用于锂离子电池的注液装置及注液方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池生产技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电池的注液装置及注液方法。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度高、循环性能好和无记忆效应的特性，又具有安全、可靠且能快速充放电等优点，目前已广泛应用于众多领域中。
3.注液是锂离子电池生产过程中的一道重要工序，现有的注液方法为，在锂离子电池的注液口上设置套杯，将电解液由套杯直接倒入锂离子电池中，然后将锂离子电池放入钟罩中通过抽真空与加压的方式促进电解液的吸收，由于套杯内存有一定高度的电解液，即套杯中的电解液形成液封，而这种开放式的注液模式容易将锂离子电池内的空气封存在锂离子电池内，电解液难以浸润到锂离子电池内有空气的位置，使得电解液浸润不良，电解液无法得到充分吸收，导致锂离子电池的质量较差。


技术实现要素：

4.本发明提供一种用于锂离子电池的注液装置及注液方法，用以解决或改善现有锂离子电池在注液过程中存在电解液难以充分吸收的问题。
5.本发明提供一种用于锂离子电池的注液装置，包括：套杯组件、注液针及升降驱动机构；所述套杯组件呈筒状，所述套杯组件的一端用于与锂离子电池的注液口密封连接；所述注液针的一端用于依次通过所述套杯组件的另一端与所述注液口伸入至所述锂离子电池的底部；所述注液针的另一端用于与注液泵连通；所述升降驱动机构与所述注液针连接，所述升降驱动机构用于驱动所述注液针沿所述锂离子电池的高度方向移动。
6.根据本发明提供的一种用于锂离子电池的注液装置，所述套杯组件包括：杯体与密封件；所述密封件的一端与所述杯体可拆卸式连接，所述密封件的另一端与所述注液口连接。
7.根据本发明提供的一种用于锂离子电池的注液装置，所述用于锂离子电池的注液装置还包括：定位夹套；所述定位夹套与所述杯体均呈圆筒状，所述定位夹套套设于所述杯体外，所述杯体的一端的外侧壁凹设有第一凹槽，所述密封件分别与所述第一凹槽及所述定位夹套的内侧壁连接。
8.根据本发明提供的一种用于锂离子电池的注液装置，所述定位夹套与所述杯体转动连接；所述定位夹套上设有卡接部，所述卡接部朝向所述杯体的一侧凹设有第二凹槽；所述杯体的外侧壁设有凸出部，所述凸出部沿所述杯体的周向延伸，所述凸出部上设有第三凹槽，所述第三凹槽沿所述杯体的轴向延伸；所述定位夹套与所述杯体具有第一配合状态与第二配合状态；在所述第一配合状态的情况下，所述卡接部用于伸入所述第三凹槽内，所述定位夹套可沿所述第三凹槽的延伸方向移动；在所述第二配合状态的情况下，所述凸出部伸入所述第二凹槽内，所述定位夹套可沿所述凸出部的延伸方向转动。
9.根据本发明提供的一种用于锂离子电池的注液装置，所述卡接部与所述第三凹槽均设有两个，两个所述卡接部与两个所述第三凹槽一一对应设置；其中，两个所述卡接部呈相对设置。
10.根据本发明提供的一种用于锂离子电池的注液装置，所述用于锂离子电池的注液装置还包括：平移驱动机构；所述平移驱动机构与所述升降驱动机构连接，所述平移驱动机构用于驱动所述升降驱动机构及所述注液针沿垂直于所述锂离子电池的轴线的方向移动。
11.根据本发明提供的一种用于锂离子电池的注液装置，所述用于锂离子电池的注液装置还包括：托盘；所述托盘用于承托所述锂离子电池。
12.本发明还提供一种如上所述的用于锂离子电池的注液装置的注液方法，包括：
13.将套杯组件的一端与锂离子电池的注液口密封连接；
14.驱动注液针依次通过所述套杯组件与所述注液口伸入至所述锂离子电池的底部；
15.开启注液泵并驱动所述注液针沿所述锂离子电池的高度方向升高。
16.根据本发明提供的一种注液方法，所述开启注液泵并驱动所述注液针沿所述锂离子电池的高度方向移动，之后包括：
17.驱动所述注液针移出所述套杯组件外，将所述套杯组件与所述锂离子电池移至钟罩内，对钟罩内进行抽真空操作，在抽真空操作后对钟罩内进行加压操作。
18.根据本发明提供的一种注液方法，所述将套杯组件的一端与锂离子电池的注液口密封连接，之前包括：
19.将密封件与杯体的一端连接，将定位夹套套设在所述杯体外。
20.本发明提供的用于锂离子电池的注液装置及注液方法，通过设置可升降式的注液针，在对锂离子电池进行注液操作时，将套杯组件的一端与锂离子电池的注液口密封连接，则套杯组件与锂离子电池共同形成一个用于承接电解液的容器，在注液过程中，由于锂离子电池无法在短时间内完全吸收电解液，电解液在注液完毕后的液面实际上是高于注液口的，即套杯组件中存有一定的电解液，后续在钟罩内进行抽真空与加压操作使得套杯组件内的电解液被完全吸收至锂离子电池内；通过升降驱动机构逐渐降低注液针的高度，使得注液针由套杯组件的另一端伸入套杯组件内，然后通过注液口伸入至锂离子电池的底部，开启注液泵，电解液在注液针的引导下直接注入锂离子电池的底部，锂离子电池内的电解液液面逐渐上升，与此同时，升降驱动机构带动注液针同步上升，以实现电解液的逐层注入，避免注液针没入深度过深影响电解液的吸收，提升了电解液的吸收效率；通过将电解液直接注入到锂离子电池的内部，在电解液液面上升的过程中，电解液能够将锂离子电池内的空气逐渐挤出，并由注液口排出，避免了电解液形成液封造成空气难以排出的现象，相应地减少了锂离子电池内的空气含量，避免残留的空气影响电解液的吸收，提升了电解液的吸收率，保证了电解液的浸润效果，提升了锂离子电池的质量。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。
22.图1是本发明提供的用于锂离子电池的注液装置的结构示意图；
23.图2是本发明提供的杯体的结构示意图之一；
24.图3是本发明提供的杯体的结构示意图之二；
25.图4是本发明提供的定位夹套的结构示意图之一；
26.图5是本发明提供的定位夹套的结构示意图之二；
27.图6是本发明提供的注液针的结构示意图；
28.图7是本发明提供的用于锂离子电池的注液装置的注液方法的流程示意图；
29.附图标记：
30.1：套杯组件；11：杯体；111：第一凹槽；112：凸出部；113：第三凹槽；12：密封件；2：注液针；21：第一节段；22：第二节段；3：升降驱动机构；4：锂离子电池；5：定位夹套；51：卡接部；511：第二凹槽；6：平移驱动机构；7：托盘。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
34.下面结合图1至图7描述本发明的提供的一种用于锂离子电池的注液装置及注液方法。
35.其中，锂离子电池在进行注液操作时，锂离子电池呈竖直放置，锂离子电池的注液口朝上。
36.如图1所示，本实施例所示的用于锂离子电池的注液装置包括：套杯组件1、注液针2及升降驱动机构3。
37.套杯组件1呈筒状，套杯组件1的一端用于与锂离子电池4的注液口密封连接；注液针2的一端用于依次通过套杯组件1的另一端与注液口伸入至锂离子电池4的底部；注液针2的另一端用于与注液泵连通；升降驱动机构3与注液针2连接，升降驱动机构3用于驱动注液针2沿锂离子电池4的高度方向移动。
38.具体地，本实施例所示的用于锂离子电池的注液装置，通过设置可升降式的注液针2，在对锂离子电池4进行注液操作时，将套杯组件1的一端与锂离子电池4的注液口密封
连接，则套杯组件1与锂离子电池4共同形成一个用于承接电解液的容器，在注液过程中，由于锂离子电池4无法在短时间内完全吸收电解液，电解液在注液完毕后的液面实际上是高于注液口的，即套杯组件1中存有一定的电解液，后续在钟罩内进行抽真空与加压操作使得套杯组件1内的电解液被完全吸收至锂离子电池内；通过升降驱动机构3逐渐降低注液针2的高度，使得注液针2由套杯组件1的另一端伸入套杯组件1内，然后通过注液口伸入至锂离子电池4的底部，开启注液泵，电解液在注液针2的引导下直接注入锂离子电池4的底部，锂离子电池4内的电解液液面逐渐上升，与此同时，升降驱动机构3带动注液针2同步上升，以实现电解液的逐层注入，避免注液针2没入深度过深影响电解液的吸收，提升了电解液的吸收效率；通过将电解液直接注入到锂离子电池4的内部，在电解液液面上升的过程中，电解液能够将锂离子电池4内的空气逐渐挤出，并由注液口排出，避免了电解液形成液封造成空气难以排出的现象，相应地减少了锂离子电池4内的空气含量，避免残留的空气影响电解液的吸收，提升了电解液的吸收率，保证了电解液的浸润效果，提升了锂离子电池4的质量。
39.需要说明的是，单个锂离子电池中电解液的需求量是一定的，因此，注液泵每次泵送的电解液的量也是一定的，如上文所述，注液完毕后，锂离子电池无法在短时间内完全吸收电解液，套杯组件内会留存一定的电解液，后续通过抽真空与加压的方式能够保证套杯组件内的电解液能够被充分吸收至锂离子电池内；例如，单个锂离子电池中电解液的需求量为10g，注液泵每次泵送的电解液为10g，注液完毕后有8g电解液在锂离子电池内，而套杯组件内留存有2g电解液，这2g电解液在抽真空与加压的条件下是可以保证能够被吸收至锂离子电池内，通过将注液泵的泵送量设置成与锂离子电池的需求量相等，保证了电解液的有效利用。
40.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的套杯组件1包括：杯体11与密封件12；密封件12的一端与杯体11可拆卸式连接，密封件12的另一端与注液口连接。
41.具体地，杯体11通过密封件12与注液口连接，保证了杯体11与注液口的密封性，使得电解液的液面在高于注液口时，杯体11内的电解液不会漏出杯体11外，保证了电解液的有效利用。
42.其中，密封件12可以为橡胶圈。
43.在一些实施例中，如图1和图2所示，本实施例所示的用于锂离子电池的注液装置还包括：定位夹套5；定位夹套5与杯体11均呈圆筒状，定位夹套5套设于杯体11外，定位夹套5的轴线与杯体11的轴线重合，杯体11的一端的外侧壁凹设有第一凹槽111，密封件12分别与第一凹槽111及定位夹套5的内侧壁连接。
44.具体地，通过在杯体11的一端的外侧壁设置第一凹槽111，将密封件12放置在第一凹槽111内，在定位夹套5套设在杯体11上后，定位夹套5的内侧壁与第一凹槽111的侧壁能够共同夹持密封件12，从而保证了密封件12的稳定性，保证了杯体11与注液口的密封性；此外，定位夹套5用于与夹持机构连接，夹持机构带动定位夹套5与套杯组件1沿锂离子电池4的高度方向移动，以使得套杯组件1的密封件12能够紧压在注液口，从而实现杯体11与注液口的密封连接。
45.在一些实施例中，如图1至图5所示，本实施例所示的定位夹套5与杯体11转动连接；定位夹套5上设有卡接部51，卡接部51朝向杯体11的一侧凹设有第二凹槽511；杯体11的外侧壁设有凸出部112，凸出部112沿杯体11的周向延伸，凸出部112上设有第三凹槽113，第
三凹槽113沿杯体11的轴向延伸；定位夹套5与杯体11具有第一配合状态与第二配合状态；在第一配合状态的情况下，卡接部51用于伸入第三凹槽113内，定位夹套5可沿第三凹槽113的延伸方向移动；在第二配合状态的情况下，凸出部112伸入第二凹槽511内，定位夹套5可沿凸出部112的延伸方向转动。
46.具体地，通过在凸出部112上设置第三凹槽113，即第三凹槽113在凸出部112上形成缺口，在需要将定位夹套5与杯体11连接时，将卡接部51与缺口对齐，此时，卡接部51可在第三凹槽113内滑动，即定位夹套5可相对于杯体11轴向移动，此时，定位夹套5与杯体11处于第一配合状态；在定位夹套5相对于杯体11轴向移动的情况下，将第二凹槽511与凸出部112平齐，转动定位夹套5，以使得第二凹槽511卡在凸出部112上，凸出部112起到轴向限位作用，此时，定位夹套5与杯体11处于第二配合状态，定位夹套5只能相对于杯体11转动，而不能相对于杯体11轴向窜动；在需要将定位夹套5与杯体11分离时，将卡接部51转动至缺口处，从而将定位夹套5从杯体11上沿轴向取下。
47.在一些实施例中，如图3和图4所示，本实施例所示的卡接部51与第三凹槽113均设有两个，两个卡接部51与两个第三凹槽113一一对应设置；其中，两个卡接部51呈相对设置。
48.具体地，通过对称设置两个卡接部51与两个第三凹槽113，即两个卡接部51形成的圆心角为180度，一方面，两个卡接部51保证了定位夹套5与杯体11连接的稳定性，另一方面，只需转动较小的角度即可将卡接部51与第三凹槽113对齐，从而便于定位夹套5与杯体11之间的拆装。
49.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的用于锂离子电池的注液装置还包括：平移驱动机构6；平移驱动机构6与升降驱动机构3连接，平移驱动机构6用于驱动升降驱动机构3及注液针2沿垂直于锂离子电池4的轴线的方向移动。
50.具体地，在需要对锂离子电池4进行注液操作时，开启平移驱动机构6水平移动升降驱动机构3与注液针2，直至注液针2移动至注液口的正上方；通过设置平移驱动机构6，从而调节注液针2与注液口在水平方向上的相对位置，避免注液针2在升降的过程中出现与注液口碰撞的现象。
51.其中，升降驱动机构3与平移驱动机构6均可以为伺服电机。
52.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的用于锂离子电池的注液装置还包括：托盘7；托盘7用于承托锂离子电池4。
53.具体地，通过将锂离子电池放置在托盘7上，使得锂离子电池4能够的到稳定支承，在夹持机构将套杯组件1的密封件12压在注液口上时，锂离子电池4在托盘7的支承下保证了注液口与套杯组件1之间的密封性。
54.在一些实施例中，如图6所示，本实施例所示的注液针2包括第一节段21与第二节段22，第一节段21用于伸入锂离子电池4内，第一节段21与第二节段22连通，第二节段22与注液泵连通；其中，第一节段21的直径小于第二节段22的直径。
55.具体地，由于第一节段21的直径小于第二节段22的直径，从而可以适当减缓电解液的注液速率，以使得电解液能够在锂离子电池内得到充分吸收。
56.在一些实施例中，本实施例所示的用于锂离子电池的注液装置还包括：控制器；控制器分别与升降驱动机构3及注液泵通讯连接。
57.具体地，控制器用于控制注液泵的流量以及升降驱动机构3的提升速率，以使得锂
离子电池4内电解液液面上升的速率与注液针2的上升速率相匹配。
58.本实施例还提供一种如上所述的用于锂离子电池的注液装置的注液方法。
59.如图7所示，该注液方法包括：步骤710、步骤720及步骤730。
60.步骤710，将套杯组件的一端与锂离子电池的注液口密封连接。
61.通过将套杯组件的一端与锂离子电池的注液口密封连接，以使得套杯组件与锂离子电池共同形成一个承接电解液的容器，在电解液的液面高于注液口时，套杯组件与注液口的密封连接能够防止电解液的泄漏。
62.步骤720，驱动注液针依次通过套杯组件与注液口伸入至锂离子电池的底部。
63.首先通过平移驱动机构将注液针移动至注液口的正上方，然后通过升降驱动机构驱动注液针下降，注液针依次穿过套杯组件与注液口并伸入至锂离子电池的底部，从而通过注液针将电解液直接注入至锂离子电池的底部。
64.步骤730，开启注液泵并驱动注液针沿锂离子电池的高度方向升高。
65.在注液泵通过注液针向锂离子电池内加注电解液的同时，升降驱动机构带动注液针逐步提升，以使得锂离子电池内电解液的液面与注液针同步上升，进而实现电解液的逐层注入，以将锂离子电池内的空气逐渐挤出，减少了锂离子电池内空气的残留量，避免残留空气影响电解液的吸收，保证了电解液的吸收率。
66.在步骤710之前还包括步骤700。
67.步骤700，将密封件与杯体的一端连接，将定位夹套套设在杯体外。
68.将密封件与杯体上的第一凹槽连接，然后将定位夹套上的卡接部与第三凹槽对齐，进而将定位夹套与杯体由第一配合状态切换至第二配合状态，以实现密封件通过第一凹槽与定位夹套内侧壁共同夹持，保证了密封件的稳定性。
69.在步骤730之后，还包括步骤740。
70.步骤740，驱动注液针移出套杯组件外，将套杯组件与锂离子电池移至钟罩内，对钟罩内进行抽真空操作，在抽真空操作后对钟罩内进行加压操作。
71.在注液操作完毕后，电解液的液面高于注液口，需要将套杯组件内留存的电解液完全注入锂离子电池内，此时，首先将注液针移出套杯组件外，然后将套杯组件与锂离子电池移至钟罩内进行抽真空操作，在抽真空的过程中，锂离子电池内残留的空气被抽出，套杯组件内的电解液能够进入锂离子电池内；在抽真空操作完成后，对钟罩内进行加压操作，以使得套杯组件内留存的电解液能够被全部压入至锂离子电池内，从而保证了每个锂离子电池内电解液的加注量。
72.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。