探究锂电池自动注液机的注液原理

探究锂电池自动注液机的注液原理

曹明广

天津力神电池股份有限公司    300384

摘要：在查阅资料后得知，传统锂电池注液生产，往往存在诸多方面的问题，其中，电池盒注液孔小就是关键问题。为此，在注液时仅能采取人工注液的方式，不仅效率低下，且安全性也无法得到保证。而自动注液机的应用，则有助于改善上述缺陷。因此，本文以锂电池自动注液机为研究对象，对其注液原理加以分析，希望为相关行业提供借鉴。

关键词：锂电池；自动注液机；注液原理；负压；倒吸式

引言：注液孔过小，需要进行人工注液，是导致锂电池生产效率低下的主要原因，为解决这一问题，有关机构研发了自动注液机，与传统人工注液方式相比，使用自动注液机进行注液，不仅效率和精度较高，同时，还能简化操作流程，保证工作人员的安全。因此对此项课题进行研究，具有十分重要的意义。

一、锂电池自动注液机设计

本文所研究的装置为锂电池自动注液机，其能完成对不同种类锂电池的注液。在基于传统设计经验的基础上，对新型设计理念加以运用，使锂电池注液目标达成，注液过程中的控制方式为PLC控制，可以对电池盒与注液模块进行明确，有利于实现对注液量的控制，与此同时，还能控制其他设施，比如：工作台、开关、负压真空度和注液量等。

方形锂电池是该装置所针对的对象，其通过不锈钢材料，制成电池盒，仅在一端开了一个注液孔，其孔径为1.25mm，且体积不同。该装置在研发之初，所要达成的目的就是自动批量完成锂电池注液[1]。

二、锂电池自动注液机工作原理

在我国早期的锂电池注液生产过程中，电池盒注液孔较为狭窄，因此只能通过人工的力量采用一对一的方式进行注液，但这种方式精度低、工作效率不高、无法获得一定的安全保障。为了改变原有落后的针管注射方式，将进行负压倒吸式注液的方式。锂电池自动注液机的设计理念更加与时俱进，通过采用我国最早的设计思路，运用负压倒吸式自动注液的方式，也就是指使电池盒内部成为负压的状态，用相关零件将电池盒与电解液相互联系，逐渐将电池盒内部与电解液位于的空间形成压强差，借助压强将电解液自动注入电池盒内，以此真正形成自动注液的方式。注液过程主要通过PLC控制，也就是自动化，它具有更高的安全性，还能将电池盒注液部分进行更加精准的定位，并对注液量进行合理、精确的控制，并且还可以控制工作台的工作状态、阀门的开启或关闭、负压真空情况的高低以及注液量的多少等等，以此在更大程度上降低工作人员的工作难度与工作压力，进一步提高生产效率与工作质量。

锂电池自动注液机注液工作原理主要是将电池盒倒放在注液板的工作模块内，当气压开始上升箱体就会随之进行变化，上压板配合移动会使电池盒与注液板逐渐压缩并收紧，电池盒内部在注液孔与注液箱的相互配合、作用下形成新的密封空间，在此过程中使注液箱形成真空状态，等电池内部完全形成负压时，开启注液阀门，这时电池液由于压力的不断变化将自动从箱体内进入到注液箱中，关闭注液阀门，真空站受此作用就会通过不断控制缩小压力值，从而使电池液通过吸管不断进入到电池盒内，凭借负压力工作原理完成批量注液的工作。这种注液机可以一次性产生注液的产品为350-600个，并且在工作过程中不会出现重复注液的问题，在最大程度上保证劳动效率以及工作质量，注液具有非常强的一致性，能够对注液的质量提供关键的保障，真正实现了工作效率的提升。由于它的工艺方法更加独特，因此在使用效果方面也具有更关键的使用意义[2]。

三、负压倒吸式注液机的原理分析

（一）原理介绍

本文所研究的锂电池注液机，属于负压倒吸式注液机，所谓的负压，主要是指一种气体压力状态，且这种压力不高于常压。就实际情况来看，负压在各个领域均拥有广泛的应用，通常会使某部分空间形成负压状态，并在此基础上，利用大气压替代人力。以人体为例，人在呼吸的过程中，肺会随之扩张，在这一过程中，负压便会产生，此时肺的内外部就会形成压差，在力的作用下，外界空气就会进入到肺内。在工业领域，各类工业泵普遍应用了这一原理。而本文研究的倒吸式注液机，就是基于这一原理所研发的新型装置。该装置可以在负压状态下，将锂电池内部抽空，并借助外界大气压，使电池液进入到电池盒内。在向上移动箱体后，使其与电池盒相接触，一个封闭的空间会就此形成。电池盒所处的位置是封闭空间内部，同时，使用注液板，将电池仓和注液箱隔开，并借助注液孔，使电池盒内部空间与封闭空间相连。在这个装置中，真空站的作用是保证整个封闭空间的真空度符合标准。在打开装置的隔离门后，即可将电池盒放入其中，之后，将隔离门关闭。考虑到电解液具有非常大的粘稠度，且张力较强。因此，需要通过试验的方式，对孔径大小进行确定。试验结果表明，在孔径为时，电解液不会因为自重而流出。在具体操作过程中，工作人员应在注液箱内部，将电解液注入进去，在接通氮气后，利用负压，使电解液被自动吸入到电池盒内部，并由注解液盒对电解液吸入量予以控制，从而使定量自动注液的目标达成。该装置的上箱体需要与气缸相连，故能随着气缸的动作而上下移动，最终实现对电池盒的压紧。值得强调的是，自动注液机所选择气缸，具有缓冲装置，故工作平稳性较强，可靠性也能被有效保证。机器的结构为对称结构，采取两台机器交替运作的方式，如果某一个机器出现故障，则另一台机器依然会保持正常工作的状态，仅需单边维修即可。整部机器的密封罩，所采取的设计方式为防尘设计，不仅工作效率高，且维修性也非常强。具体表现为在生产状态下，可以对其进行维修。

（二）原理总结

总结：本文所研究的锂电池自动注液机，其原理如下：通过倒置的方式，使电池盒被放置于注液板的定位模块之中，在气压的作用下，驱动箱体向上移动，并通过上压板移动，保证电池盒和注液板保持良好的密封性。其中，电池盒内部则通过注液孔形成密封空间，然后对注液箱进行抽空，等到形成负压后，将注液阀打开，在气压差的作用下，电池液会自动进入注液箱，此时，将注液阀关闭，并利用真空站，对负压值进行调节，使其下降，此时，电池也会通过吸管，被注入到电池盒内部，最终完成批量注液作业。试验结果表明，该装置可以同时完成200-500个锂电池产品的注液，且重复注液现象发生的概率为0，使劳动效率大幅度提高，且具有良好的一致性，在确保注液质量的同时，也达成了节能降耗的目的。

结论：综上所述，锂电池自动注液机可以在生产中提高工作效率与工作质量，在一定程度上能够降低经济成本费用。锂电池自动注液机在设计过程中全面的考虑到使用者的使用感受以及安全性，在操作上更加容易，安全也可以得到更高的保障，真正从实际工作中做到了整体合理、操作便捷、修理方便以及安全稳定。

参考文献：

[1]张顺,王浩,王莎莎.18650型锂离子电池注液及浸润效率的改善[J].电池,2020,50(06):574-577.
[2]钱丹.负压下的软包锂电池注液封口技术研究[D].河北工业大学,2019.