注液装置的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种注液装置。

背景技术：

在锂离子电池多道生产工序中，对锂离子电池进行注液是其中最重要的生产工序之一。锂离子电池多为硬壳电池，内部封装有电芯。在锂离子电池制造过程中，电芯电解液浸润均匀性是其核心指标之一。目前应用注液装置通过锂离子电池上的注液孔向电池内部注液。然而，使用注液装置注液过程中，锂离子电池内部和外部存在压力差，从而当锂离子电池内部压力超过外部压力过大时，会对防爆阀造成损伤甚至使其发生非正常爆破。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种注液装置，能够实现在二次电池注液过程中，二次电池内部压力和外部压力保持等压平衡状态，有效保证注液过程中防爆阀的结构完整性。

一方面，本实用新型实施例提出了一种注液装置，用于向二次电池内部注入电解液，注液装置包括：

防护外壳，具有容纳腔室；第一加压管路，与防护外壳相连接，并用于对容纳腔室加压；第一控制阀，连接于防护外壳或第一加压管路，并用于导通或截止第一加压管路；注液机构，注液机构包括储液筒、与储液筒相连通的注液管以及连接于储液筒或注液管的第二控制阀，注液管伸入容纳腔室，第二控制阀用于导通或截止注液管；压力平衡管路，压力平衡管路的一端与防护外壳相连接，另一端与储液筒相连接，压力平衡管路连通容纳腔室和储液筒的内部空间，以平衡容纳腔室和储液筒的内部空间的压力；第三控制阀，连接于防护外壳、储液筒和压力平衡管路三者中的一者，第三控制阀用于导通或截止压力平衡管路。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液机构还包括第二加压管路以及连接于第二加压管路上的第四控制阀，第二加压管路与储液筒相连接，第四控制阀用于导通或截止第二加压管路。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液装置还包括设置于容纳腔室内的限位筒体，限位筒体具有用于收纳二次电池的限位腔室，限位筒体具有形成限位腔室的侧壁和底壁。

根据本实用新型实施例的一个方面，侧壁包括间隔设置的两个宽面以及间隔设置的两个窄面，宽面和窄面交替设置，注液装置还包括垫板，每个宽面上靠近窄面区域设有垫板。

根据本实用新型实施例的一个方面，垫板沿限位腔室的深度方向上延伸的尺寸为0.5mm至15mm。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液装置还包括第一抽真空机构，第一抽真空机构与注液管相连接，并用于将二次电池内部抽真空。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液装置还包括第二抽真空机构，第二抽真空机构与防护外壳相连接，并用于将容纳腔室抽真空。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液装置还包括泄压机构，泄压机构与防护外壳相连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液装置还包括注液泵，注液泵与储液筒相连接，并用于向储液筒供应电解液。

根据本实用新型实施例的一个方面，注液装置还包括压力表，压力表连接于防护外壳，并用于监测容纳腔室内的压力。

根据本实用新型实施例的注液装置，包括用于放置二次电池的防护外壳、用于向二次电池内注入电解液的注液机构以及用于连通防护外壳和储液筒的压力平衡管路。压力平衡管路能够保证储液筒内的压力和防护外壳的容纳腔室内的压力保持等压平衡状态，从而使得处于容纳腔室内的二次电池自身内部的压力和外部的压力也保持等压平衡状态，不存在压力差。这样，在整个注液过程中，二次电池的防爆阀不会因压力差而发生非正常爆破，从而降低注液工序的废品率，同时提高注液工作效率。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一实施例的二次电池的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的注液装置的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例的注液装置的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的限位筒体的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的限位筒体和二次电池配合状态示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

10、二次电池；11、壳体；111、第一侧板；112、第二侧板；12、电极组件；13、顶盖片；14、防爆阀；15、注液孔；

20、防护外壳；201、容纳腔室；21、第一加压管路；22、第一控制阀；23、注液机构；231、储液筒；232、注液管；233、第二控制阀；234、第二加压管路；235、第四控制阀；24、压力平衡管路；25、第三控制阀；26、限位筒体；26a、限位腔室；261、侧壁；261a、宽面；261b、窄面；262、底壁；27、垫板；28、第一抽真空机构；29、第二抽真空机构；30、泄压机构；31、注液泵；32、压力表；X、深度方向；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图5对本实用新型实施例的注液装置进行详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例的二次电池10包括壳体11、设置于壳体11内的电极组件12以及与壳体11密封连接的顶盖片13。

本实施例的壳体11具有六面体形状。壳体11具有容纳电极组件12和电解液的内部空间。壳体11可以由例如钢、铝或铝合金等材料制造。本实施例的壳体11包括底板、两个相对的第一侧板111和两个相对的第二侧板112。所有的第一侧板111和所有的第二侧板112共同拼接形成方筒结构，而底板封闭其中一个开口。本实施例的第一侧板111的面积大于第二侧板112的面积。

本实施例的电极组件12可通过将第一极片、第二极片以及隔板一同堆叠或者卷绕而形成主体部，其中，隔板是介于第一极片和第二极片之间的绝缘体。在本实施例中，示例性地以第一极片为正极片，第二极片为负极片进行说明。同样地，在其他的实施例中，第一极片还可以为负极片，而第二极片为正极片。另外，正极活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。从主体部延伸出的多个未涂覆区则作为极耳。电极组件12包括两个极耳，即正极耳和负极耳。正极耳从正极片的涂覆区延伸出，而负极耳从负极片的涂覆区延伸出。

本实施例的二次电池10还包括设置于顶盖片13上的防爆阀14。当二次电池10内部压力超过防爆阀14的爆破压力时，防爆阀14自身发生爆破以使二次电池10内部压力得以释放，降低二次电池10发生爆炸的可能性，提升二次电池10的安全性。本实施例的顶盖片13上设置有注液孔15。在将电极组件12装入壳体11，并且将顶盖片13与壳体11完成密封连接后，通过注液孔15向二次电池10内部注入电解液。

图2示意性地显示了本实用新型一实施例的注液装置的结构。参见图2所示，本实施例的注液装置用于向二次电池10内部注入电解液。本实施例的注液装置包括防护外壳20、第一加压管路21、第一控制阀22、注液机构23、压力平衡管路24以及第三控制阀25。

本实施例的防护外壳20具有容纳腔室201。在需要对二次电池10进行注液操作时，需要将二次电池10预先放置于防护外壳20的容纳腔室201内。本实施例的防护外壳20为刚性结构，可以由钢或铝等材料加工制造。

本实施例的第一加压管路21与防护外壳20相连接。第一加压管路21用于对容纳腔室201通气加压。第一加压管路21能够与外部气源连接。外部气源能够通过第一加压管路21将干燥的压缩气体通入容纳腔室201。本实施例的第一控制阀22连接于防护外壳20或第一加压管路21。第一控制阀22用于导通或截止第一加压管路21。

本实施例的注液机构23包括储液筒231、与储液筒231相连通的注液管232以及连接于储液筒231或注液管232的第二控制阀233。本实施例的储液筒231用于储存电解液。第二控制阀233用于导通或截止注液管232。在一个实施例中，储液筒231具有液位检测部件，以使得储液筒231能够储存定量的电解液，从而可以保证储液筒231内每次储存的电解液量与每个二次电池10的电解液需求量等量，节约电解液使用量。本实施例的注液机构23所包括的注液管232伸入容纳腔室201内。注液管232的自由端部能够与二次电池10的注液孔15密封对接，以能够容易且快速地将储液筒231内的电解液导流至二次电池10内，并且注液管232和注液孔15对接处不易发生电解液泄漏，降低电解液污染二次电池10或防护外壳20的可能性。

本实施例的压力平衡管路24的一端与防护外壳20相连接，另一端与储液筒231相连接。本实施例的压力平衡管路24连通容纳腔室201和储液筒231的内部空间，以平衡容纳腔室201和储液筒231的内部空间的压力。本实施例的第三控制阀25连接于防护外壳20、储液筒231和压力平衡管路24三者中的一者。第三控制阀25用于导通或截止压力平衡管路24。在二次电池10注液工序中，由于防护外壳20的容纳腔室201和储液筒231的内部空间通过压力平衡管路24相连通，因此在第一加压管路21向容纳腔室201加压时，储液筒231内的压力与容纳腔室201的压力相等。通过储液筒231向二次电池10内部注入电解液的过程中，二次电池10内部和外部保持等压状态，使得二次电池10内部和外部保持压力平衡，不存在压力差。这样，在注液过程中，二次电池10的防爆阀14不会由于二次电池10内部压力超过外部压力并达到防爆阀14的爆破压力而发生爆破，从而一方面提高了注液工作的效率，另一方面降低了注液工序的废品率。

本实施例的二次电池10注液工序是将第二控制阀233和第三控制阀25同时置于截止状态，并在储液筒231内注入电解液。然后将第一控制阀22、第二控制阀233和第三控制阀25均置于导通状态，通过第一加压管路21向防护外壳20的容纳腔室201内通入加压气体，使得容纳腔室201处于正压状态。由于容纳腔室201和储液筒231的内部空间通过压力平衡管路24连通，从而储液筒231的内部压力和防护外壳20的容纳腔室201的压力保持平衡。储液筒231内的电解液在压力作用下，通过注液管232注入二次电池10内。

继续参见图2所示，本实施例的注液机构23还包括第二加压管路234以及连接于第二加压管路234上的第四控制阀235。第二加压管路234与储液筒231相连接。第四控制阀235用于导通或截止第二加压管路234。第二加压管路234能够与外部气源连接。外部气源能够通过第二加压管路234将干燥的压缩气体通入储液筒231。在注液过程中，可以预先将第二控制阀233和第四控制阀235置于导通状态，第三控制阀25置于截止状态，第二加压管路234向储液筒231内加压以将电解液注入壳体11内，同时也使得壳体11的第一侧板111向外发生鼓胀变形，从而增大壳体11与电极组件12之间的间隙，电解液进入到壳体11与电极组件12之间的量增多，能够提升电解液对电极组件12的浸润效果。在壳体11发生鼓胀变形后，将第四控制阀235置于截止状态，将第一控制阀22、第二控制阀233和第三控制阀25均置于导通状态，通过第一加压管路21对储液筒231加压，以继续对壳体11进行注液。由于二次电池10内部和外部保持压力平衡，壳体11上发生鼓胀变形的第一侧板111无法回复原状，从而保证二次电池10最终能够注入更多量的电解液，同时也提高了注液效率。本实施例中，通过第二加压管路234通入储液筒231的气体压力值保持于0.1Mpa至0.5Mpa。

在第二加压管路234向储液筒231加压的实施例中，当二次电池10的壳体11内部注入一定量的电解液后，壳体11内部为正压状态。此时，截止第二加压管路234，然后导通第一加压管路21和压力平衡管路24，直至容纳腔室201的压力、储液筒231内部压力以及壳体11内部压力相等，然后截止第一加压管路21和压力平衡管路24，再次导通第二加压管路234，并增大第二加压管路234内的气体压力，以使储液筒231内部的压力大于壳体11内部的压力，从而剩余的电解液能够继续被注入壳体11内。

本实施例的注液装置还包括第一抽真空机构28。第一抽真空机构28与注液管232相连接，并用于将二次电池10内部抽真空。在向二次电池10的壳体11内注入电解液之前，预先通过第一抽真空机构28对壳体11进行抽真空操作，使得壳体11内处于负压状态。然后关闭第一抽真空机构28，再通过储液筒231向壳体11内进行注液操作。由于壳体11内是负压状态，从而电解液能够更快速地进入壳体11，提高注液效率。

参见图3和图4所示，本实施例的注液装置还包括设置于容纳腔室201内的限位筒体26。限位筒体26具有用于收纳二次电池10的限位腔室26a。限位腔室26a的形状与壳体11的形状相匹配。限位筒体26具有形成限位腔室26a的侧壁261和底壁262。在对二次电池10进行注液操作时，将二次电池10放置于限位筒体26的限位腔室26a中。限位筒体26能够将二次电池10的壳体11整体覆盖。二次电池10所包括的壳体11的第一侧板111和第二侧板112均与限位筒体26的侧壁261相对应，而壳体11的底板与限位筒体26的底壁262相对应。壳体11的第一侧板111的外表面与限位筒体26的侧壁261之间具有预定间隙，从而为二次电池10的壳体11发生鼓胀变形预留空间，同时限位筒体26又能够限制壳体11鼓胀程度，降低壳体11鼓胀过度而导致无法复原的可能性，降低注液工序的废品率，提高注液工作效率。

继续参见图4所示，本实施例的侧壁261包括间隔设置的两个宽面261a以及间隔设置的两个窄面261b。宽面261a和窄面261b交替设置，以形成横截面为矩形的限位腔室26a。在二次电池10的壳体11为方壳时，第一侧板111与宽面261a相对应，而第二侧板112与窄面261b相对应。本实施例的注液装置还包括垫板27。每个宽面261a上靠近窄面261b区域设有垫板27。本实施例的每个宽面261a上设置有两个垫板27。两个垫板27间隔设置，从而在两者之间形成间隙。图5中示意性地显示了壳体在限位筒体内发生鼓胀变形状态。参见图5所示，将二次电池10放置于限位腔室26a内后，第一侧板111靠近第二侧板112的区域与垫板27接触，从而第一侧板111与垫板27接触的区域受到垫板27的限位约束不能鼓胀变形或者鼓胀变形量小于第一侧板111的中间区域鼓胀变形量。这样，一方面，能够降低第一侧板111整体鼓胀变形过度而导致无法满足后续工序定位精度要求的可能性，另一方面，能够降低由于第一侧板111邻近第二侧板112区域的鼓胀变形过度而导致与第二侧板112之间出现裂纹的可能性。在一个实施例中，垫板27沿限位腔室26a的深度方向X上延伸的尺寸为0.5mm至15mm。

参见图5所示，本实施例的注液装置还包括第二抽真空机构29。第二抽真空机构29与防护外壳20相连接，并用于将容纳腔室201抽真空。在储液筒231内的部分电解液注入二次电池10后，截止注液管232，停止向二次电池10内部继续注液，再通过第一抽真空机构28对壳体11内部抽真空，然后再导通注液管232继续向二次电池10内部注液。按照上述的方式，注液和抽真空依次循环，从而能够使壳体11内的气体完全排出，以增多电解液的注入量。通过第二抽真空机构29对容纳腔室201抽真空，以使壳体11内部和外部压力始终保持等压平衡状态，从而壳体11能够保持于鼓胀变形状态，避免壳体11因外部压力大于内部压力发生回缩而影响注液效率，从而提高注液工作效率。

参见图2或图3所示，本实施例的注液装置还包括泄压机构30。泄压机构30与防护外壳20相连接，以用于防护外壳20泄压。在通过第二加压管路234将储液筒231内的部分电解液压入壳体11内后，截止第二加压管路234。然后导通压力平衡管路24，同时启动泄压机构30，以使储液筒231内的压力回复大气压状态。然后关闭泄压机构30，导通第一加压管路21，以通过第一加压管路21向容纳腔室201内通入高压气体，并且第一加压管路21内的气体压力大于第二加压管路234内的气体压力。通过第一加压管路21加压时的储液筒231内的压力大于通过第二加压管路234加压时的储液筒231内的压力，从而储液筒231内剩余的电解液能够更快地注入壳体11内。另外，由于通过第一加压管路21加压时，壳体11的内部压力和外部压力保持等压平衡状态，从而即便是壳体11内的压力相对增大，防爆阀14也不会发生爆破。这样，在保证防爆阀14结构安全的情况下，有效提高注液工作效率。

参见图2或图3所示，本实施例的注液装置还包括注液泵31。注液泵31与储液筒231相连接，并用于向储液筒231供应电解液。注液泵31可以向储液筒231内定量地注入电解液，从而降低电解液发生浪费的可能性。另外，在通过使用第一抽真空机构28对二次电池10抽真空的同时，可以启动注液泵31向储液筒231内注入电解液，从而提高注液工作效率。

参见图2或图3所示，本实施例的注液装置还包括压力表32。压力表32连接于防护外壳20，并用于监测容纳腔室201内的压力，从而保证容纳腔室201内的压力稳定于满足注液要求的压力，提高注液过程安全性和精确性。在一个实施例中，压力表32包括正压表和真空表。正压表用于监控容纳腔室201内的正压值，而真空表用于监控容纳腔室201内的真空度。

本实用新型实施例的注液装置，包括用于放置二次电池10的防护外壳20、用于向二次电池10内注入电解液的注液机构23以及用于连通防护外壳20和储液筒231的压力平衡管路24。压力平衡管路24能够保证储液筒231内的压力和防护外壳20的容纳腔室201内的压力保持等压平衡状态，从而使得处于容纳腔室201内的二次电池10自身内部的压力和外部的压力也保持等压平衡状态，不存在压力差。这样，在整个注液过程中，二次电池10的防爆阀14不会因压力差而发生非正常爆破，从而降低注液工序的废品率，同时提高注液工作效率。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。