一种多液多路注液装置及注液方法与流程

1.本发明属于电池注液设备技术领域，尤其涉及一种多液多路注液装置及注液方法。


背景技术：

2.电池注入规定种类和规定容量电解液的工序简称注液，注液是电池建立化学体系的需要。注液分为电池壳体成型后的第一次注液(一注)和化成后的第二次注液(二注，又称补液)，第二次注液完成后还需在电池内抽真空到气压50
±
5kpa，再充入氦气到气压90
±
5kpa并立即在注液孔打入密封钉。注液的困难在于电解液对电芯的浸润慢，和电池只有一个小注液孔供进液和排气，容易困气需要排气，使得注液速度慢。现有技术采用对电池内先抽真空再注液、少量多次的呼吸式注液法加快注液速度。
3.输液是指向注液机构供应定量的电解液，现有的输液方式通常采用定量注液泵，但现有定量注液泵存在定制周期长，价格昂贵的问题。
4.现有技术通常采用抽真空通道与注液通道嵌套且二者能通过彼此运动配合以封启抽真空通道或注液通道的机械式呼吸注液机构，但存在密封件老化需更换的问题。
5.此外，现有技术通常采用单一的输液机构向注液机构供液和单一的注液机构向电池注液，需加注多种电解液时，需要将电池在多个注液机构之间转移，注液生产效率较低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于电池的多液多路注液装置及注液方法，旨在解决现有采用注液泵的输液方式所存在的注液泵定制周期长，价格昂贵；以及采用单一的输液机构向注液杯组件供液，导致生产效率低的问题。
7.本发明是这样实现的，一种多液多路注液装置，包括多个压力输液机构以及一个阀控注液机构；
8.每个所述压力输液机构均包括输液模组以及定量模组，所述输液模组包括储液罐、正负压切换阀、第一气管、进液阀、进液管以及出液管，所述定量模组包括活塞驱动件、活塞、容量杯单元、气阀、第二气管、第一液位管、气液阀、第二液位管、液位传感器、进出液切换阀以及注液管；
9.所述正负压切换阀通过所述第一气管与所述储液罐连接用于输入正压空气或负压空气，所述进液管通过所述进液阀与所述储液罐连接，所述出液管的一端与所述储液罐连接，所述输液模组用于从外部输入液体和向所述定量模组输出液体；
10.所述容量杯单元包括容量杯体，所述活塞驱动件的活动端与所述活塞连接，所述活塞嵌置于所述容量杯单元的容量杯体内；所述活塞的内部具有通道，所述通道的出口通到所述容量杯体内，所述通道的入口在所述活塞外露于所述容量杯体的部分的表面，所述进出液切换阀的公共端口固定在所述通道的入口上；所述进出液切换阀的进液阀与所述输液模组的所述出液管连接，所述进出液切换阀的出液阀与所述注液管连接；
11.所述气阀与所述第一液位管直立固定在所述容量杯体的顶部，所述气液阀的下端与所述第一液位管末端连接，所述第二液位管与所述气液阀的上端连接且直立向上，所述液位传感器固定在所述第二液位管靠上端的外边，所述液位传感器用于检测所述第二液位管中液体的位置，所述气阀下端连通所述容量杯体内，所述第二气管与所述气阀上端连通；
12.所述定量模组用于接收预设容量的液体；
13.所述压力输液机构用于定量输送液体；
14.所述阀控注液机构包括支座及其支座面板、注液杯组件、驱动组件、多路液阀以及多路气阀，所述驱动组件安装在所述支座面板上；所述注液杯组件固定在所述驱动组件的动力输出端，所述注液杯组件上设有与其内部连通的进气口与进液口，所述多路气阀与所述进气口连接并可接入多路外部气源，所述多路液阀与所述进液口连接并可接入多路外部液源；所述驱动组件能驱动所述注液杯组件向上运动，以使所述注液杯组件脱开与电池的接触供取走或放入电池，所述驱动组件能驱动所述注液杯组件向下运动以使所述注液杯组件与电池接触供实施注液。
15.进一步的，所述定量模组还包括安装架、丝杆、滑架、导套和导柱；所述活塞驱动件和所述导柱均固定在所述安装架上，所述导套固定在所述滑架上且套设在所述导柱外，所述容量杯单元固定在所述导柱上，所述活塞驱动件的活动端与所述丝杆的一端连接，所述丝杆的另一端与所述滑架螺纹连接，所述活塞固定在所述滑架上。
16.进一步的，所述定量模组还包括行程开关感应片和行程开关，所述行程开关感应片固定在所述安装架上，所述行程开关固定在所述滑架上。
17.进一步的，所述定量模组还包括液位管支架，所述液位管支架固定在所述容量杯单元上，所述气液阀、所述液位传感器固定在所述液位管支架上。
18.进一步的，所述容量杯单元还包括拉杆、容量杯上盖和容量杯下盖，所述容量杯下盖固定在所述导柱顶部，所述拉杆和容量杯体均固定在所述容量杯下盖上，所述容量杯上盖固定在所述拉杆顶端，并压紧和密封所述容量杯体，所述气阀、所述第一液位管和所述液位管支架均固定在所述容量杯上盖上。
19.进一步的，所述驱动组件包括滑板、驱动件以及滑组，所述驱动件和所述滑组的滑轨固定在所述支座面板上，所述滑板固定在所述驱动件的活动端和所述滑组的滑块上，所述注液杯组件固定在所述滑板上，所述驱动件能驱动所述滑板带着所述注液杯组件上下运动。
20.进一步的，所述注液杯组件包括注液杯以及位于所述注液杯底部的注液嘴。
21.进一步的，所述多路液阀为并联的多个二通液阀，或一个三通或多通液阀；以多个所述二通液阀的各一个接口合成一个共同液接口，以一个所述共同液接口或一个三通或多通液阀的公共液接口与所述注液杯组件的进液口连接，并联的多个所述二通液阀或一个所述三通或多通液阀的另外多个液接口分别供对外接入多种液体。
22.进一步的，所述多路气阀为并联的多个二通气阀，或一个三通或多通气阀；以多个所述二通气阀的各一个气接口合成一个共同气接口，以一个所述共同气接口或一个三通或多通气阀的公共气接口与所述注液杯组件的进气口连接，并联的多个所述二通气阀或一个三通或多通气阀的另外多个气接口分别供对外接入正压空气、负压空气、氦气和氮气。
23.为实现上述发明目的，本发明还提供了一种应用上述任一项的多液多路注液装置
给电池注液的方法，该方法包括以下步骤：
24.吸液：两个以上的所述输液机构各自关闭所述进出液切换阀的输液阀，打开所述进出液切换阀的注液阀，关闭所述气阀，打开所述气液阀和所述进液阀，打开所述正负压切换阀的负压阀通过所述第一气管向所述储液罐中通入负压空气，所述储液罐里的负压空气通过所述进液管将两种以上的电解液分别从外部吸入各自的所述储液罐内；
25.输液：两个以上的所述输液机构各自再打开所述进出液切换阀的输液阀，关闭所述进出液切换阀的注液阀，关闭所述正负压切换阀的负压阀，打开所述正负压切换阀的正压阀向所述储液罐内通入正压空气，所述储液罐内的正压空气使两种以上的电解液分别经过所述出液管再经过所述活塞的通道到达各自的所述容量杯体内；
26.定量：两个以上的所述输液机构各自的所述活塞驱动件驱动所述活塞升降，使所述容量杯体内的容积变到预设的容量，待电解液输入并充满所述容量杯体内的空间后，电解液上升进入所述第一液位管继而进入所述第二液位管，直到电解液的高度位置被所述液位传感器感应到，所述液位传感器将信息发送至控制系统，控制系统控制所述正负压切换阀的正压阀关闭，停止通入正压空气，同时关闭所述进出液切换阀的进液阀和所述气液阀，使所述第一液位管中的液面静止；
27.注液：所述阀控注液机构的所述驱动组件驱动所述注液杯组件下降，使所述注液杯组件的所述注液嘴进入并压紧电池的注液孔，将所述多路液阀的所有液路全部关闭，打开所述多路气阀的负压气路，保持关闭所述多路气阀的其他气路，通入负压空气使所述注液杯组件内连通电池内部成为真空，然后关闭所述多路气阀的负压气路，保持所述注液杯组件内和电池内部真空；打开第一个所述输液机构的所述进出液切换阀的注液阀和所述气阀，打开并在预设的短时间后迅速地关闭所述阀控注液机构的所述多路液阀的接入第一个所述输液机构的第一个液接口，保持关闭多路液阀的其他液接口，第一个所述输液机构的容量杯体内的第一种电解液被少量地吸入到所述注液杯组件内再到电池内，再打开所述阀控注液机构的所述多路气阀的正压气路通入正压空气，将第一种电解液压入和吹入到所述注液杯组件内再到电池内；抽真空与吸液、压液、吹液少量多次交替地进行，直至完成第一个所述输液机构的所述容量杯体内的预设容量的第一种电解液的注液；
28.完成第一种电解液的注液后，关闭所述多路液阀的接入第一个所述输液机构的第一个液接口，重复对所述注液杯组件内和电池内抽真空，并保持所述注液杯组件内和电池内部真空；打开第二个所述输液机构的所述进出液切换阀的出液阀和所述气阀，打开并在预设的短时间后迅速地关闭所述阀控注液机构的所述多路液阀的接入第二个所述输液机构的第二个液接口，保持关闭多路液阀的其他液接口，第二个所述输液机构的所述容量杯体内的第二种电解液被少量地吸入到所述注液杯组件内再到电池内，再打开所述阀控注液机构的所述多路气阀的正压气路通入正压空气，将第二种电解液压入和吹入到所述注液杯组件内再到电池内；抽真空与吸液、压液、吹液少量多次地交替进行，直至完成第二个所述输液机构的所述容量杯体内的预设容量的第二种电解液的注液；
29.重复执行所述注液步骤，可对电池定量注入第三种或更多种电解液；
30.充氦：对于第二次注液，在完成注液后，还可以完成充氦；首先关闭所述阀控注液机构的所述多路液阀的所有液接口，打开所述多路气阀的负压气路，保持关闭多路气阀的其他气路，通入负压空气使所述注液杯组件内连通电池内部成为预设真空，然后关闭多路
气阀的负压气路，打开所述多路气阀的氦气气路，使预设气压的氦气被吸入所述注液杯组件内再到电池内。
31.本发明与现有技术相比，有益效果在于：
32.1.采用第二液位管的液位高度来显示液体容量，可直观显示液体的预设容量，比信号显示的电子装置要方便的多。
33.2.采用储液罐和定量模组结合，实现了传统定量注液泵的功能，可取代价格昂贵的定量注液泵，能以较低的造价做出高精度的效果。
34.3.采用正负压循环方式输液，可加速浸润，提高注液效率。
35.4.采用多个压力输液机构择一接入阀控注液机构中的多路液阀的不同液接口，可将多种不同的电解液注入电池中，无需将电池在多个注液机构之间转移，提高了注液生产效率。
附图说明
36.图1是本发明实施例提供的一种用于电池的多液多路注液装置的结构示意图；
37.图2是图1所示多液多路注液装置中的压力输液机构的结构示意图；
38.图3是图2所示压力输液机构中的输液模组的结构示意图；
39.图4是图2所示压力输液机构中的定量模组的结构示意图；
40.图5是图1所示多液多路注液装置中的阀控注液机构的结构示意图；
41.图6是压力输液和阀控注液原理图。
42.附图标识说明：
43.100-压力输液机构，
44.110-输液模组，
45.111-安装件、112-储液罐、113-正负压切换阀、114-第一气管、115-出液管、116-进液阀、117-进液管，
46.120-定量模组，
47.121-安装架、122-活塞驱动件、123-丝杆、124-滑架、125-导套、126-导柱、127-活塞、128-容量杯单元、1281-容量杯体、1282-拉杆、1283-容量杯上盖、1284-容量杯下盖、129-气阀、12a-液位管支架、12b-第一液位管、12c-气液阀、12d-液位传感器、12e-行程开关感应片、12f-行程开关、12g-进出液切换阀、12h-注液管、12j-第二液位管、12k-第二气管，
48.200-阀控注液机构，
49.210-支座、211-支座面板、220-驱动组件、221-驱动件、222-滑板、223-滑组、230-注液杯组件、231-注液杯、232-注液嘴、240-多路液阀、250-多路气阀。
具体实施方式
50.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“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的限制；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；此外，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，可以是两个部件内部的连通。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中的具体含义。
52.请参看图1，示出了本实施例提供的一种用于电池的多液多路注液装置，包括多个压力输液机构100以及一个阀控注液机构200。
53.请参看图2，每个压力输液机构100均包括输液模组110以及定量模组120，输液模组110用于从外部输入液体和向定量模组120输出液体，定量模组120用于接收预设容量的液体。
54.请参看图3，输液模组110包括安装件111、储液罐112、正负压切换阀113、第一气管114、出液管115、进液阀116以及进液管117。
55.储液罐112固定在安装件111上，正负压切换阀113通过第一气管114与储液罐112连接，用于输入正压空气或负压空气，进液管117通过进液阀116与储液罐112连接，出液管115的一端与储液罐112连接。
56.请参看图4，定量模组120包括安装架121、活塞驱动件122、丝杆123、滑架124、导套125、导柱126、活塞127、容量杯单元128、气阀129、液位管支架12a、第一液位管12b、气液阀12c、液位传感器12d、行程开关感应片12e、行程开关12f、进出液切换阀12g、注液管12h、第二液位管12j以及第二气管12k。其中，容量杯单元128包括容量杯体1281、拉杆1282、容量杯上盖1283以及容量杯下盖1284。
57.活塞驱动件122和导柱126均固定在安装架121上，导套125固定在滑架124上且套设在导柱126外，容量杯下盖1284固定在导柱126顶部，拉杆1282和容量杯体1281均固定在容量杯下盖1284上，容量杯上盖1283固定在拉杆1282顶端，并压紧和密封容量杯体1281。气阀129、第一液位管12b和液位管支架12a均固定在容量杯上盖1283上。
58.活塞驱动件122的活动端与丝杆123的一端传动连接，丝杆123的另一端与滑架124螺纹连接，活塞127固定在滑架124上，从而，活塞驱动件122可带动滑架124连同活塞127上下活动。
59.活塞127嵌置于容量杯体1281内，活塞127的内部具有通道，通道的出口通到容量杯体1281内，通道的入口在活塞127外露于容量杯体1281的部分的表面，进出液切换阀12g的公共端口固定在通道的入口上；进出液切换阀12g的进液阀与输液模组110的出液管115连接，进出液切换阀12g的出液阀与注液管12h连接。
60.气阀129与第一液位管12b直立固定在容量杯体1281的顶部，气液阀12c的下端与第一液位管12b末端连接，第二液位管12j与气液阀12c的上端连接且直立向上，液位传感器12d固定在第二液位管12j靠上端的外边，液位传感器12d用于检测第二液位管12j中液体的位置，气阀129下端连通容量杯体1281内部，第二气管12k与气阀129上端连通。
61.行程开关感应片12e固定在安装架121上，行程开关12f固定在滑架124上，液位管支架12a固定在容量杯上盖1283上，气液阀12c、液位传感器12d固定在液位管支架12a上。
62.请参看图5，阀控注液机构200包括支座210及其支座面板211、驱动组件220、注液杯组件230、多路液阀240以及多路气阀250。其中，驱动组件220包括驱动件221、滑板222以及滑组223，驱动件221和滑组223的滑轨固定在支座面板211上，滑板220固定在驱动件221的活动端和滑组223的滑块上，注液杯组件230固定在滑板222上，驱动件221能驱动滑板222带着注液杯组件230上下运动。
63.注液杯组件230包括注液杯231以及位于注液杯231底部的注液嘴232。注液杯231上设有与其内部连通的进气口与进液口，多路气阀250与进气口连接并可接入外部气源，多路液阀240与进液口连接并可接入外部液源。驱动件221能驱动注液杯组件230向上运动，以使注液杯组件230脱开与电池的接触供取走或放入电池，驱动件221能驱动注液杯组件230向下运动以使注液杯组件230与电池接触供实施注液。
64.多路液阀240为并联的多个二通液阀，或一个三通或多通液阀；以多个二通液阀的各一个接口合成一个共同液接口。以一个共同液接口或一个三通或多通液阀的公共液接口与注液杯231的进液口连接，并联的多个二通液阀或一个三通或多通液阀的另外多个液接口分别供对外接入多种液体。
65.多路气阀250为并联的多个二通气阀，或一个三通或多通气阀，以多个二通气阀的各一个气接口合成一个共同气接口。以一个共同气接口或一个三通或多通气阀的公共气接口与注液杯231的进气口连接，并联的多个二通气阀或一个三通或多通气阀的另外多个气接口分别供对外接入正压空气、负压空气、氦气和氮气等气体。
66.请参看图6，示出了本实施例的压力输液和阀控注液的原理图。
67.应用该多液多路注液装置给电池注液的步骤如下：
68.吸液：两个以上的压力输液机构100各自关闭进出液切换阀12g的输液阀，打开进出液切换阀12g的注液阀，关闭多路气阀250，打开气液阀12c和进液阀116，打开正负压切换阀113的负压阀通过第一气管114向储液罐112中通入负压空气，储液罐112里的负压空气通过进液管117将两种以上的电解液分别从外部吸入各自的储液罐112内；
69.输液：两个以上的压力输液机构100各自再打开进出液切换阀12g的输液阀，关闭进出液切换阀12g的注液阀，关闭正负压切换阀13的负压阀，打开正负压切换阀13的正压阀向储液罐112内通入正压空气，储液罐112内的正压空气使两种以上的电解液分别经过出液管115再经过活塞127的通道到达各自的容量杯体1281内；
70.定量：两个以上的压力输液机构100各自的活塞驱动件122驱动活塞127升降，使容量杯体1281内的容积变到预设的容量，待电解液输入并充满容量杯体1281内的空间后，电解液上升进入第一液位管12b继而进入第二液位管12j，直到电解液的高度位置被液位传感器12d感应到，液位传感器12d将信息发送至控制系统，控制系统控制正负压切换阀113的正压阀关闭，停止通入正压空气，同时关闭进出液切换阀12g的进液阀和气液阀12c，使第一液位管12b中的液面静止；
71.注液：阀控注液机构200的驱动组件220驱动注液杯组件120下降，使注液杯组件230的注液嘴232进入并压紧电池的注液孔，将多路液阀240的所有液路全部关闭，打开多路气阀250的负压气路，保持关闭多路气阀250的其他气路，通入负压空气使注液杯组件230内连通电池内部成为真空，然后关闭多路气阀250的负压气路，保持注液杯组件230内和电池内部真空；打开第一个压力输液机构100的进出液切换阀12g的注液阀和气阀129，打开并在
预设的短时间后迅速地关闭阀控注液机构200的多路液阀240的接入第一个压力输液机构100的第一个液接口，保持关闭多路液阀240的其他液接口，第一个压力输液机构100的容量杯体1281内的第一种电解液被少量地吸入到注液杯组件230内再到电池内，再打开阀控注液机构200的多路气阀250的正压气路通入正压空气，将第一种电解液压入和吹入到注液杯组件230内再到电池内；抽真空与吸液、压液、吹液少量多次地交替进行，直至完成第一个压力输液机构100的容量杯体1281内的预设容量的第一种电解液的注液；
72.完成第一种电解液的注液后，关闭多路液阀240的接入第一个压力输液机构100的第一个液接口，重复对注液杯组件230内和电池内抽真空，并保持注液杯组件230内和电池内部真空；打开第二个压力输液机构100的进出液切换阀12g的出液阀和气阀129，打开并在预设的短时间后迅速地关闭阀控注液机构200的多路液阀240的接入第二个压力输液机构100的第二个液接口，保持关闭多路液阀240的其他液接口，第二个压力输液机构100的容量杯体1281内的第二种电解液被少量地吸入到注液杯组件230内再到电池内，再打开阀控注液机构200的多路气阀250的正压气路通入正压空气，将第二种电解液压入和吹入到注液杯组件230内再到电池内；抽真空与吸液、压液、吹液少量多次地交替进行，直至完成第二个压力输液机构100的容量杯体1281内的预设容量的第二种电解液的注液；
73.重复执行注液步骤，可对电池定量注入第三种或更多种电解液；
74.充氦：对于第二次注液，在完成注液后，还可以完成充氦；首先关闭阀控注液机构200的多路液阀240的所有液接口，打开多路气阀250的负压气路，保持关闭多路气阀250的其他气路，通入负压空气使注液杯组件230内连通电池内部成为预设真空，然后关闭多路气阀250的负压气路，打开多路气阀250的氦气气路，使预设气压的氦气被吸入注液杯组件230内再到电池内。
75.本实施例采用第二液位管12b的液位高度来显示液体容量，可直观显示液体的预设容量，比信号显示的电子装置要方便的多。
76.采用储液罐112和定量模组120结合，实现了传统定量注液泵的功能，可取代价格昂贵的定量注液泵，能以较低的造价做出高精度的效果。
77.采用正负压循环方式输液，可加速浸润，提高注液效率。
78.采用多个压力输液机构100择一接入阀控注液机构200中的多路液阀240的不同液接口，可将多种不同的电解液注入电池中，无需将电池在多个注液机构之间转移，提高了注液生产效率。
79.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。