软包锂电池自动真空注液系统分析

骆承华

摘要： 软包锂电池在多个领域都有着重要的应用价值，故而对自动真空注液系统予以深入研究可妥善处理以往注液准确度偏低、注液效率不高等问题。在此之上，本文簡要分析了软包锂电池的优势与自动真空注液系统的工作原理，并通过明确系统运行流程、合理设计机械结构、调节软包装热封参数、应用自动控制技术等措施，以此提升软包锂电池注液质量，最大化满足当前软包锂电池实际需求。

关键词： 软包锂电池;自动真空注液系统;机械结构;电芯

【中图分类号】TP27【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）12-0215-02

前言：软包锂电池性能照比传统电池高出10倍。为了确保软包锂电池在后续使用期间发挥出真正的作用，应充分借助自动真空注液系统强化其注液效果，以此避免软包锂电池出现不良现象。同时，还应就当前软包锂电池的具体需求采取有效措施对以往注液模式加以改造，进而为软包锂电池注液操作打造良好环境。

1软包锂电池的优势

软包锂电池主要是在在液态锂离子电池外端包裹一层聚合物，从而杜绝电池爆炸现象的发生。软包锂电池的设计能最大化增加电池本身的安全性。通常情况下，软包锂电池工作电压处于2.4V到4.2V范围内，且适合在45℃温度下进行充电。为了确保软包锂电池实现便捷携带，它的尺寸多为9.5×35×52mm，电池内部电阻值不会超过150mΩ，进而在众多领域拥有广泛的应用空间。

一般而言，软包锂电池具体包括以下优势：

其一，安全性高，软包锂电池由于外包装有铝膜作为保护层，故而尽管内部出现超温现象，也只会发生鼓包而非爆炸现象[1]。

其二，质轻容量大。软包锂电池相比以往钢制锂电池质量轻了大概40%左右，比铝制电池质量也轻了20%，故而能满足人们自由携带需求。至于软包锂电池的容量它照比钢制锂电池高出15倍。因此，软包锂电池达成了小巧高容量设计目标。

其三，内阻值小，软包锂电池内阻最小可达到35mΩ，从而减少电能损耗量。

其四，个性设计，软包锂电池的实际形状能跟随用户具体需求自由调整，由此彰显出软包锂电池的个性化特征。

2自动真空注液系统的工作原理

自动真空注液系统在实际操作过程中能够有效增加软包锂电池注液的精准度，并且适当加快电池电解液浸润速度，而且还能全面提高注液生产效率，由此解决了以往损耗严重等问题。在自动真空注液系统下，它具体是依靠除气泡设备、真空抽取装置、隔膜阀增加软包锂电池注液准确性。

首先，在自动真空注液系统的辅助下需先行将两个软包锂电池固定在一起，并为其提供相对的真空注液腔，使其能够高效进入到注液环节，防止产生注液偏差。

其次，在注液过程中需对软包锂电池进行抽气处理，采用真空注液方式将其内部空气储量值调整到固定真空操作标准范围。

最后，软包锂电池可在注液泵与隔膜阀等结构的辅助下快速完成注液任务，并将电解液填充至软包锂电池电芯中，之后再实施迂回充气，使其重回到非真空状态，这样才能在自动真空注液系统之下实现高精准度注液。

3软包锂电池自动真空注液系统的优化措施

3.1明确系统运行流程

针对软包锂电池自动真空注液系统，在具体运行期间需进一步明确操作流程，这样才能确保软包锂电池获得良好的注液结果。经过对原有系统进行优化改造，最终可将自动真空注液系统运行误差控制在总注液量的+0.7%。

自动真空注液系统具体包括以下三个步骤：

（1）上料，在系统启动后，可将软包锂电池放于自动真空注液装置中，通过对电芯进行扫码确定软包锂电池形状等参数，之后将人工上料盒置于上料位上，待扫码后将电芯放在转盘夹具中实施自动称重，以此为后续操作提供重要保障，也能避免电解液出现过多注入现象。

（2）注液，在注液环节需将软包锂电池的电芯进行静置处理，并将其内部空气抽取干净，当实现真空状态后可予以注液，一般需对准注液腔，然后再准确测量电芯是否符合注液要求，在机械操作臂的辅助下可将电芯位置由上料盒转移到出料盒，进而确保电芯快速完成注液任务。若在检测期间发现电芯与注液要求不一致，机械臂将把待调整电芯置于NG品料盒中，便于相关人员及时清除不合格产品[2]。

（3）下料，待软包锂电池注液操作完成后需对其进行封口处理，并且将其过渡到下料环节，防止电解液渗漏，也能保证软包锂电池处于正常可用状态下，直到工作人员手动取走已被注液的软包锂电池。

3.2合理设计机械结构

（1）电芯吸收率

软包锂电池注液主要是对电芯进行电解液的注入，通过电芯对电解液的吸收来达到注液成功的目的。因此，在优化自动真空注液系统性能时需要适当增加电芯吸收率，由此可提高生产效率。在自动真空注液系统下主要是依靠迂回抽真空与破真空技术对电芯进行电解液注入工作，并在注液环节实施静置操作，便于电芯能够达到最佳吸收效果，这样可避免后续频繁补液。

据了解：此种方法在实践操作中能达到一次完成500个电芯的注液任务量，相比以往注液系统不但实践性更强，而且效率也高出20%左右，从而值得予以大范围推广。此外，从精准度上来看，也基本上能增加+0.2%精度，同时，真空注液后电池的浸润搁置时间也将由原有的48h降至24h，由此为软包锂电池的生产与量产投入提供了辅助作用。在该系统运行期间还能采用真空操作方式增加软包锂电池注液密封性与干燥度，防止受外界空气影响而出现大量注液气泡。故而，针对软包锂电池实施自动真空注液具有一定现实意义。

（2）智能软件

在自动真空注液系统中除了需要应用气缸、电机、上料转盘、机械臂等机械结构外，还应借助智能软件实现自动注液。例如在该系统中可以可编程逻辑控制技术为主对自动真空注液系统操作步骤实施自动化控制，包括智能扫码、自动封口等，这些都离不开智能软件的支持。因此，相关人员在对系统加以优化时理应选择配套的软件与硬件设施，促使软包锂电池在智能自动化操作过程中获得良好的注液成果。

（3）新型注液法

软包锂电池在注液期间常常会产生注液气泡。为了保证电芯中的电解液保持穩定状态，还需在对其进行注液阶段实施除气泡操作。自动真空注液系统所采用的注液方法与以往注液形式相比有所差异，且除气泡方式以“三罐除气”为主，尽管所产生的注液气泡尺寸较小，也能对其进行有效清除，由此增加注液精准度，也能防止后续发生反复注液问题[3]。

3.3调节软包装热封参数

在软包锂电池自动注液真空系统研究中，为了促使软包锂电池朝着超薄方向不断发展，还应对其软包装热封参数予以调节，以此满足软包锂电池的实际研发需求。其中可从热封铝塑膜上予以分析，具体包括以下四个方：

其一，在热封强度上，保证热风铝塑膜的强度刚好符合软包锂电池运输与使用要求，既不能过于强硬，导致内部压力增大降低使用体验，又不能过于松软，造成软包锂电池失去原有抗压性能。从相关实验数据中可知：软包锂电池热封铝塑膜的包装宽度不宜超出15mm，在设置热封强度时可采用“平均值”方法获取热封铝塑膜拉伸强度，进而判断出最适合的热封强度。

其二，在热封温度上，根据以往实验结果可了解到：在热封温度呈现上升趋势时，它所需要的热封强度也应上调，在其达到190℃时产生明显递增区间。比如在热封温度保持在180℃到240℃之间时，其软包装材料所需强度将每15mm增加30N。但热封温度并非越高越高，在其超出峰值后，将导致软包锂电池无法承担热封压力，从而降低软包装粘合性，最终容易引发裂纹现象。因此，应根据每个软包锂电池对热值的要求调整软包装热封铝塑膜温度。

其三，在表观模量上，它是依据热封温度计算热封操作中的变化斜率，最终得出可靠的表观模量，这也为软包锂电池的优质包装提供重要参考依据。同时，表观模量与热封温度间有着正相关关系。当热封温度高于210℃时，应将热封强度作为主要调节参数，进而保证软包锂电池具备性能良好的软包装。

其四，热封时间与热封强度两者间同样有着紧密联系。比如在延长热封时间时，热封强度也会有所提高，实现热封铝塑膜的充分融合，促使软包锂电池在热封处理中展现出较强的实用性。

据此，在软包锂电池自动真空注液系统研究中，还需做好重要的收尾工作，由此扩大软包锂电池的应用范围。

3.4应用自动控制技术

在应用自动真空注液系统时还需采用自动化控制方式促使软包锂电池处于规范化注液状态下。其中涉及到的自动控制技术主要有扫码自动控制与软件自动开发技术。它需根据微型处理器对软包锂电池电芯进行细致检测，之后再将其纳入到注液工序中。同时，这种自动控制的方式相比以往人力注液除了准确性更高外，其效率也有所上升，并且还具有节能性特征。

此外，在融入自动控制理念后实施注液，还需引入自动采集与通讯技术，根据软包锂电池具体型号与尺寸为其提供相适应的注液渠道。因此，自动控制技术是自动真空注液系统的核心内容，在对系统性能加以优化时，还需注重软件与硬件设施的科学维护，从而最大化展现出系统自动真空注液价值。

结论：综上所述，软包锂电池作为新型电池类型，它在手机、电动车等多个产品中都占据着重要地位，故而应全面提高注液效率，以此优化其使用性能。同时，还可从运行流程、机械结构、自动封口、自动控制等方面着手，确保软包锂电池在自动真空注液系统的协助下实现高质量发展，并且还需注重注液效率、准确性、注液气泡排出率对软包锂电池注液操作的影响，从而为锂电池研究提供依据。

参考文献

[1]宋卓峰，刘凌云，朱文龙.基于FH视觉的电池注液孔焊接系统设计[J].湖北汽车工业学院学报，2019，33（04）：72-76.

[2]黄锴.基于超声波成像技术的锂离子电池电解液浸润性研究[D].华中科技大学，2019.

[3]俞涛，李顶根，张晓军.锂电池注液工艺中电解液驱替的格子Blotzmann模拟[J].储能科学与技术，2018，7（02）：276-281.