电池内裸电芯的吸液能力，这样在接下来的抽气成型工序中，被真空环境抽走的挥发的电解液减少，并且，低温能够加大电解液的密度，相同体积的电芯内部原材料空间可以容纳很多重量的电解液，进而提高电解液保有量，改善软包锂电池的循环性能，提高了锂电池的使用寿命。由于减少了电解液的浪费，也降低了锂电池的制造成本。

二，本实用新型提出了一个箱体两个老化室的结构，高温老化结束后的锂电池能够马上进入常温老化室1-3内进行常温老化，提升了锂电池的老化效果，也能够减少锂电池转移的空间距离，使得周转更方便，能有效提高工作效率。

三，在高温老化室1-2内，由于形成了循环的高温气流，能够保证高温老化室1-2内温度均匀，保证高温老化室1-2内各个位置的锂电池10都能进行充分有效的老化。在常温老化室1-3内，循环的常温气流也能够保证锂电池10进行充分有效的常温老化。需要说明的是，在现有技术中，将结束高温老化的锂电池进行常温搁置降温，降温速度慢，在本案中，利用鼓风机加速降温，提高了生产效率，同时，常温老化与高温老化为一体化设备，减少了锂电池的周转距离与进料、出料的操作动作，进一步提高生产效率、降低设备投资、降低制造成本。

具体在本实施方式中，高温老化的温度范围为：40度～60度，常温老化的温度范围为： 18～30度。

关于降低电解液的浪费，经过了实验证实，验证实验方案为，同等注液量的电芯，在相同条件下完成含化成等前段制造工序，正常对照组45±5度环境下高温老化8.0H，实验组 45±5度环境下高温老化7.5H及常温老化0.5H。在相同条件下，完成抽气成型工序，对锂电池称重，计算得到电池内部电解液保有量数据。正常对照组(高温老化8H)平均值为131.54g，实验组(高温老化7.5H及常温老化0.5H)为132.39g。经假设检验两组电解液保有量均值存在显著差异，实验组比正常对照组电解液保有量提高了0.84g，差值的95％置信区间为 (0.233，1.457)g。而业内公认，同等条件下，适当提高电池内部电解液保有量能提高锂电池循环使用寿命。

进一步地，第一风管组件包括：第一管道2、加热器3和第一鼓风机4，第一管道2连接在第一进风口1-5和第一出风口1-6之间，加热器3设于第一进风口1-5处，第一鼓风机4设于所述第一管道2上。第二风管组件包括：第二管道5和第二鼓风机6，第二管道5连接第二进风口1-8，第二管道5与大气连通，第二鼓风机6设于第二管道5上。

由此使得，当开启加热器3和第一鼓风机4时，能够实现向高温老化室1-2内持续通入高温气流；当开启第二鼓风机6时，能够实现向常温老化室1-3内持续通入常温气流。并且，在其他一些实施方式中，通过在高温老化室1-2和常温老化室1-3内设置温度传感器，能够对气流温度进行实时监测。

更进一步地，所述第二出风口1-9与第一管道2之间连接有第三管道7，第三管道7上设有回风控制阀。

由此，当需要对锂电池10进行高温老化室，关闭回风控制阀，常温老化室1-3内的空气不能进入高温老化室1-2内，而当需要对锂电池10进行常温老化时，通过开启回风控制阀，第二风管组件在向常温老化室1-2内通入常温气流的同时，还将锂电池表面的热量带走，使常温老化室1-3的第二出风口1-9附件的空气升温，采用第三管道7与高温老化室1-2连通，从而能够将常温老化室1-3内的热量压到高温老化室1-2内，实现对余热的回收利用，降低了设备能耗。

在此需要说明的是，由于制造工艺水平等因素，箱体1内并不是完全封闭的，因此，当箱体1内进行常温老化工序时，将常温老化室1-3的气体通入高温老化室1-2内并不会使得高温老化室1-2内气压过高，因为部分空气会从箱体1的缝隙中溢出。并且，常温老化时间通常为0.5小时，时间短，在常温老化结束后，重新打开进料门1-4和出料门1-7，即可使箱体1内气压重新回到常态。

进一步地，在高温老化室1-2内底部设有第一传送带8，在常温老化室1-3内底部设有第二传送带9，进料门1-4和出料门1-7分别设于所述箱体1的相对的两端，第一传送带8的进料端与进料门1-4对接，第一传送带8的出料端与第二传送带9的进料端对接，第二传送带9的出料端与出料门1-7对接。

第一传送带8和第二传送带9通过电机驱动运行，进料门1-4、过渡门1-1和出料门1-7都可通过自动控制实现开启或关闭，并且，过渡门1-1为自动平移门，即过渡门1-1通过上下移动或左右移动实现打开。锂电池10通过载具放置在传送带上，载具可以为绝缘阻煅工程塑料注塑托盘，四周及底部镂空，锂电池10可以利用托盘中的隔离板一个个坚立隔离放置。

具体在本实施方式中，老化设备的工作流程可以是：一，运行第一传送带8时，通过机械手等自动夹取装置将锂电池移送至第一传送带8上，并沿第一传送带8的传送方向排列多排；二，当第一传送带8上锂电池10排布到位后，关闭第一传送带8，开启运行第一风管组件，锂电池10进行高温老化；三，高温老化结束后，控制过渡门1-1开启，使第一传送带 8和第二传送带9都运行，载具即自动将锂电池10从高温老化室1-2输送到常温老化室1-3内，进行常温老化；四，常温老化结束后，打开出料门1-7，运行第二传送带9，又能将老化好的锂电池10输出。通过PLC单元控制各电机、各鼓风机、加热器等元件的启闭，能够使锂电池10的老化按照预设节拍进行老化，实现锂电池生产流程的自动化。

进一步地，在箱体内，由于热空气是向上流动的，因此将第二进风口1-8设于常温老化室1-3的底部，第二出风口1-9设于常温老化室1-3的顶部，第一进风口1-5和第一出风口1-6 设于箱体1的顶部，能够加快气流的流动。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种软包锂电池的老化设备，其特征在于，包括：

箱体(1)，所述箱体(1)内设有过渡门(1-1)，所述过渡门(1-1)将所述箱体(1)分隔成高温老化室(1-2)和常温老化室(1-3)，所述箱体(1)于所述高温老化室(1-2)的一侧设有进料门(1-4)、第一进风口(1-5)和第一出风口(1-6)，所述箱体(1)于所述常温老化室(1-3)的一侧设有出料门(1-7)、第二进风口(1-8)和第二出风口(1-9)；

第一风管组件，与所述第一进风口(1-5)和第一出风口(1-6)连接，用以使所述高温老化室(1-2)内形成从第一进风口(1-5)流向所述第一出风口(1-6)的高温气流；

第二风管组件，与所述第二进风口(1-8)连接，用以使所述常温老化室(1-3)内形成从所述第二进风口(1-8)流向所述第二出风口(1-9)的常温气流。

2.如权利要求1所述的软包锂电池的老化设备，其特征在于，所述第一风管组件包括：第一管道(2)、加热器(3)和第一鼓风机(4)，所述第一管道(2)连接在所述第一进风口(1-5)和第一出风口(1-6)之间，所述加热器(3)设于所述第一进风口(1-5)处，所述第一鼓风机(4)设于所述第一管道(2)上。

3.如权利要求2所述的软包锂电池的老化设备，其特征在于，所述第二风管组件包括：第二管道(5)和第二鼓风机(6)，所述第二管道(5)连接所述第二进风口(1-8)，所述第二管道(5)与大气连通，所述第二鼓风机(6)设于所述第二管道(5)上。

4.如权利要求2所述的软包锂电池的老化设备，其特征在于，所述第二出风口(1-9)与所述第一管道(2)之间连接有第三管道(7)，所述第三管道(7)上设有回风控制阀。

5.如权利要求4所述的软包锂电池的老化设备，其特征在于，所述高温老化室(1-2)内设有第一传送带(8)，所述常温老化室(1-3)内设有第二传送带(9)，所述第一传送带(8)和所述第二传送带(9)对接。

6.如权利要求5所述的软包锂电池的老化设备，其特征在于，所述进料门(1-4)和出料门(1-7)分别设于所述箱体(1)的相对的两侧，且都与所述过渡门(1-1)平行；所述第一传送带(8)和第二传送带(9)的传送方向在一条直线上，所述第一传送带(8) 的进料端靠近所述进料门(1-4)，所述第二传送带(9)的出料端靠近所述出料门(1-7)。

7.如权利要求5所述的软包锂电池的老化设备，其特征在于，所述过渡门(1-1)为自动平移门。

8.如权利要求6所述的软包锂电池的老化设备，其特征在于，所述第二进风口(1-8)设于所述常温老化室(1-3)的底部，所述第二出风口(1-9)设于所述常温老化室(1-3)的顶部。

9.如权利要求6所述的软包锂电池的老化设备，其特征在于，所述第一进风口(1-5)和第一出风口(1-6)设于所述箱体(1)的顶部。

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