一种方形动力电池恒压注液装置及注液方法与流程

本发明涉及方形动力电池制造设备领域，特别是一种方形动力电池恒压注液装置及注液方法。

背景技术

为了满足国家政策要求，电池的能量密度不断提升，铁锂、三元体系电池体积和容量越做越大(如：71173200、86148200、33220101、2730097、2730495等)，随着体积的增大对生产环节中的电解液注液工序的要求更高，体积的增加导致电解液无法快速浸润电芯极片，出现注液时间增加、浮液、注液量不足、污染电池表面和外形变形等现象。

早期注液设备主要是模仿日、韩等国技术，经过近几年的快速发展方形电池注液设备技术仍然无法满足电池注液工艺需求，主要需解决电解液注液时间长、外观变形等问题。

通过检索，申请公布号为cn107394105a的中国专利《电池注液装置及方法》，还有申请公布号cn107834017a的中国专利《锂电池等压注液装置及注液方法》，该专利公开的锂电池等压注液装置及其注液方法，包括注液机构、分离式的上夹具机构和下夹具机构；注液机构内设有抽真空密封杆实现对电池注液时腔体的密封和抽真空；通过注液机构上设有的杯体内压进气口以及所述上夹具机构上设置的腔体外压进气口进行注液时电池内外腔的等压充气过程，与现有技术相比，具有以下优点：一方面结构简单，操作便捷，对工作环境要求低，节能降耗，设备成本低；另一方面有效降低注液时间，可同时进行多个电池的注液操作，提升注液效率，加大电池内部电解液的吸收效果，避免电池注液后的鼓胀现象发生。

但是这种方案存在如下问题：移除注液装置时，注液口难免有漏液，污染工作环境，注液时电解液分散不均匀，而且对电池腔体具有一定冲击力，影响电池以及夹具寿命。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种方形动力电池恒压注液装置，包括注液装置和夹具，所述夹具包括夹具上盖和夹具下盖，所述夹具上盖和夹具下盖为分离式结构，且闭合时为锁紧密封状态且形成夹具内腔，该夹具内腔用于固定电池，该电池包括电池注液孔和电池内腔；所述注液装置固定连接于所述夹具的上表面；

所述注液装置包括注液杯，该注液杯顶部设有注液口，且该注液口上匹配设有注液口密封板，所述注液杯内还设有密封杆，该密封杆的一端伸出所述注液杯的顶部，所述密封杆能够上下滑动；所述注液杯下部设有v型结构的注液嘴，该注液嘴嵌入式连接于所述夹具上盖且与所述电池注液孔相连通；

所述密封杆一端设有密封塞，所述密封塞包括倒置的圆台，该圆台侧表面设有止回翼，该止回翼为弯刀状，该弯刀状的朝向为远离所述电池注液孔方向；所述圆台底部还一体成型有弧面堵头，提高密封塞的密封性能，所述密封塞采用三元乙丙橡胶材质；

所述夹具上盖还设有连接管；

所述注液杯顶部还连接有换向阀，该换向阀一端与所述注液杯连通，该连通处安装有防酸雾过滤器，能够避免电解液的酸性气体会发腐蚀换向阀，另一端与所述连接管连通，该换向阀上部连接有气管接头和排气口，所述气管接头连接有外部气源或抽真空设备，所述换向阀通过气缸切换，所述气缸通过电磁阀控制，所述气缸包括有活塞杆，该活塞杆的前端设有密封圈，所述换向阀初始状态为所述注液杯与所述连接管不连通，所述连接管与所述排气口连通；

所述夹具下盖内部还设有电池定位装置以及用于固定该电池定位装置的卡块，该电池定位装置包括定位框以及与该定位框固定连接的收集箱，所述定位框与所述电池接触面设有弹性件，所述收集箱上表面卡接有镂空状定位板，能够有效固定待注液电池，且能消除一部分在注液时产生的冲击力，而且所述手机箱能收集漏液，及时清理，避免直接腐蚀夹具。

作为本发明的优选方案，所述注液嘴下端连接有防滴液组件。

作为本发明的优选方案，所述防滴液组件包括固定圆盘，该固定圆盘上圆周型分布有通孔，该固定圆盘下方设有与所述通孔一体式注塑成型的软管，该软管下方设有弯头，且该软管至少设置四根，每个所述弯头为远离圆心方向的圆周径向分布，所述弯头的输出端位于同一水平面，在正负压注液时，注液压力对软管的冲击，电解液分散性注液，停止注液后，由于软管材质的性能，弯头恢复弯曲状，能够有效防止滴液。

作为本发明的优选方案，所述弯头处设有加强筋，提高弯头的机械性能。

作为本发明的优选方案，所述防滴液组件包括与所述注液嘴匹配的注液管头，该注液管头内壁设有固定杆，所述固定杆垂直于所述注液管头内壁，还设置有垂直于所述固定杆中心的旋转杆，所述旋转杆轴向侧壁铰接有组合片，所述组合片包括至少三个叶片，所述叶片朝一侧倾斜，当注液时，电解液接触组合片后，电解液对组合片冲击产生的力使旋转杆转动产生离心力，将电解液甩出去，电解液被均匀快速的输送到极板群上；电解液扩散的点更多，电解液在极板群上分布更加均匀。

作为本发明的优选方案，所述旋转杆的另一端固定连接有伞状圆盘，该伞状圆盘外延口连接有软边沿，所述软边沿外侧边与所述伞状圆盘底边呈130-150°夹角，同理，电解液的冲击力将软边沿展开，电解液流出，停止注液时，软边沿上卷，起到防滴液的作用。

作为本发明的优选方案，所述电池定位装置与所述夹具下盖底部之间安装有缓冲弹簧，进一步起到缓冲的作用，减少对电池以及夹具的冲击。

作为本发明的优选方案，所述注液杯外壁上固定有防丢绳，该防丢绳的另一端与所述注液口密封板可拆卸式连接，便于操作人员操作，避免浪费注液口密封板，防止其丢失。

作为本发明的优选方案，所述夹具上盖两侧设有供机械手抓握的吊钩，方便操作，省时省力。

一种方形动力电池恒压注液装置的注液方法，包括如下步骤：

(a)首先将所述电池放入所述夹具内，将所述夹具上盖和夹具下盖闭合呈紧密锁紧状态，上提所述密封杆，所述密封塞与所述电池注液孔为分离状态，通过所述气管接头对装置进行抽真空至-95～100kpa，保压30s，真空压力下降量小于1kpa，气密性合格；

(2)下推所述密封杆，将所述密封塞与所述电池注液孔紧密接触呈密封状态，保留所述电池内腔负压状态，打开所述注液口密封板，破除所述注液杯负压状态，通过所述注液口将电解液注入注液杯；

(3)上提所述密封杆，由于所述电池内腔内负压，电解液被吸入所述电池内腔中；

(4)通过所述注液口密封板密封所述注液口，通过电磁阀控制气缸动作，切断所述夹具内腔与所述排气口的连通状态，同时所述夹具内腔与所述电池内腔相连通，通过所述气管接头正负压交替8-12次使电解液快速注入所述电池内腔中；每次正压为0.6mpa，保压时间30s，负压-100kpa，保压时间30s；

(5)动作气缸，恢复所述换向阀的初始状态，消除所述电池内腔与夹具内腔压力，开启夹具，取出电池，完成注液。

该注液方法能够有效防止电池鼓胀现象，能够缩短注液时间30％-40％，解决电池变形问题。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明密封塞的结构示意图；

图3是本发明电池定位装置的结构示意图；

图4是本发明实施例2防滴液组件的俯视图；

图5是本发明实施例2防滴液组件的主视图；

图6是本发明实施例3防滴液组件的俯视图；

图7是本发明实施例3防滴液组件的主视图；

图8是本发明实施例3注液时软边沿变化的示意图；

图9是本发明检测负压气密性的结构示意图；

图10是本发明注液杯注入电解液的结构示意图；

图11是本发明电池注入电解液的结构示意图；

图12是本发明电池内腔负压状态的结构示意图；

图13是本发明正压注入电解液的结构示意图；

图14是本发明注液方法的工作流程图；

图中，1-气管接头，2-排气口，3-气缸，4-换向阀，5-密封圈，6-连接管，7-夹具上盖，8-夹具下盖，9-注液口密封板，10-注液口，11-注液杯，12-密封杆，13-电池，14-电池注液孔，15-夹具内腔，16-电池内腔，17-密封塞，18-防滴液组件，19-电池定位装置，20-缓冲弹簧，801-卡块，901-防丢绳，1701-圆台，1702-止回翼，1703-密封堵头，1801-固定圆盘，1802-通孔，1803-软管，1804-弯头，1805-输出端，1806-注液管头，1807-旋转杆，1808-叶片，1809-伞状圆盘，1810-软边沿，1811-固定杆，1901-固定框，1902-收集箱，1903-镂空状定位板，1904-弹性件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是三个或三个以上。

在本发明的描述中，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，可以是三个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

实施例1

如图1-3所示，一种方形动力电池恒压注液装置，包括注液装置和夹具，所述夹具包括夹具上盖7和夹具下盖8，所述夹具上盖7和夹具下盖8为分离式结构，该分离式结构可以是但不局限于通过在夹具上盖7和夹具下盖8设置锁扣，同时在夹具上盖7和夹具下盖8的开合处设有橡胶垫，且闭合时为锁紧密封状态且形成夹具内腔15，该夹具内腔15用于固定电池13，该电池13包括电池注液孔14和电池内腔16；所述注液装置固定连接于所述夹具的上表面；

所述注液装置包括注液杯11，该注液杯11顶部设有注液口10，且该注液口10上匹配设有注液口密封板9，所述注液杯11内还设有密封杆12，该密封杆12的一端伸出所述注液杯11的顶部，且该密封杆11能够上下滑动，即能够在该注液杯11的顶部实现上提和下推的功能；所述注液杯11下部设有v型结构的注液嘴，该注液嘴嵌入式连接于所述夹具上盖7且与所述电池注液孔14相连通；

所述密封杆12一端设有密封塞17，所述密封塞17包括倒置的圆台1701，该圆台1701侧表面设有止回翼1702，该止回翼1702为弯刀状，该弯刀状的朝向为远离所述电池注液孔14方向；所述圆台1701底部还一体成型有弧面堵头1703，提高密封塞17的密封性能，所述密封塞17采用三元乙丙橡胶材质；

所述夹具上盖7还设有连接管6；

所述注液杯11顶部还连接有换向阀4，该换向阀4一端与所述注液杯11连通，该连通处安装有防酸雾过滤器21，能够避免电解液的酸性气体会发腐蚀换向阀4，另一端与所述连接管6连通，该换向阀4上部连接有气管接头1和排气口2，所述气管接头1连接有外部气源或抽真空设备，所述换向阀4通过气缸3切换，所述气缸3通过电磁阀控制，所述电磁阀是用于控制气缸3进气和排气的，电磁阀与气缸3以及空气压缩机的结构以及连接方式属于现有技术，在本实施例中仅简单描述，即电磁阀的一端与气缸3上的进气管、排气管连接，另一端通过管道与空气压缩机连接，该空气压缩机向电磁阀提供气源，同时所述电磁阀与外接电源电连接，通过电磁阀、空气压缩机、外接电源等与气缸3连接，从而控制气缸3的活塞杆自动向前运动或者向后收缩。在本实施例中，电磁阀优选上海巨良阀门生产的zcp铸铁电磁阀。所述气缸3包括有活塞杆，该活塞杆的前端设有密封圈5，所述换向阀4初始状态为所述注液杯11与所述连接管6不连通，所述连接管6与所述排气口2连通；

所述夹具下盖8内部还设有电池定位装置19以及用于固定该电池定位装置19的卡块801，该电池定位装置19包括定位框1901以及与该定位框1901固定连接的收集箱1902，所述定位框1901与所述电池13接触面设有弹性件1904，本实施例弹性件1904采用弹性橡胶圈，所述收集箱1902上表面卡接有镂空状定位板1903，能够有效固定待注液电池，且能消除一部分在注液时产生的冲击力，而且所述收集箱1902能收集漏液，及时清理，避免直接腐蚀夹具。

作为本发明的优选方案，所述注液嘴下端连接有防滴液组件18，注液完成后，移除注液装置时有效避免电解液滴落在夹具上盖或者工作台面上腐蚀相关设备。

实施例2

如图4-5所示，本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是所述防滴液组件18包括固定圆盘1801，该固定圆盘1801上圆周型分布有通孔1802，该固定圆盘1801下方设有与所述通孔1802一体式注塑成型的软管1803，该软管1803下方设有弯头1804，且该软管1803至少设置四根，每个所述弯头1804为远离圆心方向的圆周径向分布，所述弯头的输出端1805位于同一水平面，所述弯头1804处设有加强筋，提高弯头的机械性能。在正负压注液时，注液压力对软管1803的冲击，电解液形成分散性注液，停止注液后，由于软管1803材质的性能，弯头1804恢复弯曲状，能够有效防止滴液。

实施例3

如图6-7所示，本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是所述防滴液组件18包括与所述注液嘴匹配的注液管头1806，该注液管头1806可以采用螺纹固定，能够及时更换，该注液管头1806内壁设有固定杆1811，所述固定杆1811垂直于所述注液管头1806内壁，还设置有垂直于所述固定杆1811中心的旋转杆1807，该旋转杆1807能够在固定杆中心处旋转，所述旋转杆1807轴向侧壁铰接有组合片，所述组合片包括至少三个叶片1808，所述叶片1808朝一侧倾斜，当注液时，电解液接触组合片后，电解液对组合片冲击产生的力使旋转杆1807转动产生离心力，将电解液甩出去，电解液被均匀快速的输送到极板群上；电解液扩散的点更多，电解液在极板群上分布更加均匀。

实施例4

如图7-8所示，本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是所述旋转杆1807的另一端固定连接有伞状圆盘1809，该伞状圆盘1809外延口连接有软边沿1810，所述软边沿1810外侧边与所述伞状圆盘1809底边呈150°夹角，同理，电解液的冲击力将软边沿1810展开，电解液流出，停止注液时，软边沿1810上卷，起到防滴液的作用。

实施例5

如图1所示，本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是所述电池定位装置与所述夹具下盖8底部之间安装有缓冲弹簧20，进一步起到缓冲的作用，减少对电池5以及夹具的冲击。

作为本发明的优选方案，所述注液杯11外壁上固定有防丢绳21，该防丢绳21的另一端与所述注液口密封板9可拆卸式连接，便于操作人员操作，避免浪费注液口密封板9，防止其丢失。

作为本发明的优选方案，所述夹具上盖7两侧设有供机械手抓握的吊钩21，方便操作，省时省力。

实施例6

如图9-13所示，一种方形动力电池恒压注液装置的注液方法，流程图如图14所示，包括如下步骤：

(1)首先将所述电池13放入所述夹具内，将所述夹具上盖7和夹具下盖8闭合呈紧密锁紧状态，上提所述密封杆12，所述密封塞17与所述电池注液孔14为分离状态，通过所述气管接头1外接抽真空设备对装置进行抽真空至-95～100kpa，保压30s，真空压力下降量小于1kpa，气密性合格，如不合格，更换电池13或注液杯11；

(2)下推所述密封杆12，将所述密封塞17与所述电池注液孔14紧密接触呈密封状态，保留所述电池内腔16负压状态，打开所述注液口密封板9，破除所述注液杯11负压状态，通过所述注液口10将电解液注入注液杯；

(3)上提所述密封杆12，由于所述电池内腔16内负压，电解液被吸入所述电池内腔16中；

(4)通过所述注液口密封板9密封所述注液口，通过电磁阀控制气缸3动作，切断所述夹具内腔15与所述排气口2的连通状态，同时所述夹具内腔15与所述电池内腔16相连通，通过所述气管接头1与外接气源或者抽真空设备正负压交替10次使电解液快速注入所述电池内腔16中；每次正压为0.6mpa，保压时间30s，负压-100kpa，保压时间30s；

(5)动作气缸3，恢复所述换向阀4的初始状态，消除电池内腔16与夹具内腔15压力，开启夹具，取出电池13，完成注液。

该注液方法能够有效防止电池13鼓胀现象，经过生产是反复注液测试统计发现能够缩短注液时间30％-40％，解决电池变形问题。

上述实施例仅描述现有设备最优使用方式，而运用类似的常用机械手段代替本实施例中的元素，均落入保护范围。