一种锂离子绿色电芯注液化成工艺的制作方法

1.本发明涉及锂离子电池化成技术领域，具体为一种锂离子绿色电芯注液化成工艺。


背景技术：

2.锂离子电池具有高放电电压、高能量密度和低自放电等特性，锂离子绿色电芯注液方式主要分为两类，一种是通过注液孔直接注液，另外一种是将电池放入到电解液之中让电解液渗入电池。通过注液孔注液的方式，根据注液量又可以分为单倍注液和多倍注液。几种注液方式促进浸润的措施各有不同，其中单倍注液方法，通过反复的抽压的方式促进电解液在电芯内的浸润，而多倍注液方法是通过加压的方式促进电解液在电芯内浸润；
3.电芯注液化成，一般是指单体电芯入壳(硬壳)之后或包膜(软包)完成后且未彻底封闭之前电池首次注入电解液，在特定工艺特定温度区间使得极片在电解液中充分浸润；浸润完成后首次充放电、使得电极材料与电解液在固液二相界面上发生化学反应,从而形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层具有固体电解质的特征,是电子绝缘体的同时却是li 的优良导体,li 可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”,简称sei膜，该过程中需要使用到化成装置。
4.现今市场上的此类化成方法种类繁多，基本可以满足人们的使用需求，但是依然存在一定的不足之处，现有的此类化成方法使用过程中需要工作人员手动将注液后的电池放入装置中，利用装置的充放电电极对电池进行小电流的充放电，当电池放入充放电框架后，需要由工作人员手动扣合作业，受制于多道电池的重量、体积等影响，操作起来较为费力，工作人员作业强度较高，难以提高装置的化成作业效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种锂离子绿色电芯注液化成工艺，以解决上述背景技术中提出装置在使用过程中工作人员作业强度高的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种锂离子绿色电芯注液化成工艺，包括以下步骤：
8.s1：将多组首次待充放电的电池放置于注液化成装置的主电池托架的弧形内凹槽中；
9.s2：步进电机驱动导向座举升驱动结构工作，直线齿条推动梯形导向座左移，在梯形导向座左移的过程中，梯形导向座将通过u型定位架、滚轮主体的设置，对下直角工装进行举升，即主电池托架承托的电池向上运动；
10.s3：主电池托架、副电池托架包裹在电池，此时电池进行首次的充放电，即化成处理，并利用陶瓷加热片对主电池托架进行加热，使得电极材料与电解液在固液二相界面上发生化学反应,从而形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层；
11.s4：电池充放电完毕后，步进电机反向工作，即下直角工装等部件下行，直至下直
角工装、副电池托架分离，并将电池取出即可。
12.注液化成装置包括机架，所述机架的两侧外壁上皆滑动安装有下直角工装，所述下直角工装的内壁上固定有主电池托架,主电池托架的表面设置有等间距的弧形内凹槽，所述下直角工装上方的机架外壁上固定有上直角工装，所述上直角工装的内壁上固定有副电池托架,副电池托架的结构和主电池托架的结构相同，所述上直角工装的顶部安装有正负电极片，所述机架的两侧外壁上皆固定有支撑框，所述支撑框的内部设置有用于驱动下直角工装升降的升降驱动组件，升降驱动组件包括多组导向座举升驱动结构和链条动力传递机构，所述下直角工装的底端设置滑动导向单元，所述支撑框一侧的外壁上滑动安装有多组挺柱,挺柱的数目与导向座举升驱动结构相同，所述挺柱的一端固定有梯形导向座；
13.滑动导向单元包括安装在下直角工装底端一侧的连接座，所述连接座的底端固定有u型定位架，所述u型定位架的内部转动安装有滚轮主体，滚轮主体与梯形导向座的斜面接触，所述机架一侧的外壁上安装有控制面板。
14.优选的，所述机架的两侧外壁上皆固定有若干组竖直导轨，所述竖直导轨表面的一端滑动安装有滑套，滑套的表面与下直角工装的背面固定连接。
15.优选的，所述下直角工装一侧的外壁上安装有多组陶瓷加热片。
16.优选的，所述支撑框的内壁上设置有多组辅助旋转支撑单元,辅助旋转支撑单元的数目与导向座举升驱动结构的数目相同。
17.优选的，所述u型定位架采用铝合金材质的构件制得，所述滚轮主体为pu滚轮。
18.优选的，所述辅助旋转支撑单元包括转动安装于支撑框内壁上的辅助转轴，所述辅助转轴表面的一端固定有从动链轮。
19.优选的，所述导向座举升驱动结构包括固定在支撑框内壁上的滚珠轴承座，所述滚珠轴承座的内部转动安装有主动轴，所述主动轴表面的一端固定有齿盘，所述齿盘下方的支撑框内部通过横向导向单元安装有直线齿条，所述直线齿条和齿盘相互啮合，所述支撑框的内壁上转动安装有蜗杆，所述支撑框一侧的外壁上安装有步进电机，步进电机的输出端与蜗杆的一端固定连接，所述主动轴表面的一端固定有蜗轮，蜗轮和蜗杆相互咬合。
20.优选的，所述横向导向单元包括固定在支撑框内壁上的限位轨道，所述限位轨道表面的一端滑动安装有滑台,滑台的顶端与直线齿条的底端固定连接。
21.优选的，所述链条动力传递机构包括固定在蜗杆表面一端的主动链轮，所述主动链轮的外表面安装有链条主体，所述链条主体用于驱动其余的导向座举升驱动结构，所述链条主体为直板滚子链。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该一种锂离子绿色电芯注液化成工艺通过机械结构代替人工推动电池进行后续的充电步骤，可有效降低工作人员的作业强度，提升装置的作业效率，同时也避免了不同组别电池在化成处理时，时差的出现，保证同一批次的电池充放电时间一致；
23.(1)通过设置有直线齿条和步进电机等相互配合的结构，随后通过控制面板开启步进电机工作，则步进电机驱动导向座举升驱动结构工作，使得齿盘可带动直线齿条、挺柱以及梯形导向座水平移动，在梯形导向座左移的过程中，梯形导向座将通过u型定位架、滚轮主体的设置，对下直角工装进行举升，即主电池托架承托的电池向上运动，直至电池的电极与正负电极片接触，此时主电池托架、副电池托架包裹在电池，此时电池进行首次的充放
电，即化成处理，并由陶瓷加热片为电池提供合适的充放电温度，该过程中无需工作人员手动操作，通过机械结构代替人工操作，可有效降低工作人员的作业强度；
24.(2)通过设置有竖直导轨和辅助旋转支撑单元等相互配合的结构，在下直角工装等部件升降的过程中，滚轮主体可在梯形导向座的斜面上滚动，并且利用竖直导轨以及滑台的设置提高下直角工装的升降稳定性，使得装置在工作时更加稳定，可靠；
25.(3)通过设置有链条动力传递机构和直线齿条等相互配合的结构，蜗杆将带动通过链条动力传递机构带动其他组的直线齿条、导向座举升驱动结构一同工作，即蜗杆驱动主动链轮、链条主体转动，再由链条主体驱动其余组别的蜗杆转动，该过程中辅助转轴在从动链轮的带动下一同转动，进而使得装置上的其他主电池托架、上直角工装一同对电池进行充放电、化成处理，工作人员仅需放取电池即可，可有效提升装置的作业效率，同时也避免了不同组别电池在化成处理时，时差的出现，即同一批次的电池充放电时间一致。
附图说明
26.图1为本发明的主视结构示意图；
27.图2为本发明的支撑框主视剖面结构示意图；
28.图3为本发明图2中a处放大结构示意图；
29.图4为本发明的导向座举升驱动结构侧视结构示意图；
30.图5为本发明的侧视结构示意图；
31.图6为本发明的主电池托架和上直角工装立体结构示意图；
32.图7为本发明的主电池托架侧视结构示意图；
33.图8为本发明的u型定位架立体结构示意图；
34.图中：1、机架；101、控制面板；2、竖直导轨；3、下直角工装；301、陶瓷加热片；4、主电池托架；5、上直角工装；501、正负电极片；502、副电池托架；6、支撑框；7、连接座；8、u型定位架；9、滚轮主体；10、辅助旋转支撑单元；1001、辅助转轴；1002、从动链轮；11、横向导向单元；1101、限位轨道；1102、滑台；12、直线齿条；13、步进电机；14、梯形导向座；1401、挺柱；15、导向座举升驱动结构；1501、蜗杆；1502、主动轴；1503、蜗轮；1504、齿盘；1505、滚珠轴承座；16、链条动力传递机构；1601、主动链轮；1602、链条主体。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
36.实施例一，由图1至图8给出，
37.一种锂离子绿色电芯注液化成工艺，包括以下步骤：
38.s1：将多组首次待充放电的电池放置于注液化成装置的主电池托架的弧形内凹槽中。
39.s2：步进电机驱动导向座举升驱动结构工作，直线齿条推动梯形导向座左移，在梯形导向座左移的过程中，梯形导向座将通过u型定位架、滚轮主体的设置，对下直角工装进行举升，即主电池托架承托的电池向上运动；
40.s3：主电池托架、副电池托架包裹在电池，此时电池进行首次的充放电，即化成处理，并利用陶瓷加热片对主电池托架进行加热，使得电极材料与电解液在固液二相界面上发生化学反应,从而形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层；
41.s4：电池充放电完毕后，步进电机反向工作，即下直角工装等部件下行，直至下直角工装、副电池托架分离，并将电池取出即可。
42.注液化成装置包括机架1，机架1的两侧外壁上皆滑动安装有下直角工装3，下直角工装3的内壁上固定有主电池托架4,主电池托架4的表面设置有等间距的弧形内凹槽，下直角工装3上方的机架1外壁上固定有上直角工装5，上直角工装5的内壁上固定有副电池托架502,副电池托架502的结构和主电池托架4的结构相同，工作人员将多组首次待充放电的电池放置于主电池托架4的弧形内凹槽中；
43.上直角工装5的顶部安装有正负电极片501，下直角工装3一侧的外壁上安装有多组陶瓷加热片301，利用陶瓷加热片301对主电池托架4进行加热，为电池提供合适的充放电环境；
44.机架1的两侧外壁上皆固定有支撑框6，支撑框6的内部设置有用于驱动下直角工装3升降的升降驱动组件，升降驱动组件包括多组导向座举升驱动结构15和链条动力传递机构16，导向座举升驱动结构15包括固定在支撑框6内壁上的滚珠轴承座1505，滚珠轴承座1505的内部转动安装有主动轴1502，滚珠轴承座1505提高主动轴1502以及蜗轮1503的转动稳定性；
45.主动轴1502表面的一端固定有齿盘1504，齿盘1504下方的支撑框6内部通过横向导向单元11安装有直线齿条12，直线齿条12和齿盘1504相互啮合，支撑框6的内壁上转动安装有蜗杆1501，支撑框6一侧的外壁上安装有步进电机13，通过控制面板101开启步进电机13工作，则步进电机13驱动导向座举升驱动结构15工作；
46.步进电机13的输出端与蜗杆1501的一端固定连接，主动轴1502表面的一端固定有蜗轮1503，蜗轮1503和蜗杆1501相互咬合，步进电机13驱动蜗杆1501以及蜗轮1503、主动轴1502转动；
47.支撑框6一侧的外壁上滑动安装有多组挺柱1401,挺柱1401的数目与导向座举升驱动结构15相同，多组挺柱1401,挺柱1401的一端固定有梯形导向座14；
48.由于齿盘1504和直线齿条12相互啮合，则齿盘1504可带动直线齿条12水平移动，进而直线齿条12推动梯形导向座14左移；
49.下直角工装3的底端设置滑动导向单元，滑动导向单元包括安装在下直角工装3底端一侧的连接座7，连接座7的底端固定有u型定位架8，u型定位架8的内部转动安装有滚轮主体9，u型定位架8采用铝合金材质的构件制得，滚轮主体9为pu滚轮，在下直角工装3等部件升降的过程中，滚轮主体9可在梯形导向座14的斜面上滚动；
50.在梯形导向座14左移的过程中，梯形导向座14将通过u型定位架8、滚轮主体9的设置，对下直角工装3进行举升，即主电池托架4承托的电池向上运动，直至电池的电极与正负电极片501接触；
51.主电池托架4、副电池托架502包裹在电池，此时电池进行首次的充放电，即化成处理，使得电极材料与电解液在固液二相界面上发生化学反应,从而形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，无需工作人员手动操作，通过机械结构代替人工操作，可有效降低工作人
员的作业强度；
52.机架1一侧的外壁上安装有控制面板101，控制面板101内部单片机的输出端分别与陶瓷加热片301和步进电机13的输入端电性连接。
53.实施例二，在实施例一的基础上，由图1、图2、图3和图4给出，链条动力传递机构16包括固定在蜗杆1501表面一端的主动链轮1601，主动链轮1601的外表面安装有链条主体1602，链条主体1602用于驱动其余的导向座举升驱动结构15，链条主体1602为直板滚子链，在蜗杆1501转动时，蜗杆1501将带动通过链条动力传递机构16带动其他组的直线齿条12、导向座举升驱动结构15一同工作；
54.蜗杆1501驱动主动链轮1601、链条主体1602转动，再由链条主体1602驱动其余组别的蜗杆1501转动，该过程中辅助转轴1001在从动链轮1002的带动下一同转动，进而使得装置上的其他主电池托架4、上直角工装5一同对电池进行充放电、化成处理，工作人员仅需放取电池即可，可有效提升装置的作业效率，同时也避免了不同组别电池在化成处理时，时差的出现，即同一批次的电池充放电时间一致。
55.实施例三，在实施例一的基础上，由图1和图2给出，机架1的两侧外壁上皆固定有若干组竖直导轨2，竖直导轨2表面的一端滑动安装有滑套，滑套的表面与下直角工装3的背面固定连接，利用竖直导轨2以及滑套的设置提高下直角工装3的升降稳定性，使得装置在工作时更加稳定，可靠；
56.支撑框6的内壁上设置有多组辅助旋转支撑单元10,辅助旋转支撑单元10的数目与导向座举升驱动结构15的数目相同，辅助旋转支撑单元10包括转动安装于支撑框6内壁上的辅助转轴1001，辅助转轴1001表面的一端固定有从动链轮1002；
57.横向导向单元11包括固定在支撑框6内壁上的限位轨道1101，限位轨道1101表面的一端滑动安装有滑台1102,滑台1102的顶端与直线齿条12的底端固定连接，直线齿条12将带动滑台1102在限位轨道1101上滑动，通过横向导向单元11提高直线齿条12的水平运动稳定性。
58.本技术实施例在使用时，首先工作人员将多组首次待充放电的电池放置于主电池托架4的弧形内凹槽中，随后通过控制面板101开启步进电机13工作，则步进电机13驱动导向座举升驱动结构15工作，即步进电机13驱动蜗杆1501以及蜗轮1503、主动轴1502转动，滚珠轴承座1505提高主动轴1502以及蜗轮1503的转动稳定性，由于齿盘1504和直线齿条12相互啮合，则齿盘1504可带动直线齿条12水平移动，进而直线齿条12推动梯形导向座14左移，在梯形导向座14左移的过程中，梯形导向座14将通过u型定位架8、滚轮主体9的设置，对下直角工装3进行举升，即主电池托架4承托的电池向上运动，直至电池的电极与正负电极片501接触，此时主电池托架4、副电池托架502包裹在电池，此时电池进行首次的充放电，即化成处理，并利用陶瓷加热片301对主电池托架4进行加热，为电池提供合适的充放电环境，使得电极材料与电解液在固液二相界面上发生化学反应,从而形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层，该过程中无需工作人员手动操作，通过机械结构代替人工操作，可有效降低工作人员的作业强度。
59.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
60.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。