УСТРОЙСТВО ВПРЫСКА ЭЛЕКТРОЛИТА И СПОСОБ ВПРЫСКА ЭЛЕКТРОЛИТА Российский патент 2014 года по МПК H01M2/36 

Область изобретения

[0001] Это изобретение относится к впрыску электролита в корпус батареи.

Предпосылки изобретения

[0002] JP09-102443A, опубликованная патентным ведомством Японии в 1997 году, раскрывает способ впрыска электролита, который, для того чтобы эффективно впрыскивать электролит в корпус батареи, способствует проникновению электролита в промежутки между группами электродов посредством впрыскивания электролита в корпус батареи в атмосфере с пониженным давлением (т.е. после декомпрессии).

Сущность изобретения

[0003] В атмосфере с пониженным давлением объем газа, растворенного в электролите, быстро расширяется, так что легко формируются воздушные пузырьки. Следовательно, электролит должен впрыскиваться медленно, чтобы не допускать формирования в нем воздушных пузырей, что вызывает перелив электролита через край корпуса батареи.

[0004] Другими словами, хотя предшествующий аналог способствует проникновению электролита в промежутки между группами электродов, не всегда возможно уменьшать время впрыска.

[0005] Следовательно, целью этого изобретения является уменьшение времени, требуемого для надежного впрыска электролита в корпус батареи.

[0006] Для того чтобы достичь этой цели, устройство впрыска электролита согласно этому изобретению содержит герметизированную декомпрессионную камеру и сопло для впрыска жидкости, которое впрыскивает электролит в корпус батареи, расположенный в декомпрессионной камере. Устройство впрыска электролита дополнительно содержит аэрационный бак, который подвергает электролит, подаваемый к соплу для впрыска жидкости, воздействию давления в декомпрессионной камере.

[0007] Подробности, а также другие признаки и преимущества этого изобретения, изложены в оставшейся части описания и показаны на сопровождающих чертежах.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг.1 - это схематический чертеж устройства впрыска электролита согласно этому изобретению.

[0009] Фиг.2 - это покомпонентный вид в перспективе литий-ионной аккумуляторной батареи.

[0010] Фиг.3 - это вид в перспективе основной части батареи.

[0011] Фиг.4 - это вид сбоку литий-ионной аккумуляторной батареи.

[0012] Фиг.5 - это схематический вид в продольном сечении аэрационного бака, предусмотренного в устройстве впрыска электролита.

[0013] Фиг.6 - это схематический вид в продольном сечении модуля дегазации, предусмотренного в устройстве впрыска электролита.

[0014] Фиг.7 - это частичный вид в продольном сечении дегазирующей трубки, иллюстрирующий процесс дегазации, выполняемый в модуле дегазации.

[0015] Фиг. 8A-8G - это временные диаграммы, иллюстрирующие операцию впрыска электролита, выполняемую устройством впрыска электролита.

[0016] Фиг.9 - это схематический чертеж устройства впрыска электролита согласно другому варианту осуществления этого изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

[0017] Обращаясь к Фиг.1 чертежей, устройство 1 впрыска электролита впрыскивает электролит 20 в корпус 12 литий-ионной аккумуляторной батареи 10, удерживаемой посредством зажимного приспособления 3.

[0018] Устройство 1 впрыска электролита содержит декомпрессионную камеру 2, сформированную из герметизированного контейнера, линию 5 декомпрессии, которая уменьшает давление во внутреннем пространстве декомпрессионной камеры 2, линию 6 введения атмосферного воздуха, которая возвращает внутреннее пространство декомпрессионной камеры 2 к атмосферному давлению из состояния декомпрессии (пониженного давления), и линию 8 подачи электролита, которая подает электролит 20 в декомпрессионную камеру 2. Устройство 1 впрыска электролита также содержит механизм 4 впрыска жидкости, который предусмотрен в декомпрессионной камере 2, чтобы снижать давление электролита 20, поданного из линии 8 подачи электролита, и впрыскивать декомпрессированный электролит 20 в корпус 12 батареи. Дополнительно, устройство 1 впрыска электролита содержит устройство 7 управления, которое предусмотрено снаружи декомпрессионной камеры 2, чтобы управлять линией 5 декомпрессии, линией 6 введения атмосферного воздуха, линией 8 подачи электролита и механизмом 4 впрыска жидкости.

[0019] Обращаясь к Фиг.2, литий-ионная аккумуляторная батарея 10 содержит основную часть 11 батареи, снабженную токосъемной частью 103a положительного электрода и токосъемной частью 103b отрицательного электрода, корпус 12 батареи, который сформирован из многослойной пленки и заключает в себе основную часть 11 батареи, вывод 104a положительного электрода, электрически соединенный с токосъемной частью 103a положительного электрода, и вывод 104b отрицательного электрода, электрически соединенный с токосъемной частью 103b отрицательного электрода.

[0020] Обращаясь к Фиг.3, основная часть 11 батареи состоит из многослойного тела с элементами (аккумуляторами), сформированными посредством наслоения положительной электродной пластины и отрицательной электродной пластины через сепаратор. В последующем описании торцевая поверхность основной части 11 батареи относительно направления наслоения элементов будет называться многослойной торцевой поверхностью 11a, а внешняя периферийная поверхность основной части 11 батареи за исключением многослойной торцевой поверхности 11a будет называться многослойной боковой поверхностью 11b.

[0021] Обращаясь опять к Фиг.2, положительная электродная пластина состоит из алюминиевой фольги, нанесенной на положительный электрод. Отрицательная электродная пластина состоит из медной фольги, нанесенной на отрицательный электрод. Участок 43 металлической пленки, непокрытый материалом электрода, который вытянут наружу из области наслоения элементов, соединен соответственно с положительной электродной пластиной и отрицательной электродной пластиной каждого элемента.

[0022] Токосъемная часть 103a положительного электрода сформирована посредством сваривания вместе участков 43 металлической пленки положительных электродных пластин во всех элементах посредством ультразвуковой сварки. Вывод 104a положительного электрода аналогично приварен к токосъемной части 103a положительного электрода посредством ультразвуковой сварки.

[0023] Токосъемная часть 103b отрицательного электрода сформирована посредством сваривания вместе участков 43 металлической пленки отрицательных электродных пластин во всех элементах посредством ультразвуковой сварки. Вывод 104b отрицательного электрода также приварен к токосъемной части 103b отрицательного электрода посредством ультразвуковой сварки.

[0024] В литий-ионной аккумуляторной батарее 10 разряд из каждого элемента и аккумулирование в каждом элементе выполняются через вывод 104a положительного электрода и вывод 104b отрицательного электрода.

[0025] Корпус 12 батареи образован двумя многослойными пленками. Многослойная пленка образована ламинированным телом, включающим в себя слой термоклейкой смолы, обладающий свойством термической адгезии, металлический слой и защитный слой. Многослойная пленка используется в состоянии, когда слой термоклейкой смолы обращен от основной части 11 батареи. В качестве слоя термоклейкой смолы используется полипропилен (ПП).

[0026] В одной из многослойных пленок заранее сформировано углубление 12e для заключения в нем основной части 11 батареи. Корпус 12 батареи сформирован посредством приклеивания двух многослойных пленок друг к другу с заключенной в углублении 12e основной частью 11 батареи, а затем термического сваривания четырех сторон. Следует отметить, однако, что первые три стороны термически сварены с заключенной в углублении 12e основной частью 11 батареи, а оставшаяся сторона термически сварена после впрыскивания электролита в корпус 12 батареи через проем в оставшейся стороне.

[0027] Вместо формирования углубления 12e в многослойной пленке две плоские многослойные пленки могут быть приклеены друг к другу так, чтобы обертывать основную часть 11 батареи, в результате чего основная часть 11 батареи заключена в пространстве, сформированном посредством деформации многослойных пленок.

[0028] Обращаясь к Фиг.4, будет описана другая конфигурация корпуса 12 батареи.

[0029] Здесь, одна единственная многослойная пленка свернута пополам так, чтобы обертывать основную часть 11 батареи. В этом состоянии нижняя сторона 12b корпуса 12 батареи служит в качестве сложенной задней стороны многослойной пленки. Участок 12f приклеивания, на котором соприкасающиеся части многослойной пленки термически привариваются друг к другу, предусмотрен на двух сторонах 12c и 12d с левой и правой сторон чертежа, среди других трех сторон, и, в результате, формируется корпус 12 батареи в форме сумки. Оставшаяся сторона 12a корпуса 12 батареи, которая соответствует верхнему концу на чертеже, остается открытой.

[0030] Электролит 20 впрыскивается в корпус 12 батареи через проем в стороне 12a во внутреннее пространство корпуса 12 батареи. Следом за впрыском электролита 20 корпус 12 батареи герметизируется посредством термической сварки стороны 12a.

[0031] Материал корпуса 12 батареи не ограничен многослойной пленкой. Корпус 12 батареи может быть сделан из металла.

[0032] Обращаясь опять к Фиг.1, электролит 20 образован электролитом, содержащим, например, 1 моль/литр гексафторфосфата лития (LiPF₆) или тетрафторбората лития (LiBF₄) в качестве поддерживающего электролита и пропиленкарбонат и этиленкарбонат, смешанные в массовом соотношении 50:50, в качестве смешанного растворителя.

[0033] Декомпрессионная камера 2 содержит дверцу 21. Дверца 21 предусмотрена для введения корпуса 12 батареи, заключающего в себе основную часть 11 батареи, в декомпрессионную камеру 2 вместе с зажимным приспособлением 3 и удаления корпуса 12 батареи из декомпрессионной камеры 2 вместе с зажимным приспособлением 3 следом за впрыском электролита. Чтобы избежать недопонимания, следует отметить, что прямоугольник, указанный на чертеже ссылочным номером 21, обозначает дверцу, предусмотренную в поверхности стенки декомпрессионной камеры 2 за корпусом 12 батареи, а не контейнер, покрывающий корпус 12 батареи. Путь введения и путь удаления корпуса 12 батареи предусмотрены снаружи дверцы 21. Дверца 21 открывается и закрывается, когда внутреннее пространство декомпрессионной камеры 2 находится при атмосферном давлении. Когда она закрыта, дверца 21 сохраняет внутреннее пространство декомпрессионной камеры 2 в воздухонепроницаемом состоянии.

[0034] Корпус 12 батареи вводится в декомпрессионную камеру 2, заполняется электролитом в декомпрессионной камере 2 и удаляется из декомпрессионной камеры 2, будучи удерживаемым зажимным приспособлением 3. Зажимное приспособление 3 охватывает «сандвичем» две поверхности корпуса 12 батареи, покрывающих многослойные торцевые поверхности 11a основной части 11 батареи, и удерживает корпус 12 батареи так, что проем в стороне 12a ориентирован вверх.

[0035] Линия 5 декомпрессии содержит вакуумный насос 5b, приводимый в действие электромотором 5c, и клапан 5a, который соединяет вакуумный насос 5b с декомпрессионной камерой 2. Задействуя вакуумный насос 5b в состоянии, когда клапан 5a открыт, линия 5 декомпрессии понижает давление во внутреннем пространстве декомпрессионной камеры 2.

[0036] Линия 6 ввода атмосферного воздуха содержит клапан 6a, который соединяет декомпрессионную камеру 2 с атмосферой. Открывая клапан 6a так, что атмосферный воздух вводится в декомпрессионную камеру 2 с пониженным давлением, линия 6 ввода атмосферного воздуха повышает внутреннее давление декомпрессионной камеры 2 из состояния вакуума до состояния атмосферного давления. Следует отметить, что клапан 6a может соединять декомпрессионную камеру 2 с баком-хранилищем, хранящим сухой воздух или инертный газ, вместо соединения декомпрессионной камеры 2 с атмосферой.

[0037] Линия 8 подачи электролита содержит бак-хранилище 41, хранящий электролит 20, подающий насос 43, который повышает давление электролита 20 в баке-хранилище 41 и подает находящийся под давлением электролит 20 в декомпрессионную камеру 2, и электромотор 42, который приводит в действие подающий насос 43.

[0038] Механизм 4 впрыска жидкости, предусмотренный в декомпрессионной камере 2, содержит аэрационный бак 44, модуль 45 дегазации и сопло 46 для впрыска жидкости.

[0039] Обращаясь к Фиг.5, аэрационный бак 44 удаляет воздух из электролита 20, поданного в декомпрессионную камеру 2 из подающего насоса 43, подвергая электролит 20 воздействию атмосферы в декомпрессионной камере 2. С этой целью аэрационный бак 44 содержит впускное отверстие 44b, через которое втекает электролит 20 из подающего насоса 43, и проем 44a, сформированный в верхнем конце декомпрессионной камеры 2. Электролит 20, поданный из подающего насоса 43, временно хранится в аэрационном баке 44. В результате, внутренность аэрационного бака 44 разделяется на жидкую фазу ниже уровня жидкости электролита 20 и газовую фазу над уровнем жидкости. Сливное отверстие 44c, которое сообщается с модулем 45 дегазации, сформировано в позиции аэрационного бака 44, обращенной к жидкой фазе.

[0040] Электролит 20, который втекает в аэрационный бак 44 через впускное отверстие 44b, подвергается воздействию атмосферы в декомпрессионной камере 2, которая вводится в аэрационный бак 44 выше жидкой фазы сквозь проем 44a, через уровень жидкости в аэрационном баке 44. В результате, давление жидкости электролита 20 снижается до равного давлению атмосферы в декомпрессионной камере 2. Другими словами, когда декомпрессионная камера 2 находится при атмосферном давлении, электролит 20 в аэрационном баке 44 также достигает атмосферного давления, а когда декомпрессионная камера 2 находится при отрицательном давлении, электролит 20 в аэрационном баке 44 также достигает отрицательного давления.

[0041] Объем аэрационного бака 44 предпочтительно задается достаточным для того, чтобы позволять хранение объема электролита, который должен быть впрыснут в корпус 12 батареи. Электролит 20 подается из подающего насоса 43 в аэрационный бак 44 каждый раз, когда, например, корпус 12 батареи вводится в декомпрессионную камеру 2.

[0042] Обращаясь снова к Фиг.1, модуль 45 дегазации соединен со сливным отверстием 44c аэрационного бака 44, чтобы выполнять дальнейшее газожидкостное разделение с помощью газопроницаемой мембраны электролита 20, подвергнутого удалению воздуха и регулировке давления в аэрационном баке 44.

[0043] Обращаясь к Фиг.6, модуль 45 дегазации содержит впускную камеру 45a, которая сообщается со сливным отверстием 44c аэрационного бака 44, выпускную камеру 45b и множество дегазирующих трубок 45c, которые соединяют впускную камеру 45a с выпускной камерой 45b. Модуль 45 дегазации также содержит воздухонепроницаемую камеру 45e, заключающую в себе множество дегазирующих трубок 45c, и обратный клапан 45d, который соединяет воздухонепроницаемую камеру 45e с атмосферой в декомпрессионной камере 2. Обратный клапан 45d позволяет воздуху вытекать из воздухонепроницаемой камеры 45e в декомпрессионную камеру 2, но предотвращает втекание воздуха в воздухонепроницаемую камеру 45e из декомпрессионной камеры 2. Внутреннее давление воздухонепроницаемой камеры 45e все время удерживается на уровне или ниже давления в декомпрессионной камере 2 за счет обратного клапана 45d. Воздухонепроницаемая камера 45e поддерживается в состоянии пониженного давления, даже когда давление в декомпрессионной камере 2 повышается до атмосферного давления посредством линии 6 введения атмосферного воздуха.

[0044] Дегазирующие трубки 45c образованы полимерными половолоконными газопроницаемыми мембранами. Половолоконные газопроницаемые мембраны являются непористыми и обладают свойством пропускать небольшие по размеру высокоподвижные молекулы газа.

[0045] Обращаясь к Фиг.7, при движении электролита из впускной камеры 45a к выпускной камере 45b через дегазирующие трубки 45c, расположенные в постоянно декомпрессированной воздухонепроницаемой камере 45e, небольшие по размеру высокоподвижные молекулы растворенного газа, содержащиеся в жидкости, диффундируют из жидкости к поверхностям стенок дегазирующих трубок 45c. Продиффундировавшие молекулы газа собираются рядом с внутренней периферийной поверхностью газопроницаемых мембран в соответствии с законом Фика. Молекулы газа затем захватываются в газопроницаемые мембраны в соответствии с законом Генри, движутся через газопроницаемые мембраны и выпускаются из них наружу.

[0046] Обращаясь опять к Фиг.1, сопло 45 для впрыска жидкости расположено над проемом корпуса 12 батареи, удерживаемого в заданном месте декомпрессионной камеры 2 зажимным приспособлением 3, так, чтобы быть обращенным к нему. Сопло 46 для впрыска жидкости соединено с выпускной камерой 45b модуля 45 дегазации через соленоидный клапан 46a. Сопло 46 для впрыска жидкости впрыскивает дегазированный электролит 20, подаваемый из модуля 45 дегазации, внутрь корпуса 12 батареи через проем в соответствии с возбуждением соленоидного клапана 46a.

[0047] Открытие/закрытие клапана 5a и работа электромотора 5c на линии 5 декомпрессии, открытие/закрытие клапана 6a на линии 6 введения атмосферного воздуха, работа электромотора 42 на линии 8 подачи электролита и открытие/закрытие соленоидного клапана 46a, предусмотренного в сопле 46 для впрыска жидкости, управляются контроллером 7, предусмотренным снаружи декомпрессионной камеры 2, по сигнальным цепям. Контроллер 7 состоит из микрокомпьютера, включающего в себя центральный процессор (CPU), постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM) и интерфейс ввода/вывода (I/O-интерфейс). Контроллер 7 может состоять из множества микрокомпьютеров.

[0048] Далее, обращаясь к Фиг.8A-8G, будет описан процесс впрыскивания электролита 20 в корпус 12 батареи с помощью устройства 1 впрыска электролита.

[0049] В периоде ожидания, длящемся от момента времени t0 до момента времени t1, клапан 6a линии 6 введения атмосферного воздуха открыт, как показано на Фиг.8G, так что внутреннее пространство декомпрессионной камеры 2 открыто для атмосферного давления. Как показано на Фиг.8B, дверца 21 открыта, и, как показано на Фиг. 8E и 8F, подающий насос 43 линии 8 подачи электролита и вакуумный насос 5b линии 5 декомпрессии не работают.

[0050] В момент времени t1 начинается операция впрыска электролита 20 в корпус 12 батареи с помощью устройства 1 впрыска электролита. Контроллер 7 задействует подающий насос 43, как показано на Фиг.8E, приводя в действие электромотор 42 на линии 8 подачи электролита, и в результате электролит 20 в баке-хранилище 41 подается в аэрационный бак 44.

[0051] В момент времени t2, как показано на Фиг.8A, корпус 12 батареи, удерживаемый зажимным приспособлением 3, вводится в декомпрессионную камеру 2 через дверцу 21. В момент времени t3, как показано на Фиг.8B, дверца 21 закрывается.

[0052] В момент времени t4, как показано на Фиг.8E, контроллер 7 останавливает подачу электролита 20 в аэрационный бак 44 из линии 8 подачи электролита. Электролит 20, поданный в аэрационный бак 44, декомпрессируется из состояния повышенного давления, полученного за счет добавления давления, прикладываемого подающим насосом 43, к атмосферному давлению в баке-хранилище 41, до атмосферного давления посредством подвергания воздействию атмосферы декомпрессионной камеры 2 в аэрационном баке 44, и, как результат, часть молекул газа, растворенных в электролите 20, расширяется и отделяется от электролита 20 в виде воздушных пузырьков, как показано на Фиг.5.

[0053] Обращаясь опять к Фиг.8A-8G, в момент времени t5 контроллер 7 закрывает клапан 6a на линии 6 введения атмосферного воздуха, как показано на Фиг.8G. Одновременно, контроллер 7 открывает клапан 5a на линии 5 декомпрессии, начиная работу электромотора 5c. В результате, как показано на Фиг.8F, вакуумный насос 5b начинает работу. Соответственно, как показано на Фиг.8C, давление в декомпрессионной камере 2 понижается от атмосферного давления.

[0054] Когда давление в декомпрессионной камере 2 падает до предписанного вакуумметрического давления в момент времени t6, контроллер 7 останавливает работу электромотора 5c и, как показано на Фиг.8F, останавливает работу вакуумного насоса 5b. Дополнительно, контроллер 7 закрывает клапан 5a на линии 5 декомпрессии. После этого декомпрессионная камера 2 поддерживается при вакуумметрическом давлении. Внутренние пространства модуля 45 дегазации и корпуса 12 батареи также поддерживаются при вакуумметрическом давлении.

[0055] В аэрационном баке 44 электролит 20 подвергается воздействию вакуумметрического давления с тем, чтобы дополнительно декомпрессироваться. Как результат, плотность растворенных молекул газа, содержащихся в электролите 20, уменьшается, позволяя молекулам газа двигаться через жидкость более легко. В этой среде молекулы газа расширяются в объеме, образуя воздушные пузырьки, которые быстро поднимаются через жидкость, достигая уровня жидкости электролита 20, и выпускаются в пространство верхней части аэрационного бака 44. Декомпрессируя декомпрессионную камеру 2 таким образом, производится газожидкостное разделение электролита 20 в аэрационном баке 44.

[0056] В момент времени t6 контроллер 7 открывает соленоидный клапан 46a и в то же время прекращает работу вакуумного насоса 5b. В результате, как показано на Фиг.8D, начинается впрыск электролита 20 в корпус 12 батареи из сопла 46 для впрыска жидкости. Когда сопло 46 для впрыска жидкости начинает впрыскивать электролит 20, электролит 20 в аэрационном баке 44, из которого были в достаточной степени выпущены растворенные молекулы газа, подается в сопло 46 для впрыска жидкости через модуль 45 дегазации. По мере того как электролит 20 проходит через модуль 45 дегазации, оставшиеся в жидкости растворенные молекулы газа дополнительно отделяются от электролита 20. Как результат, электролит 20 подается в сопло 46 для впрыска жидкости в состоянии, при котором молекулы газа были по существу полностью удалены из него.

[0057] Электролит 20, впрыснутый в корпус 12 батареи, сначала втекает в пространство между основной частью 11 батареи и правой и левой сторонами 12d и 12c из пространства над основной частью 11 батареи, показанной на Фиг.4, и затем заполняет промежуток между основной частью 11 батареи и нижней стороной 12b корпуса 12 батареи. Таким образом, электролит 20, впрыснутый в корпус 12 батареи, проникает внутрь основной части 11 батареи от периферии основной части 11 батареи.

[0058] Молекулы газа по существу полностью удалены из электролита 20, впрыснутого в корпус 12 батареи. Дополнительно, давление электролита 20 регулируется заранее в аэрационном баке 44, чтобы быть равным вакуумметрическому давлению в декомпрессионной камере 2.

[0059] Следовательно, в электролите 20, впрыснутом в корпус 12 батареи, не возникает ситуация, при которой растворенные молекулы газа, находящиеся в жидкости, быстро расширяются, заставляя жидкость разбрызгиваться, и электролит 20 быстро проникает внутрь основной части 11 батареи.

[0060] Контроллер 7 синхронизирует скорость впрыска жидкости соплом 46 для впрыска жидкости со скоростью проникновения электролита в основную часть 11 батареи. С этой целью контроллер 7 выполняет впрыск жидкости периодически, закрывая соленоидный клапан 46a на заданное время, когда завершен впрыск фиксированного количества жидкости, и повторно открывая соленоидный клапан 46a, когда заданное время прошло. В результате, как показано на Фиг.8D, количество электролита 20 в корпусе 12 батареи увеличивается ступенчато. Это управление предпочтительно выполняется для того, чтобы предотвращать впрыск электролита 20 с более высокой скоростью, чем скорость его проникновения в основную часть 11 батареи, так что электролит 20 не переливается через край корпуса 12 батареи.

[0061] В момент времени t7, как показано на Фиг.8D, количество электролита 20 в корпусе 12 батареи достигает предписанного количества. Впрыскивая электролит 20 в корпус 12 батареи при пониженном давлении и удаляя растворенные молекулы газа из электролита 20, можно сократить период от начала впрыска электролита 20 соплом 46 для впрыска жидкости в момент времени t6 до окончания впрыска электролита 20 соплом 46 для впрыска жидкости в момент времени t7.

[0062] В момент времени t7 контроллер 7 закрывает соленоидный клапан 46a и, как показано на Фиг.8G, открывает клапан 6a на линии 6 введения атмосферного воздуха, чтобы начинать введение атмосферного воздуха в декомпрессионную камеру 2.

[0063] В результате, как показано на Фиг.8C, давление в декомпрессионной камере 2 повышается до атмосферного давления. Несмотря на рост давления в декомпрессионной камере 2, давление во внутреннем пространстве основной части 11 батареи в корпусе 12 батареи не повышается мгновенно. Результирующее наклон давления ускоряет проникновение электролита 20 во внутренность основной части 11 батареи, так что операция заполнения электролита 20 в основную часть 11 батареи завершается за короткое время.

[0064] Когда давление в декомпрессионной камере 2 достигает атмосферного давления в момент времени t8, дверца 21 открывается, как показано на Фиг.8B. В момент времени t9, как показано на Фиг.8A, корпус 12 батареи удаляется наружу из декомпрессионной камеры 2 через дверцу 21, будучи удерживаемым зажимным приспособлением 3. После этого в декомпрессионной камере 2 возобновляется процесс впрыскивания электролита 20 в другой корпус 12 батареи.

[0065] Корпус 12 батареи, удаленный из декомпрессионной камеры 12, герметизируется посредством термического заклеивания проема и, в результате, сборка литий-ионной аккумуляторной батареи завершается.

[0066] Согласно устройству 1 впрыска электролита, описанному выше, электролит 20 декомпрессируют, подвергая электролит 20 воздействию атмосферы в декомпрессионной камере 2 через аэрационный бак 44. Как результат, плотность растворенных молекул газа в электролите 20 уменьшается, позволяя молекулам газа двигаться через жидкость более легко. Молекулы газа расширяются в объеме, образуя воздушные пузырьки, которые быстро поднимаются через жидкость, достигая уровня жидкости электролита 20, и выпускаются в пространство верхней части аэрационного бака 44. Предусматривая аэрационный бак 44, который подвергает электролит 20 воздействию атмосферы в декомпрессионной камере 2 таким образом, способствуют разделению газ-жидкость в электролите 20, что приводит к улучшению эффективности дегазации. В результате, время, требуемое для впрыска электролита 20 в корпус 12 батареи, может быть уменьшено.

[0067] Кроме того, комбинируя аэрационный бак 44 с модулем 45 дегазации, использующим газопроницаемые мембраны, можно полностью дегазировать электролит 20.

[0068] В результате могут быть предотвращены ситуации, при которых остающийся в электролите 20 газ быстро расширяется в объеме, заставляя жидкость разбрызгиваться, и образовавшиеся в электролите 20 воздушные пузырьки вызывают перелив электролита через край корпуса батареи во время впрыска электролита 20 в корпус 12 батареи из сопла 46 для впрыска жидкости, что приводит к улучшению эффективности, с которой электролит 20 впрыскивается в корпус 12 батареи.

[0069] В описанном выше варианте осуществления в аэрационном баке 44 в декомпрессионной камере 2 заранее хранится заданное количество электролита 20, и молекулы газа, растворенные в электролите 20, отделяются посредством подвергания хранящегося в аэрационном баке 44 электролита 20 воздействию атмосферы в декомпрессионной камере 2 с пониженным давлением. Однако электролит 20 может подаваться в аэрационный бак 44 из подающего насоса 43 параллельно со впрыском электролита 20 в корпус 12 батареи соплом 46 для впрыска жидкости.

[0070] В этом случае подающий насос 43 приводится в действие в момент времени t4, когда дверца 21 декомпрессионной камеры 2 закрыта, или в момент времени t5, когда начинается декомпрессия, в результате чего начинается подача электролита 20 из бака-хранилища 41 в аэрационный бак 44. Как показано пунктирной линией A на Фиг.8E, электролит 20 подается из бака-хранилища 41 в аэрационный бак 44 непрерывно при по существу синхронном расходе с впрыскиваемым количеством жидкости через сопло 46 для впрыска жидкости до тех пор, пока впрыск жидкости через сопло 46 для впрыска жидкости не завершится.

[0071] Электролит 20 в состоянии повышенного давления, полученном за счет добавления давления подачи подающего насоса 43 к атмосферному давлению в баке-хранилище 41, декомпрессируется, подвергаясь воздействию атмосферы с пониженным давлением декомпрессионной камеры 2 в аэрационном баке 44. Соответственно, растворенные молекулы газа в электролите 20 расширяются, образуя воздушные пузырьки, которые отделяются от электролита 20. Следовательно, что касается отделения растворенных молекул газа в электролите 20, могут быть получены благоприятные эффекты, аналогичные эффектам описанного выше варианта осуществления.

[0072] Обращаясь к Фиг.9, будет описан другой вариант осуществления этого изобретения.

[0073] В устройстве 1 впрыска электролита согласно этому варианту осуществления в декомпрессионной камере 2 предусмотрен один комплект из аэрационного бака 44 и модуля 45 дегазации и множество соединенных параллельно с ним сопел 46 для впрыска жидкости. Зажимное приспособление 30 удерживает число корпусов 12 батарей, идентичное числу сопел 46 для впрыска жидкости, так что корпусы 12 батарей сложены стопкой в горизонтальном направлении. Все эти устройства заключены внутри декомпрессионной камеры 2, показанной на Фиг.1. Внешняя конфигурация декомпрессионной камеры 2 идентична конфигурации из первого варианта осуществления.

[0074] Предусматривая множество сопел 46 для впрыска жидкости в декомпрессионной камере 2 таким образом, может впрыскивать электролит 20 одновременно во множество корпусов 12 батарей, что приводит к дополнительному улучшению эффективности операции. Вместо зажимного приспособления 30 могут быть выстроены в ряд множество зажимных приспособлений 3, аналогичных этому приспособлению из первого варианта осуществления. Кроме того, электролит 20 может впрыскиваться во множество корпусов 12 батарей последовательно с помощью одного единственного сопла 46 для впрыска жидкости, аналогичного соплу из первого варианта осуществления.

[0075] Содержимое заявки Tokugan 2010-88696 с датой подачи 7 апреля 2010 г. в Японии включено сюда посредством ссылки.

[0076] Хотя изобретение было описано выше в отношении конкретных вариантов осуществления, изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления. Специалистам в данной области техники придут на ум модификации и вариации описанных выше вариантов осуществления в пределах объема формулы изобретения.

[0077] Например, в описанных выше вариантах осуществления это изобретение применяется к устройству, которое впрыскивает электролит в литий-ионную аккумуляторную батарею, но это изобретение может также быть применено к устройству, которое впрыскивает электролит в конденсатор с двойным электрическим слоем или электролитический конденсатор.

[0078] Дополнительно, аэрационный бак 44 необязательно должен быть расположен в декомпрессионной камере 2. Соединив проем 44a в аэрационном баке 44 с декомпрессионной камерой 2 через трубку, аэрационный бак 44 можно расположить за пределами декомпрессионной камеры 2.

Область промышленного применения

[0079] Как описано выше, это изобретение приводит к выгодному эффекту улучшения эффективности операции впрыска электролита в корпус батареи и может быть применено к различным конструкциям батарей.

[0080] Варианты осуществления этого изобретения, по которым заявляется исключительное право или привилегия, характеризуются следующим образом.

Изобретение относится к аккумуляторным батареям. Технический результат - уменьшение времени впрыска электролита. Корпус батареи располагают в декомпрессионной камере. Электролит в аэрационном баке впрыскивают в корпус батареи в декомпрессионной камере с помощью сопла для впрыска жидкости. Подвергая электролит воздействию давления окружающей среды в декомпрессионной камере внутри аэрационного бака перед подачей электролита в сопло для впрыска жидкости, давление электролита регулируют до давления в декомпрессионной камере, и молекулы газа в электролите отделяют от него. Предусматривая аэрационный бак, улучшают эффективность, с которой молекулы газа отделяются от электролита, и, как результат, электролит впрыскивается в корпус батареи плавно. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство впрыска электролита для впрыскивания электролита в корпус батареи, содержащее:
герметизированную декомпрессионную камеру;
сопло для впрыска жидкости, которую впрыскивает электролит в корпус батареи, расположенный в декомпрессионной камере;
аэрационный бак, который подвергает электролит, поданный в сопло для впрыска жидкости, воздействию давления в декомпрессионной камере; и
предусмотренный между аэрационным баком и соплом для впрыска жидкости модуль дегазации для разделения газа и жидкости с помощью газопроницаемой мембраны.

2. Устройство впрыска электролита по п.1, при этом аэрационный бак содержит:
впускное отверстие, через которое втекает электролит;
проем, который сформирован обращенным к газовой фазе выше уровня жидкости электролита и сообщается с атмосферой в декомпрессионной камере; и
сливное отверстие, которое сформировано обращенным к жидкой фазе электролита и сообщается с модулем дегазации.

3. Устройство впрыска электролита по п.2, при этом аэрационный бак расположен в декомпрессионной камере, и устройство впрыска электролита дополнительно содержит расположенный снаружи декомпрессионной камеры подающий насос для подачи электролита ко впускному отверстию.

4. Устройство впрыска электролита по любому из пп.1-3, при этом декомпрессионная камера содержит дверцу, через которую корпус батареи вводится в декомпрессионную камеру и удаляется из нее.

5. Устройство впрыска электролита по любому из пп.1-3, содержащее множество сопел для впрыска жидкости.

6. Устройство впрыска электролита по п.4, содержащее множество сопел для впрыска жидкости.

7. Способ впрыска электролита для впрыскивания электролита в корпус батареи, содержащий этапы:
герметизируют декомпрессионную камеру;
подвергают электролит воздействию давления в декомпрессионной камере внутри аэрационного бака;
впрыскивают электролит в аэрационном баке в корпус батареи, расположенный в декомпрессионной камере, через сопло для впрыска жидкости; и
разделяют электролит на газ и жидкость с помощью модуля дегазации, который предусмотрен между аэрационным баком и соплом для впрыска жидкости и содержит газопроницаемую мембрану.