锂电池充放电设备和系统的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池充放电设备和锂电池充放电系统。


背景技术：

2.目前，锂电池的化成段充放电设备的输入电源为ac380v，经过充放电设备上的电源两级转换为dc5v，且电源与压床采用分体式，并通过长约5 米的导线将其两者连接起来，导致充放电设备充放电效率较低(充电效率 65％，放电回馈效率55％)，设备占地面积大，厂房配置控温系统的能耗高，均温效果差(温度极差在10℃以上)，双重叠加导致化成段整体能耗居高不下，与当前形势下各大锂电池厂降低碳排放政策相违背。锂电池化成段充放电设备投资占电芯产线设备投资的15％，降低设备投资成本也是电池厂追求的目标；化成现有充放电设备不具备设定1hz以上方波脉冲输出电流功能，对于1hz以上脉冲化成无法进行。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种锂电池充放电设备和系统，以解决锂电池充放电设备的充放电效率低，设备集成度低占地面积面积大，设备内均温效果差以及设备应用场景单一等问题。
4.为了解决或者一定程度上改善上述技术问题，根据本实用新型一方面，提供了一种锂电池的充放电设备，包括：柜体，该柜体具有多个库位；
5.其中，各所述库位中设置有脉冲电源模块、压床模块、温控模块和承载模块；所述脉冲电源模块输入端连接于高压直流电源，输出端连接于所述压床模块；锂电池放置于所述承载模块时，所述压床模块连接于所述锂电池，以实现所述脉冲电源模块与所述锂电池的电性连接；所述温控模块配置有进水口和出水口，以通过水循环实现各所述库位的降温。
6.在一些实施方式中，所述脉冲电源模块输出1hz-10hz的方波脉冲电流。
7.在一些实施方式中，所述温控模块包括：多个冷凝器、多个风扇和热气管道；
8.其中，多个所述冷凝器配置有所述进水口和所述出水口，所述热气管道上设置有所述风扇，和/或所述冷凝器的一侧设置有所述风扇；
9.所述柜体上设置有排烟排热管道，各所述库位内的热气管道均连通于所述排烟排热管道。
10.在一些实施方式中，一个或多个所述冷凝器和所述风扇设置于所述脉冲电源模块的一侧，与所述电源模块的所述一侧相对的另一侧设置有所述风扇，所述热气管道与所述脉冲电源模块的所述另一侧对应处设置有所述风扇。
11.在一些实施方式中，所述压床模块包括：探针板、探针安装柱和探针；
12.其中，多个所述探针安装柱连接于所述探针板，且多个所述探针安装柱与所述锂电池的极柱一一对应，每个所述探针安装柱上均设置有所述探针，所述探针用于连接所述
锂电池的极柱；
13.每相邻的两个所述探针安装柱之间设置有所述冷凝器，所述探针板与所述冷凝器对应的位置处设置有所述风扇。
14.在一些实施方式中，所述承载模块包括：载台和第一升降装置；
15.其中，所述载台用于放置所述锂电池，所述第一升降装置连接于所述载台，以驱动所述载台的升降，在所述锂电池放置在所述载台后，所述第一升降装置驱动所述载台朝向所述压床模块移动，以使得所述锂电池的极柱电性连接于所述压床模块。
16.在一些实施方式中，所述压床模块上设置有第二升降装置，以驱动所述压床模块升降；
17.在所述锂电池放置于所述承载模块后，所述第二升降装置驱动所述压床模块朝向所述承载模块移动，以使得所述压床模块电性连接于所述锂电池的极柱。
18.在一些实施方式中，所述库位内设置有至少一个消防模块，以及在所述库位的底部设置有排水管；
19.所述柜体上设置有总排水管，分别连接于各所述库位的所述排水管，以将所述消防模块喷洒的液体排出所述柜体外。
20.在一些实施方式中，各所述库位的一侧设置有自动门，以通过所述自动门取放所述锂电池。
21.根据本实用新型的另一方面，提供一种锂电池的充放电系统，包括高压直流电源、进水管和回水管，及至少一个上述任一实施方式所述的锂电池充放电设备；
22.其中，所述高压直流电源连接于各所述库位内的所述脉冲电源模块，以为所述锂电池提供直流电；
23.所述进水管连接于所述温控模块的进水口，所述回水管连接于所述温控模块的回水口。
24.本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型一种锂电池的充放电设备和系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
25.(一)本实用新型的锂电池充放电系统，采用高压直流电源进行供电，减少了现有技术中ac-dc的转换，使得原有的两级转换变为以及转换，提高了电能转换效率，减小了电源的体积，减少了电源模块的发热量。
26.(二)本实用新型的锂电池充放电设备，每一库位中均集成了脉冲电源模块、压床模块、温控模块和承载模块，缩短了脉冲电源模块与压床模块间的连线长度，提升了充放电效率，减小了设备的占地面积，降低了设备的成本。
27.(三)本实用新型的锂电池充放电设备采用动态式水控温，解决了现有技术中锂电池充放电设备环境控温能耗高，均温效果差的问题。
28.(四)本实用新型的锂电池充放电设备采用脉冲电源模块，输出 1hz-10hz的方波脉冲电流，满足宽范围电流频率化成配方的设定，缩短了锂电池的化成及高温静置时间，改善了sei(solid electrolyte interface，固体电介质界面膜)成膜效果。
29.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征
和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
30.图1为本实用新型一实施例的锂电池充放电系统的结构示意图；
31.图2为本实用新型一实施例的锂电池充放电设备中库位的结构示意图；
32.图3为本实用新型一实施例的锂电池充放电设备的结构示意图；
33.图4为本实用新型另一实施例的锂电池充放电系统的结构示意图。
34.【符号说明】
35.1：柜体
36.11：排烟排热管道
37.12：总排水管
38.10：库位
39.101：隔板
40.102：电源模块输出端子
41.103：压床模块接线端子
42.104：排水管
43.105：自动门
44.20：脉冲电源模块
45.30：压床模块
46.301：探针板
47.302：探针安装柱
48.303：探针
49.40：温控模块
50.401：冷凝器
51.402：风扇
52.403：热气管道
53.50：承载模块
54.501：载台
55.502：第一升降装置
56.503：第一限位单元
57.60：消防模块
58.100：锂电池充放电设备
59.200：供电线路
60.300：进水管
61.400：回水管
62.500：消防管路
具体实施方式
63.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种锂电池充放电设备和系统的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
64.本实用新型实施例提供了一种锂电池充放电设备100，如图1所示，该锂电池充放电设备100包括：柜体1，该柜体1具有多个库位10。
65.如图2所示，各库位10中设置有脉冲电源模块20、压床模块30、温控模块40和承载模块50。
66.其中，脉冲电源模块20设置在库位10的上部，通过隔板101与压床模块30分隔开。该脉冲电源模块20的输入端连接于高压直流电源，该脉冲电源模块20的输出端连接于压床模块30。脉冲电源模块20将高压直流电源的高压直流电转换为低压方波脉冲电流，将该低压方波脉冲电流传输至压床模块30，以完成锂电池的化成制程。
67.如图3所示，在各库位10的一侧均设置有电源模块输出端子102和压床模块接线端子103。脉冲电源模块20的输出端连接于该电源模块输出端子102，压床模块30则连接于该压床模块接线端子103，电源模块输出端子102与压床模块接线端子103通过连接线进行连接，以实现脉冲电源模块20与压床模块30间的电性连接。
68.在该实施例中，高压直流电源能够提供dc600v及以上的直流电，将该高压直流电源作为锂电池充放电设备100的输入电源。相较于现有技术中，采用交流电源作为输入电源的方案，采用高压直流电源作为输入电源减少了ac-dc的转换，将现有技术中需进行ac-dc，dc-dc的两级转换，变为了仅需进行dc-dc的一级转换。减小了电源模块的体积，降低了电源模块的发热量。随着电源模块体积的减小，使得脉冲电源模块20能够与压床模块30能够集成在一起，缩短脉冲电源模块20与压床模块30连接线的长度。同时还能够降低设备成本，减小设备的占地面积。
69.具体地，脉冲电源模块20与压床模块30间的连接线的长度小于1米，锂电池充放电设备100的充放电效率提升至85％以上，设备占地面积减少约40％，设备成本降低约20％。
70.在一实施例中，该脉冲电源模块20能够输出1hz-10hz的方波脉冲电流。通过提升脉冲电源模块20的输出频率的范围，能够满足宽范围电流频率化成配方的设定。可知的是，通过脉冲电流频率的提升，能够有效地缩短锂电池的化成时间，以及高温静置时间，以提升锂电池充放电设备100 的运行效率，同时能够改善锂电池的sei成膜效果。
71.如图2所示，压床模块30包括有探针板301、探针安装柱302和探针 303。其中，探针安装柱302为多个，均安装于探针板301上，探针303的数量与探针安装柱302相同，每一个探针安装柱302上设置有一个探针303。探针303的数量与放置在承载模块50上的锂电池的极柱的数量一一对应。
72.当锂电池放置在承载模块50后，压床模块30的探针303分别连接于锂电池的各极柱，进而来对锂电池进行充放电操作。
73.在一实施例中，如图2所示，该承载模块50包括有载台501和第一升降装置502，该载台501用于放置锂电池，第一升降装置502连接于载台501，用于驱动载台501的升降。
74.在该实施例中，当锂电池放置于载台501上后，第一升降装置502驱动载台501上升，使得放置在载台501上的锂电池朝向压床模块30移动，直至锂电池的极柱与压床模块30的探针303实现电性连接。
75.具体地，该第一升降装置502包括气缸和升缩杆，该气缸能够驱动伸缩杆的伸缩，
进而实现对载台501的升降。当然，通过气缸和伸缩杆来驱动载台501的升降，仅仅是本实用新型的一个具体实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围。
76.在该实施例中，第一升降装置502还设置有第一限位单元503，通过该第一限位单元的设置能够限制载台501的抬升高度，以防止载台501抬升高度过大，压床模块30的探针303与锂电池极柱发生挤压，导致损坏的情况出现。
77.在另一实施例中，压床模块30上设置第二升降装置(图中未示出)，承载模块50则固定设置于库位10中，通过该第二升降装置驱动压床模块 30朝向放置于承载模块50上的锂电池移动，以使得压床模块30的探针303 连接于锂电池的极柱。
78.在该实施例中，第二升降装置还设置有第二限位单元(图中未示出)，通过该第二限位单元的设置能够限制压床模块30的移动距离，以防止压床模块30移动距离过大，压床模块30的探针303与锂电池极柱发生挤压，导致损坏的情况出现。
79.如图2所示，温控模块40包括有多个冷凝器401、多个风扇402和热气管道403。其中，多个冷凝器401配置有进水口和出水口，该进水口连接于进水管300，回水口连接于回水管400。
80.为了保证冷凝器401产生的冷量顺利地释放，每一冷凝器401的一侧均设置有风扇402，通过风扇402将冷凝器401的冷凝吹至库位10内。
81.库位10内的多个热气管道403是相互连通的，最终连接于柜体1上设置的排烟排热管道11。为了能够尽快将锂电池充放电过程中产生的热量，以及在设备内起火产生的烟气排除至柜体1外，在热气管道403上设置有多个风扇402，通过该多个风扇402将库位10内的热气或烟气抽取至热气管道403内，最终通过排烟排热管道11排出柜体1外。
82.在该实施例中，通过动态式水控温的方式，能够有效减低库位10内的环境温度，同时降低环境控温的能耗。通过设置热气管道403和多个风扇 402，将库位10内的热气迅速排出，使得库位10内的环境温度更加均匀，解决了库位10内环境温度均温效果差的问题。
83.在一实施例中，如图2所示，在脉冲电源模块20的一侧设置有一个或多个冷凝器401及风扇402，在锂电池充放电过程中，脉冲电源模块20会产生大量的热，进而可以通过风扇402将冷凝器401产生的冷量吹至脉冲电源模块20，以对脉冲电源模块20进行快速降温。
84.在脉冲电源的另一侧设置有风扇402，以通过该风扇402增加冷凝器 401产生的冷量的流动性，进一步提升对脉冲电源模块20降温的效果。在脉动电源的另一侧所对应的在热气管道403上脉动电源的另一侧所对应的位置处设置有风扇402，通过该风扇402快速将脉冲电源所处空间内的热气抽取至热气管道403中，最终由排烟排热管道11将热气排出至柜体1外。
85.在一实施例中，在每相邻的两个探针安装柱302之间的间隔处设置有多个冷凝器401，在探针板301上与设置在探针安装柱302之间的冷凝器 401对应的位置处设置有风扇(图中未示出)，以通过该风扇402将冷凝器 401产生的冷量吹至锂电池，以对充放电过程中的锂电池进行降温。
86.在压床模块30与承载模块50所处的空间内的热气管道403上设置有多个风扇402，以将锂电池在充放电过程中产生的热气抽取至热气管道403 内，最终由排烟排热管道11将热气排出至柜体1外。
87.在一实施例中，在柜体1的各库位10内均设置有消防模块60，以在锂电池发生起火
时，通过该消防模块60进行灭火。优选地，该消防模块60 采用水气一体的消防方式。
88.在库位10的底部还设置有排水管104，以将消防过程中喷洒的液体排出。各库位10的排水管104均连接于柜体1上设置的总排水管12，以将消防所喷洒的液体排出柜体1外。
89.各库位10的下板与侧板的连接处进行密封处理，以防止消防所喷洒的液体通过连接处的缝隙泄漏至该库位10下方的相邻库位10中脉冲电源模块20所述的空间内。
90.将压床模块30与脉冲电源模块20分隔的隔板101为阻燃板，以防止锂电池在充放电过程中发生起火时波及到脉冲电源模块20。优选地，隔板 101的上下表面均采用不锈钢进行包覆。
91.在一实施例中，如图4所示，柜体1的各库位10的一侧均设置有自动门105，在锂电池放置和取出时，自动开合，进而实现锂电池充放电的自动化，减少工作人员的参与，提升运行效率。
92.本实用新型实施例还提供了一种锂电池充放电系统，如图1所示，其包括高压直流电源(图中未示出)、进水管300、回水管400及至少一个上述任一实施例的锂电池充放电设备100。
93.其中，高压直流电源通过供电线路200分别连接于锂电池充放电设备 100内的各脉冲电流模块20，以提供高压直流电。
94.优选地，该高压直流电源具有dc600v及以上的电压。
95.进水管300连接于锂电池充放电设备100内的各温控模块40的进水口，回水管400则连接于锂电池充放电设备100内的各温控模块40的回水口。
96.进一步地，锂电池充放电系统还包括消防管路500，该消防管路500连接于锂电池充放电设备100内的各消防模块60。
97.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。