[发明专利]电池电解液超声波注入设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池电解液注入设备及方法，尤其涉及一种电池电解液超声波强化吸收注入设备及方法。

背景技术

人们常说电解液是电池的血液，其实电解液对电池而言并不仅仅是电池的血液，因为电解液在电池反应中除了起到输送离子与内部离子导电作用外，绝大多情况下电解液也参与了电池的电极反应，也就是说在电池充放电过程中，特别是放电过程中，电解液或是电解液中的成份实际上是和活性材料一样被消耗的，因此电池中电解液注入量的多少，特别是电池中是否有足够的电解液是直接影响到电池容量和放电性能，尤其是电池的贮存性能。

锂电池电解液的加入量同样对电池性能有重大的影响，尤其是在小电流放电时的影响更大。在小电流放电的后期，电池中的电解液不足会导致电子内阻的异常增加，甚至达到两百多欧姆以上，从而导致放电提前结束甚至无法正常放电。

电池电解液的加入量，一方面决定于电池设计时内部空间的分配，而当电池设计定型后，则与生产工艺悉悉相关。电池设计定型后，要提高或确保电解液的加入量，尤其是对一些电极致密度高的电极，关键性的问题是在电池生产过程中的短暂的工序期间如何使电解液充分在电池及电极内部渗透与扩散，并被电极充分吸收。

电解液对电池性能的影响除了电解液的整体加入量的多少，还有一个重要因素是电解液在电池电极中的渗透与浸润情况，因为电池在充放电等电极反应时，直接影响到活性材料电极反应的是微观中每一个活性材料颗粒周围的电解液的量是否充足、消耗的电解液或电解液成份是否可以及时得到补充，以及保证电解液具有合理的离子浓度等，如果电解液在电极中没有充分的渗透与浸润，则会造成部分活性材料无法充分反应，从而影响到电池整体的性能，也导致电池均一性的差异。相当长一段时间我国动力锂电池在国外市场上与国外先进产品的差异主要体现的就是产品性能的均一性，电解液在电极中的充分渗透与浸润实际上是一个重要因素。

随着动力锂电池技术等对电池容量的追求，电池中的极板、隔膜越来越追求极致的高密度，不但占用更多的电池部空间，也导致电解液在极板中及极板之间的渗透更为困难，因此尽管使用真空加注以及真空多次加注等技术，但由于电池极板的高密度，电解液在极板及极板之间的渗透困难，因此电解液加注的问题一直存在。

同时由于极板性能波动，以及一些极板吸液与渗透性等问题，直接一次性加电解液很难完全达到满意的效果。

电池的其中一个质量问题是由于电解液在电极中的渗透不完全，部分电极没有电解液而失效。这是因为随着电池容量超做越高，电极的密度与致密性也越来越高，由于电解液的注入时间有限，无法保证电解液在电池中有充分的扩散、渗透时间，从而造成电解液注入与渗透、浸润不良。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电池在电解液注入过程中能够快速渗透、浸润与吸收的电池电解液超声波注入设备及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：电池电解液超声波注入设备，其特征在于包括至少可以放置一个待注液电池的基座、与各待注液电池对应的注液装置和超声波发生装置，所述的注液装置包括用于定量注入电解液的注液计量泵和用于将电解液注入到各电池中的注液针，所述的超声波发生装置用于发生超声波并将超声波传导到各电池的电解液或电极卷中。

本发明进一步的优选方案为：所述的超声波发生装置包括超声波发生电源、超声波换能器以及超声波传导装置，所述的超声波换能器安装在基座上或者安装于注液针上；

1)当超声波换能器安装于基座上时，超声波通过超声波换能器所安放的基座及与安放在基座上并与基座接触的电池的金属壳体向电池中的电极卷及电解液传导；

2)当超声波换能器安装于注液针上时，注液针作为超声波传导装置将超声波换能器产生的超声波传导到电池的电解液与电极卷中。

本发明进一步的优选方案为：所述的超声波传导装置包括基座和电池金属壳体，或者注液针，或者是从超声波换能器上接出的传导金属片或传导金属棒。

本发明进一步的优选方案为：所述的注液装置还包括真空罩上的中继贮液槽及控制中继贮液槽出液口的注液针阀，注液针的上端与中继贮液槽出液口的注液针阀连通；注液计量泵的进液口与电解液贮罐连通；

所述的真空罩上设置有容纳整个电池或电池上端的真空腔体，真空腔体的上部设置有带弹簧的压头，所述的压头压在所述的电池金属壳体的上端；

真空罩上设置有与真空腔体连通的真空抽气口及用于真空破坏的带空气滤芯的放气口与放气阀。