锂电池注液装置的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池注液装置。


背景技术：

2.锂电池是一类由锂金属或锂合金为正负极材料，使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池，其中，锂离子电池是可以充电的。
3.锂电池在生产过程中需要在内部填充电解液，有的锂电池注液量较大，且对效率要求越来越高。为满足要求，有的在设计时需要配置多个注液泵并采用高精度陶瓷泵进行注液，有的采用多个定量缸进行注液。
4.无论采用多个注液泵和排量有限的高精度的陶瓷泵，还是多个定量缸，如果要保证对每个锂电池的注液量的一致性，结构比较复杂。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的对每个电池的注液量保持一致的注液系统较为复杂的技术缺陷，从而提供一种具有简单的注液系统且能保证每个电池的注液量保持一致的锂电池注液装置。
6.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种锂电池注液装置，包括：储液腔，具有入液口和溢流口，所述溢流口位于所述入液口的下方；定量杯组，设于所述储液腔内，所述定量杯组包括多个连接为一体的定量杯，多个所述定量杯在同一水平面的横截面的面积相同，每个所述定量杯具有出液口，从所述出液口流出的液体适于对与所述定量杯一一对应的锂电池注液；供液管路，与所述入液口连接，以向所述储液腔供液。
7.可选地，所述出液口连接有伸缩管，所述锂电池注液装置还包括：起升机构，与所述定量杯组连接，以使得多个所述定量杯的横截面同步倾斜或位于同一水平面。
8.可选地，所述起升机构包括：提升机构，设于所述储液腔的外部的上方，并部分地伸入所述储液腔内与所述定量杯组连接；其中，所述提升机构设置为两个，使得至少一个所述提升机构能够对所述定量杯组进行提升作业。
9.可选地，所述提升机构包括卷扬机或皮带机。
10.可选地，所述储液腔内设有将所述储液腔分隔出上腔和下腔的闸板，所述闸板的闸门打开时，所述提升机构能够带动所述定量杯组从所述下腔进入所述上腔，所述闸板的闸门关闭时，所述上腔和所述下腔分别形成密闭空间。
11.可选地，所述储液腔设于支撑板上，所述支撑板上具有两个相对并相互间隔设置的第一连接部和第二连接部，所述起升机构包括：支撑座，与所述第一连接部转动连接；第一顶升机构，具有伸缩杆，所述伸缩杆与所述第二连接部连接，以驱动所述第二连接部围绕所述第一连接部向上转动或向下转动。
12.可选地，所述第一顶升机构包括：伺服电机，具有转动输出端；丝杆，一端与所述转动输出端连接，所述丝杆的另一端与所述第二连接部螺纹连接。
13.可选地，所述伸缩管包括硬管和软管，所述软管的一端与所述出液口连接，所述软管的另一端与所述硬管连接，所述锂电池注液装置还包括：多个缓存杯，与多个所述定量杯一一对应，所述缓存杯具有液体入口和液体出口，所述液体入口与所述硬管连接，所述液体出口设有注液嘴；第二顶升机构，连接有所述锂电池，所述顶升机构适于驱动所述锂电池的注液口与所述注液嘴结合或分离。
14.可选地，所述锂电池注液装置还包括：抽真空装置，具有抽真空管路；其中，所述缓存杯具有出气口，所述出气口与所述抽真空管路密封连接，所述注液嘴与所述锂电池的充液口密封连接。
15.可选地，所述溢流口位于所述入液口的下方。
16.本实用新型具有以下优点：
17.1、通过将包括多个定量杯的定量杯组置于储液腔的液位以下实现对多个定量杯的储液，并通过将定量杯组置于高出液位的位置实现定量储液，从而实现了对每个锂电池的注液量的一致性，且结构简单；
18.2、通过设置起升机构，使得定量杯组可以倾斜设置，从而能够实现对多个定量杯内的液量的同步调节，实现了根据锂电池的规格的不同而进行变量注液；
19.3、通过在储液腔内设置可将储液腔分隔出密闭的上腔和下腔的闸板，且只对上腔施加压缩空气，能够减少压缩空气的量且能够加快注液速度，提高了注液效率；
20.4、提升机构优选为卷扬结构或皮带结构，便于实现提升和单边提升的角度调节，无需单独角度调节装置。
21.5、储液腔的溢流口的位置低于入液口的位置，能够提高定量杯内装满电解液并进入注液状态的速度，节省了时间。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
23.图1为一实施例中锂电池注液装置的结构示意图；
24.图2为一实施例中锂电池注液装置设置起升机构时定量杯组位于液面以下的结构示意图；
25.图3为一实施例中锂电池注液装置设置起升机构时定量杯组位于液面以上的结构示意图；
26.图4为一实施例中锂电池注液装置设置起升机构时定量杯组在倾斜状态的结构示意图；
27.图5为图2所示的实施例中锂电池注液装置设置闸板时定量杯组位于液面以下的结构示意图；
28.图6为图2所示的实施例中锂电池注液装置设置闸板时定量杯组位于液面以上的结构示意图；
29.图7为图2所示的实施例中锂电池注液装置设置闸板时定量杯组倾斜状态的结构
示意图；
30.图8为另一实施例中锂电池注液装置的结构示意图；
31.图9为图8所示的实施例中锂电池注液装置的定量杯组在倾斜状态的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.100、锂电池注液装置；110、储液腔；111、入液口；113、溢流口；115、支撑板；1151、第一连接部；1153、第二连接部；120、定量杯组；121、定量杯；1211、出液口；130、供液管路；141、提升机构；143、支撑座；145、第一顶升机构；1451、伺服电机；1453、丝杆；150、伸缩管；151、软管；153、硬管；160、闸板；170、加压系统；171、加压管路；180、缓存杯；181、抽真空装置；183、抽真空管路；185、注液嘴；190、第二顶升机构；200、锂电池。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.申请概述
36.目前，锂电池200中的方形动力电池的注液量较大，且对效率要求越来越高，为满足要求，在设计时需要配置多个注液泵，成本高。并且需要满足一次注液时要保证每个电池注液量一致，精度要求1％。虽然采用高精度的陶瓷泵进行注液能够在理论上满足精度要求，但是，由于需要根据注液量及时序要求计算出一个陶瓷泵对应一个电池或者多个电池，实际上通过陶瓷泵的精度来控制电池注液精度，会受到很多条件的制约。另外，由于陶瓷泵的泵排量有限，往往需要配置多个泵来满足效率要求，成本高。而采用定量缸进行注液，由于每个中间存储缸都需要配置活塞杆，导致结构复杂，成本高。
37.另外，当采用定量杯为锂电池200注液，由于定量杯的容积是一定的，当更换不同型号的锂电池200，需要不同容积的注液时，则又遇到了一个新的问题：如何在不更换定量杯的情况下，同样的定量杯也能满足为不同注液容积的锂电池200进行注液的要求。
38.示例性锂电池注液装置
39.图1为一种实施例中的锂电池注液装置的示意图，在该实施例中，锂电池注液装置100包括储液腔110、定量杯组120和供液管路130，储液腔110具有入液口111和溢流口113，溢流口113位于入液口111的下方，定量杯组120设于储液腔110内，定量杯组120包括多个连接为一体的定量杯121，多个定量杯121在同一水平面的横截面的面积相同，每个定量杯121具有出液口1211，从出液口1211流出的液体适于对与定量杯121一一对应的锂电池200注液，供液管路130与入液口111连接，以向储液腔110供液。
40.上述的定量杯组120包括多个相同容积的定量杯121，将定量杯组120置于储液腔110内，储液腔110的入液口111连接有供液管路130，通过供液管路130向储液腔110内注入电解液，当储液腔110内的电解液的液位高于定量杯121的杯口，则储液腔110中的电解液进入定量杯组120的每个定量杯121中，实现了定量杯121中存满液体。此时，由于与溢流口113连接的溢流管路上连接有溢流阀，可打开溢流阀，储液腔110内的电解液就会通过溢流口113流出储液腔110而进入溢流管路，待储液腔110内的液位低于定量杯121的杯口，再将定
量杯121内的电解液注入锂电池200，就实现了每个锂电池200的注液量一致的目的，且只通过向储液腔110充液到高于定量杯121的杯口，以及将储液腔110内的电解液溢流出储液腔110而使得液位低于定量杯121的杯口，就可以实现每个定量杯121都注满电解液，结果简单，无需使用精确的定量泵、定量缸，节省了成本。
41.溢流口113位于入液口111的下方，能够加快电解液流出储液腔110的速度，提高整体的注液效率。
42.进一步地，如图2所示，出液口1211连接有伸缩管150，锂电池注液装置还包括：起升机构，起升机构与定量杯组120连接，以使得多个定量杯121的横截面同步倾斜或位于同一水平面。
43.上述的定量杯组120中的多个定量杯121是连接为一体的，例如可以通过将多个定量杯121都放置在具有水平面的托盘上，或者依次将多个定量杯121的侧壁进行连接，因此，当起升机构与定量杯组120连接，起升机构驱动定量杯组120倾斜时，则多个定量杯121也同步倾斜，或者同步位于同一水平面。因此，当改变锂电池200的型号，需要不同容积的注液量时，通过起升机构驱动定量杯组120倾斜，则每个定量杯121中流出的液量相同，且每个定量杯121中剩余的液量也相同，达到了无需更换定量杯121即可实现变量注液的目的，使得一套注液系统即可满足不同规格的锂电池200的注液需求。
44.通过起升机构的拉升距离改变定量杯组120的倾斜角度进而改变流出定量杯121的液量或定量杯121倾斜后留存的注液量之间的关系为现有技术，在此不再赘述。
45.当定量杯组120发生倾斜时，定量杯121的出液口1211与电池的注液口之间的距离就会发生变化，因此，出液口1211连接的伸缩管150能够适应定量杯121发生倾斜时的变化。
46.继续结合图1所示，锂电池注液装置100还包括：加压系统170，加压系统170具有加压管路171，加压管路171与储液腔110连通。
47.更进一步地，结合图3和图4所示，起升机构包括：提升机构141，提升机构141设于储液腔110的外部的上方，并部分地伸入储液腔110内与定量杯组120连接。其中，提升机构141设置为两个，使得至少一个提升机构141能够对定量杯组120进行提升作业。
48.上述的提升机构141设置两个，使得提升机构141在向上拉升定量杯组120时更平稳，能够使定量杯组120在向上移动的过程中始终保持平衡。通过提升机构141可以将定量杯组120中的定量杯121的杯口移动至液位以上，而无需打开溢流管路上的溢流阀溢流。另外，当需要将定量杯组120倾斜以改变液量时，其中一个提升机构141继续拉升，而另一个提升机构141保持不变即可，便于实现每个定量杯121的液量的变化。
49.提升机构141包括卷扬机或皮带机，便于实现提升和单边提升的角度调节，无需另外设置角度调节，更易于实现定量杯组120的倾斜角度的变化。
50.更进一步地，继续结合图5、图6和图7所示，储液腔110内设有将储液腔110分隔出上腔和下腔的闸板，闸板的闸门160打开时，提升机构141能够带动定量杯组120从下腔进入上腔，闸板的闸门160关闭时，上腔和下腔分别形成密闭空间。
51.上述的加压管路171上设有阀门，打开阀门，加压系统170通过加压管路171向储液腔110内充入压力气体，便于将定量杯121中的电解液快速从出液口1211流出，能够增加锂电池200的注液速度。闸板的打开或关闭为现有技术，在此不再赘述。通过闸板将储液腔110分为上腔和下腔，打开闸板，当提升机构141将定量杯组120提升到位后，关闭闸板，此时，压
缩空气只需要对上腔施加正压即可，压缩空气量小且注液节拍快。
52.进一步地，如图8和图9所示，储液腔110设于支撑板上，支撑板上具有两个相对并相互间隔设置的第一连接部1151和第二连接部1153，起升机构包括：支撑座143和第一顶升机构145，支撑座143与第一连接部1151转动连接，第一顶升机构145具有伸缩杆，伸缩杆与第二连接部1153连接，以驱动第二连接部1153围绕第一连接部1151向上转动或向下转动。
53.上述定量杯组120设于储液腔110内且与储液腔110的底部固定，使得储液腔110与定量杯组120一体设置，先从进液管路注入液体，液体液位高于定量杯组120时则表示每个定量杯121已完全注满电解液，此时打开溢流管路，排出多余的电解液，剩余电解液则为定量杯121中的电解液，开始注液并通过角度调节装置改变角度进而调整每个小定量杯121中的电解液量，适配不同电芯。
54.第一顶升机构145设于出液腔的外部的下方，支撑板与支撑座143转动连接，当第一顶升机构145的伸缩杆伸出，就可以带动支撑板的第二连接部1153上升，从而定量杯组120与支撑板同步向上倾斜。同样地，当第一顶升机构145的伸缩杆缩短，就可以带动第二连接部1153下降，从而定量杯组120与支撑板同步缩小向上倾斜的角度，直至可以水平。定量杯组120固定不动，定量杯121与电解液的分离，通过打开溢流阀，储液腔110内液位的降低至定量杯121的杯口以下即可。通过第一顶升机构145可实现定量杯121的角度调节。
55.更进一步地，第一顶升机构145包括：伺服电机1451和丝杆1453，伺服电机1451具有转动输出端，丝杆1453的一端与转动输出端连接，丝杆1453的另一端与第二连接部1153螺纹连接。
56.上述的伺服电机1451能够实现第一顶升机构145的自动控制。该锂电池注液装置还包括控制器，通过控制器可获取对应的操作指令，控制器根据操作指令可控制伺服电机1451的转速和进给位移量，从而可以控制定量杯组120的倾斜角度。当然，控制器也可以根据对应的操作指令控制提升机构141控制定量杯组的120倾斜角度以及上升、下降高度，在此不再赘述。
57.更进一步地，继续结合图2和图3所示，伸缩管150包括硬管153和软管151，软管151的一端与出液口1211连接，软管151的另一端与硬管153连接，锂电池注液装置还包括：多个缓存杯180和第二顶升机构190，多个缓存杯180与多个定量杯121一一对应，缓存杯180具有液体入口和液体出口，液体入口与硬管153连接，液体出口设有注液嘴185，第二顶升机构190连接有锂电池200，顶升机构适于驱动锂电池200的注液口与注液嘴185结合或分离。
58.上述的硬管153可以为钢管，钢管的性能能够满足适应流经电解液。软管151可以选择伸缩软管151，伸缩软管151的材质为抗电解液腐蚀的材质。由于定量杯组120需要提升和下落，软管151便于实现升降运动。硬管153上开设有多个开口，每个开口连接一个短管，每个短管上均设有阀门，且每个短管均与缓存杯180的液体入口连接，以向缓存杯180内充入电解液。通过硬管153连接缓存杯180的液体入口，结构更为牢固。由于缓存杯180的液体出口处设置的注液嘴185通过第二顶升机构190与锂电池200的注液口结合，难免会对缓存杯180造成一定的冲击，通过硬管153连接缓存杯180，能够增加缓存杯180的连接结构的牢固性，且通过软管151能缓解第二顶升机构190顶升时造成的冲击。
59.上述的锂电池200与第二顶升机构190连接，缓存杯180用于对从定量杯121注入的电解液起到缓存的作用。具体地，当顶升机构顶起锂电池200，使得锂电池200的注液口与注
液嘴185的出口连接，打开钢管上设置的阀门，电解液从定量杯121进入缓存杯180和锂电池200。待定量杯121的液体全部流出，则控制第二顶升机构190带动锂电池200下降一定的高度，从而使得注液嘴185与锂电池200的注液口相互分离，此时可方便将锂电池200运送至静置工位进行静置，再对另外的锂电池200进行注液，从而可以提高对锂电池200的注液效率。
60.第二顶升机构190可以为液压缸或气缸。
61.接续结合图8和图9所示，锂电池注液装置还包括：抽真空装置181，抽真空装置181具有抽真空管路183。其中，缓存杯180具有出气口，出气口与抽真空管路183密封连接，注液嘴185与锂电池200的充液口密封连接。
62.上述的注液嘴185的底部可为具有弹性材料的橡胶，当注液嘴185的底部与锂电池200的充液口处的顶面接触，可以实现注液嘴185与锂电池200的出液口1211之间的密封。其中，抽真空装置181的结构为常规设置，抽真空装置181通过抽真空管路183对缓存杯180抽取空气，使得缓存杯180内可以呈现近似真空的状态。由于缓存杯180通过注液嘴185与锂电池200的充液口密封连接，因此，锂电池200的内腔与缓存杯180连通且同样呈现真空状态。因此，在真空状态或近似真空状态下，电解液能够进一步加快速度通过缓存杯180被注入锂电池200内。
63.缓存杯180和定量杯121均可以具有从内侧壁向液体流出口倾斜的内底壁，在使用时从上到下倾斜设置的内底壁可以对电解液起到导向的作用，能进一步加快电解液流出定量杯121、缓存杯180的速度。
64.以图2、图3和图4所示的提升机构141为例，锂电池注液装置100的工作过程如下：
65.1、通过顶升机构顶起锂电池200与缓存杯180的注液嘴185结合；
66.2、通过进液管路将电解液注入储液腔110中，储液量一般低于进液管路液位；
67.3、溢流管路只在最终排出电解液时打开，平时关闭，关闭进液阀；
68.4、待储液腔110内的电解液的液位高于定量杯121的杯口，定量杯组120的每个定量杯121已盛满电解液；
69.5、启动提升机构141带动定量杯组120整体提升到高于电解液进液管路的位置，定量杯组120中的每个定量杯121已完成储液且容量一致，达到准备注液状态；若电芯规格有更改而需要变换注液量，则提升机构141将定量杯组120一侧抬起，使得容量杯整体呈角度设置，则多余的液体会流出并流入储液腔110；可针对不同规格的电芯所需要的电解液去动态调整角度大小，实现变量配液；
70.6、打开缓存杯180的抽真空管路183的阀门，对缓存杯180及锂电池200抽真空，使缓存杯180与锂电池200的内部为真空状态，同时通过真空泄漏量来检测各部件连接处是否密封；
71.7、打开定量杯组120与缓存杯180间的控制阀，此时，电解液通过负压进入缓存杯180与电池中；同时打开与储液腔110连通的压缩空气阀，通过对储液腔110加正压，可加速并确保定量杯121中的电解液流入对应的缓存杯180内；
72.8、注液完成后，第二顶升机构190下降，锂电池200进入静置工位。
73.根据上述描述，本技术具有以下优点：
74.1、通过将包括多个定量杯121的定量杯组120置于储液腔110的液位以下和以上实现了对每个锂电池200的注液量的一致性，且结构简单；
75.2、定量杯组120倾斜设置可实现根据锂电池200的规格不同而进行变量注液；
76.3、通过在储液腔110内设置闸板，提高了注液效率；
77.4、提升机构141优选为卷扬结构或皮带结构，无需单独角度调节装置。
78.5、提高了定量杯121内装满电解液并进入注液状态的速度，节省了时间。
79.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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”、“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。
80.在本实用新型的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
81.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
82.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。