专利名称：一种电解液注液设备及使用该设备注液的方法
技术领域：
本发明涉及一种电解液注液设备以及使用该设备注液的方法，尤其涉及一种注液效率高、稳定性好的电解液注液设备以及使用该设备注液的方法。
背景技术：
目前，随着微电子技术的进步和大量问世的可移动电子设备的发展，如手机、摄像机、笔记本电脑、掌上电脑以及近年来出现的电动汽车等，对有这高能量、体积小、性能可靠的锂离子电池的需求越来越大。因此，各个研究机构及电池公司对锂离子电池的研究投入越来越多，对锂离子的研究也越来越深入。目前，电池常用的注液方式有两种
一种方法是定量滴加注液，即是将电解液定量的加入实验电池中。这种注液方式能精确的控制电池的注液量，也能将注液设备做小到适合实验室的手套箱中使用；但是，电解液是从电池电芯上部注入，很难将电池内部的空气排出，导致电解液吸收速度缓慢，而且容易造成电池在贮存过程中出现爬碱现象，腐蚀电池的外壳，这一方面严重影响了电池的外观， 另一方面也会造成电池寿命减少、容量降低、内阻增大等严重影响电池性能的现象。另外、 高容量电池由于是紧装配，因此直接注加电解液困难，需要分几次注加，造成一方面造成液量精度控制困难，另一方面造成注液效率低下，同时更无法满足自动化批量生产。另一种方法是真空注液法，即对电池抽真空，使电解液在真空压力下自己进入电池中，这种方法由于是先将电池内部气体抽出再注液能很好的解决电解液外溢的现象，但是注液过程中，会将电池注液设备推到真空室内抽真空，故抽真空时须将整个真空室的空气抽取掉，才能注液，且注液之针筒设备结合电池后需花费推入真空箱的时间，故其缺陷为注液时间太长。如CN200620145371.X号专利所提供的新型电池用注液机，其采用底座提供支撑件支撑注液筒以及真空室，并且所述支撑件控制注液筒以及真空室朝向底座移动或远离，在此过程中对支撑件进行操作容易造成注液筒与真空室的不稳定，在注液过程造成不稳定因素，同时由于使用范围过于局限，不易形成自动化控制注液，进而对大规模生产以及生产效率的提高造成阻碍。有鉴于此，有必要对现有的电解液注液设备予以改进来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种可以一次完成多个电池芯之注液，且自动化完成注液步骤，达到节省注液时间，提高生产效率，同时保证注液过程稳定性的电解液注液设备。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的1. 一种电解液注液设备， 其特征在于，所述电解液注液设备包括基座，用于支撑具有注液口的电池；针筒构件，设置在基座上方，其包括至少一个针筒，所述针筒包括具有入液口、和用于盛放电解液的收容腔、和位于收容腔下方并与收容腔连通的注液嘴；隔板组件，支撑所述针筒构件，所述针筒注液嘴至少部分收容于所述隔板组件内；真空构件，具有与所述针筒的收容腔连通的真空腔，以用于在针筒组件给电池注液时产生真空吸力；其中所述针筒组件可作动地朝向或远离所述基座运动，以控制所述针筒的注液嘴与所述电池的注液口配合来实施注液。作为本发明的进一步改进，所述隔板组件包括隔板以及设置于隔板表面的隔离垫，所述隔离垫与所述针筒构件分布于所述隔板两侧。作为本发明的进一步改进，所述隔板设置有通孔，所述针筒注液嘴收容于所述通孔，所述隔离垫部分收容于所述通孔。作为本发明的进一步改进，所述隔离垫包括0型环，所述针筒注液嘴穿置于所述0 型环开口。作为本发明的进一步改进，所述隔板为耐电解液腐蚀的金属材料制成。作为本发明的进一步改进，所述隔板组件设置有电池电极固定位，用来固定所述电池上电极。作为本发明的进一步改进，所述电解液注液设备包括压缩构件，所述压缩构件作用于所述隔板组件，使得所述隔板组件作动地朝向或远离所述基座。本发明还提供一种电解液注液方法，所述方法包括以下步骤 提供前述发明内容中任意一条所述的电解液注液设备；
提供电池，所述电池具有壳体，所述壳体上设有注液口 ； 将电池固定在注液设备的基座上，并使所述电池的注液口与针筒的注液嘴对齐； 提供压缩构件，所述压缩构件作用于所述隔板组件，使得所述隔板组件朝向基座运动， 以控制所述针筒的注液嘴与所述电池的注液口配合来实施注液；
控制所述注液设备的真空构件，以对真空构件的真空腔抽真空，直到所述电池壳体内气压与所述真空腔中气压平衡；
将所述真空腔中真空破掉，使得所述针筒中电解液通过注液口压入所述电池壳体中。作为本发明的进一步改进，所述破真空步骤包括分阶段地破除真空腔的密封，并且在每段破除密封后，等待特定时间间隔，以使电解液稳定注入电池壳体中；所述分阶段数为3次或4次或5次。作为本发明的进一步改进，所述特定时间间隔为3-10秒。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过隔板支撑所述针筒构件以及真空构件可以保证注液过程注液设备的稳定性，通过设置隔板带动针筒构件以及真空构件共同运动，则可以一次完成多个电池芯之注液，且该注液流程可自动化，更加节省时间，提升生产效率同时保证电池的质量。
图1是本发明一个具体实施方式
中电解液注液设备的正视图； 图2是本发明一个具体实施方式
中电解液注液设备的侧视图3是本发明一个具体实施方式
中电解液注液设备的真空构件与加压泵以及真空泵的连接关系示意图4是本发明一个具体实施方式
中电解液注液设备在注液过程中针筒、隔板组件以及电池结合的局部示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。一般而言，电池之形状分为圆柱型(Cylinder)与方型(I^rismatic)两种形状，而电池之组成则包括电池壳体(电池芯外部之壳体)、电池芯盖、及内部之电池芯结构；将电池芯结构置入电池壳体中，再将电池芯盖与电池壳体以焊接等方式密合后，最后将电解液注入电池内，即完成电池之主要制造流程。而最后的电解液注入过程，如果操作不慎，将会造成电池寿命减少、容量降低、内阻增大等严重影响电池电性能的显现。由此，电解液注入过程对于电池质量的重要性是显而易见的。针对现有技术中的电解液注液设备，可以发现， 其在注液过程中的稳定性以及整个注液的自动化都有很明显的缺陷。参图1以及图2所示，本发明的一个具体的实施方式中，电解液注液设备100包括基座170，用于支撑具有注液口 162的电池161 ；所述电解液注液设备100还包括针筒构件 120，所述针筒构件120设置在基座170上方，所述针筒构件120包括至少一个针筒121，所述针筒121包括具有入液口 122、用于盛放电解液的收容腔、和位于收容腔下方并与收容腔 (连通的注液嘴123 ；所述电解液注液设备100还包括隔板组件140，所述隔板组件140支撑所述针筒构件120，所述针筒121注液嘴123至少部分收容于所述隔板组件140内；所述电解液注液设备100还包括真空构件110，所述真空构件110具有与所述针筒121的收容腔连通的真空腔111，以用于在针筒组件120给电池161注液时产生真空吸力；其中所述针筒组件120可作动地朝向或远离所述基座170运动，以控制所述针筒121的注液嘴123与所述电池161的注液口 162配合来实施注液。由于所述真空构件110、所述针筒构件120以及所述隔板组件140相互之间固定连接，所以三者是共同运动，由此，所述基座170上支撑件150支撑所述隔板组件140，同时也支撑所述真空构件110、所述针筒构件120以及所述隔板组件140，则可以保持整个三者的稳定性，在注液过程中不会出现注液不稳定导致的电池质量问题。本发明的实施例中，所述电解液注液设备100中隔板组件还包括有隔板141 以及隔离垫142，所述隔离垫142设置于所述隔板141上，本发明的实施例中，优选的，所述隔离垫142设置于所述隔板141之隔离面145上，并且所述隔离垫142部分设置于所述通孔1411之中，所述通孔1411收容所述针筒注液嘴123，同时隔离垫142部分凸出所述隔板 141的隔离面145，同时，所述隔离垫142于所述通孔1411位置仍然具有开口，使得针筒121 之中的电解液可以穿过隔离垫142，所述电解液注液设备100在工作过程，也可以顺畅完成注液，并且本发明提供的隔离垫142，优选的，还可以以0型环形式出现，所述0型环部分设置于通孔之中，或者粘附于所述隔板上，在此不作限定，但要求所述0型环与所述隔板141 固定并且收容所述注液嘴123，同样可以满足注液需要。本发明中的实施例中，优选的，所述隔板141为耐电解液腐蚀的金属材料制成，由此在保证注液稳定性的同时还可以保证注液设备的安全，所述隔离垫142为耐电解液腐蚀材料制成，由于所述隔板141与所述隔离垫 142都可能接触所述电解液，则对于二者的材料必须作出限定。并且由于隔板组件140在电解液注液设备100注液过程中，需要与电池161接触，由于电池上具有正电极1611、负电极 1612，则隔板组件140需设置有对应所述电池上正、负电极的电池电极固定位，用于正视图角度，仅可看到适配于负电极的电池负极固定位143，但是与正电极1611所适配的电池正极固定位是存在的，如此方便在注液过程中对电池电极的收容。
如图1以及图2中所示的电解液注液设备100还包括有压缩构件130，所述压缩构件汽缸加压装置或者机械加压装置，所述压缩构件130作用于所述隔板组件140，使得所述隔板组件140沿着所述挤压方向移动，同时带动与所述隔板组件140相固定连接的针筒构件120与真空构件110，从而可以完成对注液过程的机械化自动化控制，本发明的实施例中，优选的，所述压缩构件130设置为两个，分布于所述隔板组件140的两侧，从而使得隔板组件140受力均勻，运动控制更好。同时，所述压缩构件130可以焊接于所述隔板组件之上， 亦可以部分设置于所述隔板之内，只需要所述压缩构件可以完成对隔板组件140以及与所述隔板组件140相固定连接的针筒构件120与真空构件110三者运动的控制即可。由隔板组件140带动针筒构件120以及真空构件110移动从而可以稳定的自动化的实现整个注液过程。如图1以及图2中所示的电解液注液设备100还包括有电池固定件160，所述电池固定件160设置于所述基座170上方，与基座170固定连接，以保证注液过程电池位置的稳定性。用于承载电池161，所述隔板组件140与所述电池固定件160上下对应排布，所述电池固定件160上还设置有放置电池的电池固定位，所述电池固定位与所述针筒121沿上下对应设置，如此设置方式，可以使得隔板组件140向电池固定件160运动过程中，使得针筒121上注液嘴123与电池上注液口 162对应，从而可以顺畅抽真空以及完成注液。本发明的实施例中，优选的，所述电池固定件160上电池固定位采用配合电池尺寸的凹槽形式， 如此设置可以使得电池固定方式简易，同时满足注液过程的需求。同时，本发明所提供的电池固定件160也可以设置为在基座170上可以移动，到达固定位置则进行锁扣以及其他方式进行固定，仍然可以满足注液需求，并且可以保证安放电池161步骤的简易。参图3所示，本发明的一个实施例中，所述真空构件110中包括有空腔111，所述电解液注液设备100还设置有真空泵180，所述真空泵180的吸气口与所述真空构件110 中真空腔111相连通，所述真空泵用于在注液过程中对整个真空腔111、针筒121以及电池内部的空间抽真空，本发明的实施例中，优选的，所述电解液注液设备100还设置有加压泵 190，所述加压泵190用于在注液过程中，对真空腔111内气体输入惰性气体等使得真空腔 111中气压变高，从而加速电解液的注液过程使得注液速度加快，并且不会影响到整个电池的质量。同时对于真空泵180设备上常需要的真空计，由于不是本发明所提及的重点，在此就不做赘述。本发明中当然本发明的实施例中，所述真空构件110与所述真空腔111之间， 所述真空腔111可以为所述真空构件内部一单独腔体，亦可为所述真空构件110本身所具有的内部腔体。参图4所示，本发明的一个具体实施例中，将隔离垫142部分设置于所示隔板组件 140上通孔1411中，同时所述隔离垫142部分凸出所述隔板组件140上靠近所述基座170 的隔离面145，优选的，采用0型环作为隔离垫142，由此保证节约材料的同时可以有效的保证抽真空的质量。所述隔离垫142于所述通孔1411处设置有开口，所述针筒121固定于所述隔板组件140上安装面144，并且所述针筒构件120与所述隔板组件140连接，优选的，本发明中采用焊接方式使所述针筒构件120与所述隔板组件140相连接固定，同时所述针筒 120上注液嘴123收容于所述通孔1411中，并且所述隔离垫142也对应在通孔141处设置有开口，则在注液过程中，所述隔板组件140经压缩构件130作用，压在所述电池161上，所述注液嘴123与所述电池161上注液口 162相对应，同时隔离垫142受到挤压作用，将所述注液嘴123与所述电池161上注液口 162之间形成一个密闭的空间，同时由于隔离垫142具有开口，则所述电解液可以顺利从针筒进入电池内部完成注液过程，并且在抽真空操作时， 所述电池内部与所述针筒内部以及所述真空构件真空腔111之间为密闭空间。本发明还针对前述发明内容所提及的电解液注液设备提供了注液方法，所述注液方法包括有如下步骤
提供前述发明内容中任意一条所述的电解液注液设备； 提供电池161，所述电池161具有壳体，所述壳体上设有注液口 162 ； 将电池161固定在注液设备的基座170上，并使所述电池161的注液口 162与针筒121 的注液嘴123对齐；
提供压缩构件130，所述压缩构件130作用于所述隔板组件140，使得所述隔板组件140 朝向基座170运动，以控制所述针筒121的注液嘴123与所述电池的注液口 162配合来实施注液；
控制所述注液设备的真空构件110，以对真空构件110的真空腔111抽真空，直到所述电池内气压与所述真空腔111中气压平衡；
将所述真空腔111中真空破掉，使得所述针筒121中电解液通过注液口 162压入所述电池161中。所述破真空步骤包括包括对破真空过程的分阶段处理，即破一段真空再停留下缓冲，所述缓冲处理时电解液注液设备停止所有操作以供电解液稳定注入电池中，然后重复上述破真空和缓冲，优选的，本发明中所述分阶段数为3次或4次或5次。本发明的实施例中，破真空处理后的缓冲处理，所述缓冲处理的特定时间为3-10秒。优选的，本发明的实施例中，将所述特定时间确定为5秒。所述破真空有一定时间要求，因为用于注液口每秒只能流过数克电解液，需要一定时间才能让电解液都流入电池，故采上述对破真空过程的控制过程，可以有效的提高电解液流入电池的效率以及质量。本发明的实施例中，所述压缩构件130使所述隔板组件140沿向基座170移动，所述隔板组件140包括隔板141以及设置于所述隔板141下方的隔离垫142，则隔板组件140 移动过程中将所述隔离垫142压至注液口上方，使得隔板组件140中隔离垫142发生形变而使得注液嘴123与所述注液口 162连接处成密封状态。本发明的实施例中，优选的，注液过程包括使用加压泵190对电解液压入电池进行加速。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
权利要求
1.一种电解液注液设备，其特征在于，所述电解液注液设备包括 基座，用于支撑具有注液口的电池；针筒构件，设置在基座上方，其包括至少一个针筒，所述针筒包括具有入液口、和用于盛放电解液的收容腔、和位于收容腔下方并与收容腔连通的注液嘴；隔板组件，支撑所述针筒构件，所述针筒注液嘴至少部分收容于所述隔板组件内； 真空构件，具有与所述针筒的收容腔连通的真空腔，以用于在针筒组件给电池注液时产生真空吸力；其中所述针筒组件可作动地朝向或远离所述基座运动，以控制所述针筒的注液嘴与所述电池的注液口配合来实施注液。
2.如权利要求1所述的电解液注液设备，其特征在于所述隔板组件包括隔板以及设置于隔板表面的隔离垫，所述隔离垫与所述针筒构件分布于所述隔板两侧。
3.如权利要求2所述的电解液注液设备，其特征在于所述隔板设置有通孔，所述针筒注液嘴收容于所述通孔，所述隔离垫部分收容于所述通孔。
4.如权利要求2或3所述的电解液注液设备，其特征在于所述隔离垫包括0型环，所述针筒注液嘴穿置于所述0型环开口。
5.如权利要求2所述的电解液注液设备，其特征在于所述隔板为耐电解液腐蚀的金属材料制成。
6.如权利要求1所述的电解液注液设备，其特征在于所述隔板组件设置有电池电极固定位，用来固定所述电池上电极。
7.如权利要求1所述的电解液注液设备，其特征在于所述电解液注液设备包括压缩构件，所述压缩构件作用于所述隔板组件，使得所述隔板组件作动地朝向或远离所述基座。
8.一种电解液注液方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 提供如权利要求1-7中任一项所述的电解液注液设备； 提供电池，所述电池具有壳体，所述壳体上设有注液口 ；将电池固定在注液设备的基座上，并使所述电池的注液口与针筒的注液嘴对齐； 提供压缩构件，所述压缩构件作用于所述隔板组件，使得所述隔板组件朝向基座运动， 以控制所述针筒的注液嘴与所述电池的注液口配合来实施注液；控制所述注液设备的真空构件，以对真空构件的真空腔抽真空，直到所述电池壳体内气压与所述真空腔中气压平衡；将所述真空腔中真空破掉，使得所述针筒中电解液通过注液口压入所述电池壳体中。
9.如权利要求8所述的电解液注液方法，其特征在于所述破真空步骤包括分阶段地破除真空腔的密封，并且在每段破除密封后，等待特定时间间隔，以使电解液稳定注入电池壳体中；所述分阶段数为3次或4次或5次。
10.如权利要求9所述的电解液注液方法，其特征在于所述特定时间间隔为3-10秒。
全文摘要
本发明提供一种电解液注液设备，其包括基座，用于支撑具有注液口的电池；针筒构件，设置在基座上方，其包括至少一个针筒，针筒包括具有入液口、和用于盛放电解液的收容腔、和位于收容腔下方并与收容腔连通的注液嘴；隔板组件，支撑针筒构件，针筒注液嘴至少部分收容于隔板组件内；真空构件，具有与针筒的收容腔连通的真空腔，以用于在针筒组件给电池注液时产生真空吸力；其中针筒组件可作动地朝向或远离基座运动，以控制针筒的注液嘴与电池的注液口配合来实施注液。本发明的有益效果是保证注液过程注液设备的稳定性，可以一次完成多个电池芯之注液，且该注液流程可自动化，更加节省时间，提升生产效率同时保证电池的质量。
文档编号H01M2/36GK102569717SQ20111039515
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者曾裕, 黄仁治 申请人:冠硕新能源(香港)有限公司, 苏州冠硕新能源有限公司