带自检功能的锂电池电解液注液系统的制作方法

本发明涉及一种电池生产设备，特别涉及一种电池电解液注液机。

背景技术：

锂离子电池在正常工作时，由负极集流体引出的负极端和由正极集流体引出的正极端与外电路形成电子通路，电解液和正负极活性物质中锂离子形成离子通路，电子通路和离子通路共同形成回路，以达到正常工作的目的。随着锂离子电池的需求量逐渐增大，人们对其各方面的性能要求也越来越高，尤其是对于电池的循环性能的要求，而电池的注液量是保证电池循环的重要参数，注液量过少会导致循环衰减过快，造成电池的使用寿命衰减过快。但过多的注液量又会造成电池胀液，破坏电池的整体结构。

在传统的锂电池注液生产时，一般采用人工注液方式，进行一对一的注液加工，注液精度低、生产效率低、安全性差。

虽然现有技术中也出现了正向注液式和真空倒吸式两种形式的自动电解液注液机，但真空倒吸式注液方式对设备管路的密封性要求较高，密封条件苛刻；而正向注液方式也存在注液精度控制难度大的技术问题。

并且现有的注液机，其在注液过程中不能对注液量进行检测，进而不能即时发现注液不合格问题和设备问题。

而且现有的注液机，其不具有封口功能，注液后的锂电池需要专门的封口机进行封口，生产效率低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种带自检功能的锂电池电解液注液系统，以解决现有锂电池电解液注液效率低、注液精度差、以及不能对注液质量进行检测的技术问题。

本发明带自检功能的锂电池电解液注液系统，包括进料单元、中间注液单元、中间封口单元、称重检测单元和出料单元，

所述中间注液单元包括中间皮带输送机和铰接在中间皮带输送机上的八个电池定位模具，八个电池定位模具在中间皮带输送机上均匀布置，其中四个电池定位模具位于中间皮带输送机上方，另外四个电池定位模具位于中间皮带输送机的下方；

所述中间注液单元还包括位于中间皮带输送机中部上方的升降板、竖直固定在中间皮带输送机两侧机架上的第一升降气缸、以及检测升降板下方电池定位模具中是否存在锂电池的第一传感器，所述第一升降气缸的活塞杆与升降板的两端固定连接；

所述升降板的顶面上设置有存储电解液的中间存储缸，所述升降板的底面上设置有定量注液器，所述定量注液器包括定量存储电解液的定量缸、与定量缸内腔水平直线滑动配合的活塞、以及驱动活塞移动的注液气缸，所述注液气缸的端部上侧设置有与中间存储缸连接的进料管，所述进料管上设置有第一电磁阀，所述注液气缸的端部下侧设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀的出口上连接有注液针管，所述定量缸的内腔容量等于锂电池的标准注液量；

所述中间注液单元还包括电解液存储桶、将电解液储存桶中的电解液泵入中间存储缸的注液泵、设置在注液泵出口侧管路上的第三电磁阀、连接进料管和电解液存储桶的回液管、设置在回液管上的安全泄压阀、设置在回液管上的压力传感器、以及检测升降板下方电池定位模具中是否存在锂电池的第一传感器；

所述中间封口单元包括位于电池定位模具上方并与升降板平行的电动直线导轨、设置在电动直线导轨两端用以升降电动直线导轨的第二升降气缸、固定在电动直线导轨滑座上的安装座板、以及检测电动直线导轨下方电池定位模具中是否存在锂电池的第六传感器，所述安装座板上设置有塑料球密封装置，所述塑料球密封装置包括固定在安装座板上装有塑料球的球桶、固定在安装座板上的导向套、以及竖直固定在导向套上的推球气缸，所述推球气缸的活塞杆与导向套的内孔滑动配合，所述导向套的下端连接有管接头，所述管接头上连接有与球桶底部连接的输球管，所述导向套的内孔直径小于塑料球的直径，所述导向套的内孔与管接头连接部设置有底部为锥形的存球腔；所述安装座板上还设置有将塑料球和电池壳焊接成一体的焊机；

所述进料单元和出料单元位于中间皮带输送机的两端，进料单元和出料单元均包括输送方向与中间皮带输送机的输送方向垂直的带式输送机、固定在带式输送机上方的两台平行布置的直线电机、两端分别固定在两台直线电机的滑座上的横梁、连接在横梁下方的两根直滑轨、与直滑轨滑动配合的滑板、固定在横梁上驱动滑板沿直滑轨移动的定位气缸、固定在直滑轨上定位滑板移动位置的定位块、垂直固定在滑板底面上的取件气缸、水平固定在取件气缸活塞杆端部上的转角气缸、与转角气缸的转轴垂直连接的连杆、以及固定在连杆端部的真空吸盘，所述直线电机的滑座运动方向与中间皮带输送机的输送方向平行，所述滑板的移动方向和中间皮带输送机的输送方向垂直；

所述进料单元还包括检测其带式输送机端部是否存在锂电池的第二传感器和检测中间皮带输送机进料端上电池定位模具中是否存在锂电池的第三传感器；

所述出料单元还包括检测其带式输送机端部是否存在锂电池的第四传感器和检测中间皮带输送机出料端上电池定位模具中是否存在锂电池的第五传感器；

所述称重检测单元包括前称重传感器、后称重传感器、以及平行布置在出料单元的带式输送机旁的废品输送机，所述进料单元的取件气缸通过前称重传感器固定在其直线滑轨的滑板上，所述出料单元的取件气缸通过后称重传感器固定在其直线滑轨的滑板上；所述废品输送机位于出料单元的直线电机的下方；

所述锂电池电解液注液机还包括控制进料单元、中间注液单元、中间封口单元、称重检测单元和出料单元的控制器，所述压力传感器、第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、第五传感器、第六传感器、前称重传感器和后称重传感器与控制器电连接。

进一步，所述电池定位模具包括长方体形模具体和设置在模具体上放置锂电池的矩形槽。

进一步，所述电池定位模具上设置有三个矩形槽，所述定量注液器的数量与矩形槽的数量相等。

本发明的有益效果：

1、本发明带自检功能的锂电池电解液注液系统，其通过定量注液器对锂电池进行注液，由于定量注液器的定量缸的内腔容量等于锂电池的标准注液量，因此每次注液气缸从定量缸中推出的电解液量一致，且准确等于锂电池的标准注液量，注液精度高。

2、本发明带自检功能的锂电池电解液注液系统，其能通过中间封口单元对注液后的电池进行封口，电池封口自动完成，生产效率高。

3、本发明带自检功能的锂电池电解液注液系统，在进料单元上料时，前称重传感器对注液前的电池进行称重，在出料单元出料时，后称重传感器对注液后的电池进行称重，控制器根据前称重传感器和后称重传感器的检测值判断注液量是否合格，对不合格产品，控制器控制直线电机和取件气缸将不合格产品放置在废品输送机上输出，从而实现合格品和不合格品的自动分拣；通过设置称重检测单元，实现了对注液质量的检测与监控，可即时发现不合格产品和注液机的故障问题，保证注液质量。

4、本发明带自检功能的锂电池电解液注液系统，其进料和出料均是自动完成，进料出料输送速度快，生产效率高。

附图说明

图1为本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统的俯视结构示意图；

图2为中间注液单元的结构示意图；

图3为中间封口单元的结构示意图；

图4为进料单元的局部结构示意图；

图5为图3的左视示意图；

图6为塑料球密封装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图所示，本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，包括进料单元、中间注液单元、中间封口单元、称重检测单元和出料单元，

所述中间注液单元包括中间皮带输送机1和铰接在中间皮带输送机上的八个电池定位模具2，电池定位模具的具体铰接连接方式如图所示，中间皮带输送机上设置有铰接座，电池定位模具的两端设置有与铰接座转动配合的铰接轴，电池定位模具的底面靠在输送带上；八个电池定位模具在中间皮带输送机上均匀布置，其中四个电池定位模具位于中间皮带输送机上方，另外四个电池定位模具位于中间皮带输送机的下方；

所述中间注液单元还包括位于中间皮带输送机中部上方的升降板3和竖直固定在中间皮带输送机两侧机架上的第一升降气缸4，所述第一升降气缸的活塞杆与升降板的两端固定连接；

所述升降板的顶面上设置有存储电解液的中间存储缸5，所述升降板的底面上设置有定量注液器，所述定量注液器包括定量存储电解液的定量缸6、与定量缸内腔水平直线滑动配合的活塞7、以及驱动活塞移动的注液气缸8，所述注液气缸的端部上侧设置有与中间存储缸连接的进料管9，所述进料管上设置有第一电磁阀10，所述注液气缸的端部下侧设置有第二电磁阀11，所述第二电磁阀的出口上连接有注液针管12，所述定量缸的内腔容量等于锂电池的标准注液量；

所述中间注液单元还还包括电解液存储桶13、将电解液储存桶中的电解液泵入中间存储缸的注液泵14、设置在注液泵出口侧管路上的第三电磁阀15、连接进料管和电解液存储桶的回液管16、设置在回液管上的安全泄压阀17、设置在回液管上的压力传感器18、以及检测升降板下方电池定位模具中是否存在锂电池的第一传感器19；

所述中间封口单元包括位于电池定位模具上方并与升降板平行的电动直线导轨38、设置在电动直线导轨两端用以升降电动直线导轨的第二升降气缸39、固定在电动直线导轨滑座上的安装座板40、以及检测电动直线导轨下方电池定位模具中是否存在锂电池的第六传感器41，所述安装座板上设置有塑料球密封装置，所述塑料球密封装置包括固定在安装座板上装有塑料球的球桶42、固定在安装座板上的导向套43、以及竖直固定在导向套上的推球气缸44，所述推球气缸的活塞杆与导向套的内孔滑动配合，所述导向套的下端连接有管接头45，所述管接头上连接有与球桶底部连接的输球管46，所述导向套的内孔直径小于塑料球的直径；本实施例中导向套的内孔直径小于塑料球直径0.1-0.15mm，可避免塑料球进入导向套后直接从内孔落出，并且在推球气缸推球时不会导致塑料球卡在导向套的内孔中；所述导向套的内孔与管接头连接部设置有底部为锥形的存球腔47，存球腔的直径比塑料球大，能保证塑料球顺利的进入直径比其小的导向套内孔中；所述安装座板上还设置有将塑料球和电池壳焊接成一体的焊机48；本实施例中，所述焊机48为光纤激光焊机，当如在不同实施例中所述焊机还可为超声波焊机；

所述进料单元和出料单元位于中间皮带输送机的两端，进料单元和出料单元均包括输送方向与中间皮带输送机的输送方向垂直的带式输送机20、固定在带式输送机上方的两台平行布置的直线电机21、两端分别固定在两台直线电机的滑座上的横梁22、连接在横梁下方的两根直滑轨23、与直滑轨滑动配合的滑板24、固定在横梁上驱动滑板沿直滑轨移动的定位气缸25、固定在直滑轨上定位滑板移动位置的定位块26、垂直固定在滑板底面上的取件气缸27、水平固定在取件气缸活塞杆端部上的转角气缸28、与转角气缸的转轴垂直连接的连杆29、以及固定在连杆端部的真空吸盘30，所述直线电机的滑座运动方向与中间皮带输送机的输送方向平行，所述滑板的移动方向和中间皮带输送机的输送方向垂直；

所述进料单元还包括检测其带式输送机端部是否存在锂电池的第二传感器31和检测中间皮带输送机进料端上电池定位模具中是否存在锂电池的第三传感器32；

所述出料单元还包括检测其带式输送机端部是否存在锂电池的第四传感器33和检测中间皮带输送机出料端上电池定位模具中是否存在锂电池的第五传感器34；

所述称重检测单元包括前称重传感器49、后称重传感器、以及平行布置在出料单元的带式输送机旁的废品输送机50，所述进料单元的取件气缸通过前称重传感器固定在其直线滑轨的滑板上，所述出料单元的取件气缸通过后称重传感器固定在其直线滑轨的滑板上；所述废品输送机位于出料单元的直线电机的下方；

所述锂电池电解液注液机还包括控制进料单元、中间注液单元、中间封口单元、称重检测单元和出料单元的控制器35，所述压力传感器、第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、第五传感器、第六传感器、前称重传感器和后称重传感器与控制器电连接。

本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，工作时，当进料单元的第二传感器31检测到有电池，同时当第三传感器32检测到电池定位模具中无电池时，控制器便控制进料单元进料上料，进料单元上料过程为：首先控制器控制中间皮带输送机停止工作，接着控制器控制取件气缸的活塞杆伸出，使真空吸盘与电池接触并吸住电池，然后控制器控制取件气缸的活塞杆缩回，控制器再控制转角气缸将电池旋转90度成竖直状态，接着控制器控制定位气缸推动滑板沿直导轨移动，使电池板移动至与电池定位模具中的安装位置相对应处，再接着控制器控制直线电机将电池输送至电池定位模具的上方，再接着控制器控制取件气缸的活塞杆伸出降电池放置在电池定位模具中，即完成上料作业，上料作业结束后，控制器在一次控制各部件动作使真空吸盘回到初始位置，等待下一次的取件上料。

本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，工作时，当第一传感器检测到电池模具中有电池时，控制器便控制中间注液单元对电池注入电解液，注液过程具体为：首先控制器控制中间皮带输送机停止工作，接着控制器控制第一升降气缸使升降板下移，升降板下移使注液针管插入锂电池的注液孔中，然后控制器控制第一电磁阀和第三电磁阀开启，并控制注液泵将电解液泵入中间存储缸中，中间存储缸中的电解液经进料管进入定量缸和回液管中，当压力传感器检测到回液管中的压力达到设定压力值时，表示定量缸中已经注满电解液，当控制器接收到的压力传感器检测压力信号等于设定压力值时，控制器便控制注液泵停止工作、控制第一电磁阀和第三电磁阀关闭、并控制第二电磁阀开启，接着控制器控制注液气缸驱动活塞移动，将定量缸中的电解液全部推入锂电池中；注液完成后控制器控制注液针管回到初始位置等待下一次注液。

本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，工作时，当第六传感器检测到电池模具中有电池时，控制器便控制中间封口单元进行封口作业，封口过程具体为：首先控制器控制中间皮带输送机停止工作，接着控制器控制第二升降气缸使电动直线导轨下移，电动直线导轨下移使导向套的内孔端部贴在电池注液孔的端部，然后控制器控制推球气缸的活塞杆伸出将塑料球顶入电池的注液孔中，顶球结束后控制器控制推球气缸的活塞杆回位，控制器再控制电动直线导轨上升回位，接着控制器控制电动直线气缸工作，电动直线气缸的滑座移动将光纤激光焊机移动至电池上方，控制器再控制光纤激光焊机工作将塑料球和电池壳体焊接成一体。

本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，在进料单元上料时，前称重传感器对注液前的电池进行称重，在出料单元出料时，后称重传感器对注液后的电池进行称重，控制器根据前称重传感器和后称重传感器的检测值判断注液量是否合格，对不合格产品，控制器控制直线电机和取件气缸将不合格产品放置在废品输送机上输出，从而实现合格品和不合格品的自动分拣；通过设置称重检测单元，实现了对注液质量的检测与监控，可即时发现不合格产品和注液机的故障问题，保证注液质量。

本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，当第四传感器33检测到带式输送机上无电池且第五传感器检测到电池定位模具有电池时，控制器便控制出料单元进行出料作业，出料单元的动作过程与进料单元的动作过程相反。

在具体实施中，只要设定好电池定位模具的相互间距、中间皮带输送机的输送速度、进料单元和出料单元的输送速度、上料时间、注液时间、封口时间、出料时间等，即可保证在注液、封口、上料和出料协同作业，而不会出现错乱。

本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，进料单元和出料单元还包括定位直线电机的滑座移动初始位置和终止位置的第一接近传感器36和第二接近传感器37，通过定位板定位直线电机的滑座移动位置，可更准确的保证上料和出料。

本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，其通过定量注液器对锂电池进行注液，由于定量注液器的定量缸的内腔容量等于锂电池的标准注液量，因此每次注液气缸从定量缸中推出的电解液量一致，且准确等于锂电池的标准注液量，注液精度高。

并且本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，其能通过中间封口单元对注液后的电池进行封口，电池封口自动完成，生产效率高。

而且本实施例带自检功能的锂电池电解液注液系统，其进料和出料均是自动完成，进料出料输送速度快，生产效率高。

本实施例中，所述电池定位模具包括长方体形模具体201和设置在模具体上放置锂电池的矩形槽202，锂电池安装定位方便。

本实施例中，所述电池定位模具上设置有三个矩形槽，所述定量注液器的数量与矩形槽的数量相等，矩形槽和定量注液器设置数量较多，一次能同时对多个锂电池进行注液，生产效率高。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。