本發(fā)明涉及鋰離子電池生產(chǎn)領域，具體是一種鋰電池真空連續(xù)干燥注液預封系統(tǒng)。
背景技術：
在鋰電池生產(chǎn)工藝中，烘干和注液預封是兩個獨立的工藝過程，分別在真空干燥箱和手套箱中完成的。進行兩個工藝過程時，需要對半成品電池進行轉(zhuǎn)運與儲存環(huán)節(jié)，這樣使得半成品電池在空氣中吸濕，造成二次污染。
現(xiàn)有工藝過程是：當鋰電池疊片完成后，將半成品電池放入真空干燥箱中進行烘干，該烘干過程一般需要72小時。烘干后，再由人工將其搬進手套箱中進行注液。那么在這個工序的轉(zhuǎn)移過程中，之前已經(jīng)烘干好的鋰離子電池會不可避免地接觸到空氣中的水、氧和雜質(zhì)，造成半成品電池的再次吸濕，尤其對于南方某些廠家，其地理位置的關系導致空氣濕度很大，即便采取措施對生產(chǎn)車間進行水分控制，但其空氣中的水含量仍可達到十萬個PPM以上，且該濕度大小隨季節(jié)的不同而發(fā)生變化。這就造成了水、氧、有機氣體等不可控因素，工人們無法估計進入電池中水分、氧氣含量的多少，就需要再次對其進行數(shù)小時的真空干燥處理，這樣一來，便大大地降低了鋰離子電池的生產(chǎn)效率。而且，由于水分、氧氣、有機氣體、粉塵等不可控因素的再次加入，造成了鋰離子電池的一致性變差，使得在電池成組后的使用過程中，不可避免地出現(xiàn)過充電和過放電的情況，使得電池的使用壽命縮短，安全性大大降低。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明擬解決的技術問題是，提供一種鋰電池真空連續(xù)干燥注液預封系統(tǒng)。該系統(tǒng)將疊片完成后的半成品電池快速無污染的轉(zhuǎn)移到工藝倉進行烘干、注液預封，實現(xiàn)了鋰電池從干燥到注液預封工序的自動化、連續(xù)生產(chǎn)，避免了工序轉(zhuǎn)移過程中的二次污染，提高了生產(chǎn)產(chǎn)能。
本發(fā)明解決所述技術問題的技術方案是，提供一種鋰電池真空連續(xù)干燥注液預封系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括第一過渡倉、烘干倉、第二過渡倉、注液預封倉、第三過渡倉、托盤雙向輸送裝置、真空旁路裝置、氮氣充放裝置、電引入裝置、真空抽氣裝置和真空維持裝置；所述烘干倉包括干燥循環(huán)模塊單體和電加熱器陣列；
所述第一過渡倉位于整個系統(tǒng)的前端；所述烘干倉位于第一過渡倉與第二過渡倉之間；所述第二過渡倉位于烘干倉與注液預封倉之間；所述注液預封倉位于第二過渡倉與第三過渡倉之間；所述第三過渡倉位于整個系統(tǒng)的尾端；第一過渡倉與外界之間、第一過渡倉與烘干倉之間、烘干倉與第二過渡倉之間、第二過渡倉與注液預封倉之間、注液預封倉與第三過渡倉、第三過渡倉與外界之間均設置有閘門；所述第一過渡倉、第二過渡倉和第三過渡倉內(nèi)部均安裝有托盤雙向輸送裝置；所述干燥循環(huán)模塊單體安置于烘干倉內(nèi)；所述電加熱器陣列安置于烘干倉內(nèi)；所述真空旁路裝置與烘干倉連接；所述氮氣充放裝置分別與烘干倉、注液預封倉和真空抽氣裝置連接；所述電引入裝置分別與第一過渡倉、烘干倉、第二過渡倉、注液預封倉和第三過渡倉連接；所述真空抽氣裝置分別與第一過渡倉、烘干倉、第二過渡倉、注液預封倉和第三過渡倉連接；所述真空維持裝置分別與第一過渡倉、烘干倉、第二過渡倉、注液預封倉和第三過渡倉連接。
一種鋰電池真空連續(xù)干燥注液預封的方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)準備階段：系統(tǒng)中的第一過渡倉、烘干倉、第二過渡倉、注液預封倉和第三過渡倉之間的各個閘門均處于關閉狀態(tài)；真空抽氣裝置對第一過渡倉、烘干倉、第二過渡倉、注液預封倉和第三過渡倉進行快速抽真空處理；當抽至所需真空度時，真空抽氣裝置的所有閥門關閉，同時真空維持裝置的閥門打開，維持真空度；生產(chǎn)過程中還需每隔1-10h通過氮氣充放裝置對烘干倉和注液預封倉通入氮氣；
(2)工作階段：當鋰電池完成上一工位的加工后，第一過渡倉與外界之間的閘門打開，第一過渡倉內(nèi)的托盤雙向輸送裝置伸出到達A1位置，接取托盤；當托盤的末端進入第一過渡倉中，第一過渡倉與外界之間的閘門關閉，同時真空抽氣裝置對第一過渡倉抽真空，當?shù)谝贿^渡倉的壓力與烘干倉的壓力相等時，停止抽真空；第一過渡倉與烘干倉之間的閘門開啟，第一過渡倉內(nèi)的托盤雙向輸送裝置伸出，將托盤由A位置輸送至A2位置；當托盤到達A2位置后，位于烘干倉內(nèi)部的干燥循環(huán)模塊單體作用，將托盤向前輸送，經(jīng)過充分干燥，托盤運動至B8位置處，烘干倉與第二過渡倉之間的閘門開啟，第二過渡倉內(nèi)的托盤雙向輸送裝置伸出到達B8位置，接取托盤；當托盤的末端進入第二過渡倉中，烘干倉與第二過渡倉之間的閘門關閉；當托盤到達C位置時，第二過渡倉與注液預封倉之間的閘門開啟，第三過渡倉內(nèi)部的托盤雙向輸送裝置伸出，將托盤由C位置輸送至注液預封倉內(nèi)的C1位置處；在注液預封倉中完成注液預封后，電池運行至C3處，此時真空抽氣裝置對第三過渡倉進行抽真空處理，直到第三過渡倉中的壓力與注液預封倉的壓力相等，注液預封倉與第三過渡倉之間的閘門開啟，第三過渡倉內(nèi)部的托盤雙向輸送裝置伸出到達C3位置，接取托盤；當托盤的末端進入第三過渡倉中，注液預封倉與第三過渡倉之間的閘門關閉，第三過渡倉與外界之間的閘門打開，第三過渡倉內(nèi)部的托盤雙向輸送裝置伸出，將托盤由D輸送至D1處，完成電池的干燥、注液和預封工作。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有益效果在于：本系統(tǒng)不需人工參與，在不改變原有電池生產(chǎn)工藝與環(huán)境條件的前提下，通過將各斷開的工序段進行機械式動作銜接即可完成對動力鋰電池的干燥、注液和預封，整個過程連續(xù)，自動化程度高，且在工序轉(zhuǎn)移過程中隔絕水和空氣，減少了水分對鋰電池的不利影響，從而提高鋰電池一致性，適合大批量的連續(xù)生產(chǎn)高性能的鋰離子電池。
附圖說明
圖1是本發(fā)明鋰電池真空連續(xù)干燥注液預封系統(tǒng)一種實施例的整體結構示意圖；(圖中：1、第一過渡倉；2、烘干倉；3、第二過渡倉；4、注液預封倉；5、第三過渡倉；6、托盤雙向輸送裝置；7、真空旁路裝置；8、氮氣充放裝置；9、電引入裝置；10、真空抽氣裝置；11、真空維持裝置；2.1、干燥循環(huán)模塊單體；2.2、電加熱器陣列)
具體實施方式
下面給出本發(fā)明的具體實施例。具體實施例僅用于進一步詳細說明本發(fā)明，不限制本申請權利要求的保護范圍。
本發(fā)明提供了一種鋰電池真空連續(xù)干燥注液預封系統(tǒng)(參見圖1，簡稱系統(tǒng))。該系統(tǒng)包括第一過渡倉1、烘干倉2、第二過渡倉3、注液預封倉4、第三過渡倉5、托盤雙向輸送裝置6、真空旁路裝置7、氮氣充放裝置8、電引入裝置9、真空抽氣裝置10和真空維持裝置11；所述烘干倉2包括干燥循環(huán)模塊單體2.1和電加熱器陣列2.2；
所述第一過渡倉1位于整個系統(tǒng)的前端，用于避免烘干倉2在工作過程中因接觸大氣受到污染；若烘干倉2受到污染，則會降低電池的生產(chǎn)效率；所述烘干倉2位于第一過渡倉1與第二過渡倉3之間，用于完成鋰電池生產(chǎn)過程中的真空干燥；所述第二過渡倉3位于烘干倉2與注液預封倉4之間，由于鋰電池的烘干和注液預封工藝所需的溫度條件不同，第二過渡倉3能夠避免烘干倉2和注液預封倉4之間進行熱交換，起到熱隔離作用；所述注液預封倉4位于第二過渡倉3和第三過渡倉5之間，當鋰電池干燥完成后，用于對電池進行注液和預封的操作；所述第三過渡倉5位于整個系統(tǒng)的尾端，用于避免注液預封倉4在工作過程中因接觸大氣受到污染；若注液預封倉4受到污染，則導致電池在注液過程中混入水氣與雜質(zhì)，不僅會與電池產(chǎn)生鋰化反應，還會降低電池容量；
第一過渡倉1與外界之間、第一過渡倉1與烘干倉2之間、烘干倉2與第二過渡倉3之間、第二過渡倉3與注液預封倉4之間、注液預封倉4與第三過渡倉5之間、第三過渡倉5與外界之間均設置有閘門，分別通過閘門的啟閉來實現(xiàn)連接與隔離；
所述第一過渡倉1、第二過渡倉3和第三過渡倉5內(nèi)部均安裝有托盤雙向輸送裝置6，托盤雙向輸送裝置6沿軌道運動，用于完成鋰電池半成品在各倉之間的輸送、轉(zhuǎn)運。
所述干燥循環(huán)模塊單體2.1安置于烘干倉2內(nèi)，其作用是使托盤雙向輸送裝置6能夠在烘干倉2中沿S形軌跡向前輸送，其輸送路徑設計為S形的目的是在不改變現(xiàn)有烘干時間72h的前提下，縮短烘干倉2的縱向長度，減小烘干倉2的體積，節(jié)省占地面積，降低烘干倉2的造價。所述電加熱器陣列2.2安置于烘干倉2內(nèi)，用于為電池干燥提供所需要的溫度，一般為85℃。
所述真空旁路裝置7與烘干倉2連接，作用是在真空抽氣裝置10啟動時，加快真空抽氣裝置10啟動速度，以達到快速抽真空的目的。
所述氮氣充放裝置8分別與烘干倉2、注液預封倉4和真空抽氣裝置10連接，為鋰電池生產(chǎn)過程提供所需的氮氣，由于電池極片極易受到空氣中的H2O、O2及雜質(zhì)氣體的污染，故在其制造過程中需每隔4h通入一次氮氣，置換設備中的可凝性氣體，以防止外部氣體進入。另外，真空抽氣裝置10抽出的氣體中可能含有有機溶劑，被加熱到一定溫度后再與空氣結合極易爆炸，因此需通入惰性氣體氮氣以進行保護。電池制造過程中通入的一般是純度為99.999％的高純度氮氣。
所述電引入裝置9分別與第一過渡倉1、烘干倉2、第二過渡倉3、注液預封倉4和第三過渡倉5連接，為整個系統(tǒng)提供動力，分別布置于電線經(jīng)過的地方，從而保證倉體的密封性要求。
所述真空抽氣裝置10分別與第一過渡倉1、烘干倉2、第二過渡倉3、注液預封倉4和第三過渡倉5連接，提供真空環(huán)境，當各倉內(nèi)需要具備一定的真空度時，真空抽氣裝置10上的閥門全部打開，將倉體內(nèi)不凝結、不溶解的氣體快速抽出。
所述真空維持裝置11分別與第一過渡倉1、烘干倉2、第二過渡倉3、注液預封倉4和第三過渡倉5連接，當真空抽氣裝置10真空完畢后，關閉高真空閥和前級管道閥門，同時開啟真空維持裝置11閥門，依靠真空維持裝置11將閥門漏出的少量氣體抽出，保證倉體內(nèi)的真空度。
本發(fā)明鋰電池真空連續(xù)干燥注液預封系統(tǒng)的工作原理和工作流程是：
當鋰電池疊片完成后，電池半成品進入該系統(tǒng)前，第一過渡倉1、烘干倉2、第二過渡倉3、注液預封倉4和第三過渡倉5之間分別處于隔離狀態(tài)；在需要進行生產(chǎn)前，將烘干倉2、第二過渡倉3和注液預封倉4與真空抽氣裝置10相連的所有真空閥打開，真空抽氣裝置10對第一過渡倉1、第二過渡倉3和第三過渡倉5進行快速抽真空處理；當抽至所需真空度1000Pa時，為了節(jié)省能源消耗，真空抽氣裝置10入口處的所有閥門關閉，同時真空維持裝置11入口處的閥門打開，依靠真空維持裝置11將閥門漏出的少量氣體抽出，以維持其內(nèi)部的真空度。另外，由于電池極片極易受到空氣中的H2O、O2及雜質(zhì)氣體的污染，故在其工藝生產(chǎn)過程中還需每隔4h通入一次氮氣，置換設備中的可凝性氣體，以防止外部氣體進入。此時，所有真空閥均關閉，將氮氣閥打開，同時氮氣充放裝置8進氣閥打開，將氮氣瓶中的高純度氮氣充滿各個倉中，隨后將氮氣充放裝置8的出氣閥打開，將置換后的氣體抽至儲氣罐中。
當鋰電池完成鋁塑膜包裝后，第一過渡倉1的左側閘門打開，托盤雙向輸送裝置6向左伸出到達A1位置，接取托盤，托盤伸出和縮回速度一樣。在此過程中，當托盤的末端一進入第一過渡倉1中，第一過渡倉1左側的閘門將迅速關閉，同時，第一過渡倉1出口處的真空閥與真空抽氣裝置10入口處的真空閥全部打開，真空抽氣裝置10對第一過渡倉1迅速抽真空，當?shù)谝贿^渡倉1的壓力與烘干倉2的壓力相等時，停止抽真空。同時第一過渡倉1右側的閘門開啟，托盤雙向輸送裝置6向右伸出，將托盤由A位置輸送至A2位置。
當托盤到達A2位置后，位于烘干倉2內(nèi)部的干燥循環(huán)模塊單體2.1作用，沿著S形軌跡將托盤向前脈動輸送，托盤在烘干倉2中的運動路徑為A2-B2-B3-B4-B5-B6-B7-B8，當托盤運動至B8位置處，由于第二過渡倉3的真空度與烘干倉2內(nèi)的真空度一致，均為0Pa，因此不需再對第二過渡倉3進行抽真空處理。此時，所述第二過渡倉3左側閘門開啟，其內(nèi)部的托盤雙向輸送裝置6向左伸出，將位于B8處的托盤輸送至C位置。此時，鋰電池在烘干倉2內(nèi)經(jīng)過72h干燥，順利到達第二過渡倉3中。
此時，第二過渡倉3左側的閘門關閉，當托盤到達C位置時，第二過渡倉3右側閘門開啟，托盤雙向輸送裝置6向右伸出，將位于C處的托盤輸送至注液預封倉4內(nèi)的C1位置處。
在注液預封倉4中放置有外購設備，當托盤進入注液預封倉4后，注液預封倉4中的上料機械手動作，將待注液的電池由C1抓取至注液預封倉4的C2處，進行掃碼。隨后，上料機械手將經(jīng)過掃碼的電池抓取至稱重機構進行稱重，并用電池夾具將稱重后的電池夾緊，由電池注液機構進行注液。注液完畢后，將電池放入在真空中靜置12h。靜置完成后，電池真空抽氣封口機構對其進行抽真空封口，并由上料機械手抓取至稱重機構再次進行稱重，將稱重后的不合格產(chǎn)品抓取至不合格產(chǎn)品放置區(qū)，由下料機械手將合格的電池產(chǎn)品抓取至C3處，完成一組電池的注液、預封工藝過程，此過程為現(xiàn)有技術。
在電池離開注液預封倉4前，第三過渡倉5出口處的真空閥與真空抽氣裝置10入口處的真空閥打開，對第三過渡倉5進行抽真空處理，直到第三過渡倉5中的壓力與注液預封倉4的壓力相等，第三過渡倉5左側的閘門開啟，其內(nèi)部托盤雙向輸送裝置向左伸出，將托盤由C3輸送至D處，并關閉第三過渡倉5左側的閘門，當左側閘門完全關閉后，其右側閘門打開，托盤雙向輸送裝置6向右伸出，將托盤由D輸送至D1處。此時，托盤輸送至大氣中。至此，完成電池的干燥、注液和預封工作。
本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術。