一种圆柱形镍氢电池的注液工艺及其应用的制作方法
1.本发明涉及镍氢电池制造技术领域，具体涉及一种圆柱型镍氢电池注液工艺及其应用。
背景技术：
2、圆柱型镍氢电池是一种性能优良的电池，分为动力型镍氢电池和能量型镍氢电池。镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极)，负极活性物质为金属氢化物，也称储氢合金(电极称储氢电极)，电解液主要为6mol/l氢氧化钾溶液。镍氢电池是氢能应用的一个重要方向，日益受到人们的重视。
3、现有技术中，圆柱型镍氢电池在灌注电解液时，一般会先将内部抽真空再灌注电解液，但抽真空处理无法达到完全真空，电池内部残留的气体如二氧化碳会与正极中的氢氧化镍发生反应，降低电池容量，氮气会与电解液发生反应，影响电池的漏液性能。
技术实现要素：
4、有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种圆柱型镍氢电池注液工艺，以解决现有技术中圆柱型镍氢电池注液时内部存在其他残留气体，注液不均匀，影响电池储能性能的问题。
5、为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
6、一种圆柱型镍氢电池注液工艺，包括以下步骤：
7.1）将负极装上密封塞后，将电池水平放置；
8.2)将注射针通过密封塞插入电池内部，通过注射针进行第一次真空处理；
9.3)关闭真空，通过注入针注入氩气，维持一定时间；
10.4)进行第二次抽真空处理；
11.5)注入一定量的电解液；
12.6) 然后充入氩气并保压一定时间；
13.7)进行第三次微负压真空处理；
14.8) 取出注射针并密封。
15、优选的，步骤1)中，所述密封塞为T型密封塞。
16、优选的，在步骤2）中，在注射针上套设中心辅助套管，中心辅助套管的一端密封穿入电池负极并压接在密封塞上；
17.步骤8)中，先拔出注射针，再拔出中心辅助套管，然后进行密封。
18、优选的，在步骤2)中，在进行第一次抽真空处理之前，对注射针施加0.1～0.3MPa的压力，以验证注射系统的密封性；在进行第一次抽真空处理时，真空度为-0.06～-0.09MPa。
19、优选的，步骤3）和步骤6）中通入氩气至0.05-0.3MPa，维持10-30秒。
第二。
20、优选的，所述步骤4）中第二次真空处理时，真空度抽至-0.06～-0.09MPa。
21、优选的，步骤7）中第三次真空处理时，抽真空度为-0.01～-0.02MPa，保持时间为8～15秒。
22、优选的，所述步骤8)中的密封处理包括添加密封胶、打入内六角螺钉并拧紧。
23、优选地，在步骤1）之前，步骤8）之后还包括对圆柱镍氢电池进行称重并记录的步骤。
24、本发明的目的还在于提供上述任一项圆柱型镍氢电池注液工艺在圆柱型高压镍氢电池制备中的应用。
25、本发明的有益效果是：
26、本发明在第一次真空处理后，通过普通注射针注入氩气，使内部气体全部被氩气取代，然后再进行第二次真空处理，内部剩余的气体仅为氩气，避免了残留的有害气体与电解液或电池负极发生反应，保证了圆柱形镍氢电池的储能性能。
27、本发明的注液工艺可应用于圆柱型高压镍氢电池的注液步骤，相较于传统注液工艺需要对每个圆柱型单电池单独注液的操作，该注液工艺操作更简便、快捷；可在各个圆柱型单电池组装完成后实现统一注液。
附图的简要说明
28、图1为圆柱型高压镍氢电池结构示意图。
29、图2为图1中a点处结构放大示意图。
30、图3为母线剖面结构示意图。
31.图4为母线结构俯视示意图。
32.图5为电解液流塞结构示意图。
33、图6为注射针插入结构示意图。
34.图中元件名称与图号对应关系如下：
35.1.正极；2.安全阀；3.金属外壳；4.内绝缘密封套；5.O形圈；6.正极隔离环；7.电解液塞；7-1.导液通道；7-2.延长管；7-3.斜面；7-4.凸台；7-5.固定环；7-6.固定环中心孔；8.单电池；9.负极；10.T型密封塞；11.汇流排；11-1.导液孔；11-2.中心隔离腔；11-3.焊接面；11-4.斜面；12.中心辅套；13.密封垫片；14.注液针；15.注液设备。
详细方法
36. 在以下描述中，阐述了许多具体细节，以便于充分理解本发明。然而，本发明可以以除本文所述以外的许多其他方式实现，并且本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做出类似的改进。因此，本发明不限于下面公开的具体实现。
37. 除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。本文中本发明说明书中使用的术语仅用于描述具体实施例，并不旨在限制本发明。
38、结合图6，圆柱型镍氢电池注液工艺流程如下：
39.1)将电池负极9插入密封塞后，水平放置；
40.2)将注射针14的针头通过密封塞插入电池内部，通过注射针14结合注射15进行第一次真空处理；
41.3)关闭真空，通过注入针14注入氩气，并维持一定时间；
42.4)进行第二次抽真空处理；
43.5) 将电解液倒入电解液瓶中；
44.6) 然后充入氩气，并保持一定时间；
45.7)进行第三次抽真空处理；
46.8)注射针14拔出后进行密封处理。
47、第一次真空处理后，通过普通注气针14注入氩气，使内部气体全部被氩气取代。然后再进行第二次真空处理，内部剩余的气体就只有氩气了，避免了残留的有害气体与电解液或者电池负极发生反应，从而保证了圆柱形镍氢电池的储能性能。
48、进一步的，步骤1）中，所述封塞为T型封塞10，其结构如图6所示，其横截面呈T形，一端（小直径端）嵌入负极基板9的注液孔内，另一端（大直径端）抵靠在注液孔外侧，对电池进行密封。
49、进一步地，在步骤2）中，在注射针14上套设中心辅助套管12，中心辅助套管12的一端（小直径端）密封穿入负极9输出头内并压接在密封塞上，另一端（大直径端）压接在负极9输出头外侧；为了增加密封性能，还可以在中心辅助套管12外侧设置密封垫片13，保证密封性能。
50、步骤8)，将注射针14拔出，再将中心辅助套管12拔出，然后进行密封处理。
中心辅助套管12的截面也呈T形，这样可以保证注射针14插入时针尖处于中心位置，同时又保证在拔出时针尖能够固定T形密封塞10。
52.进一步地，在步骤2)中，在第一次抽真空处理之前，还包括对注射针施加0.1至0.3MPa的压力，以验证注射系统的密封性；在第一次抽真空处理过程中，抽真空至-0.06至-0.09MPa。优选地，施加0.2MPa的压力，以验证注射系统的密封性；抽真空至-0.08MPa。
53、进一步地，在步骤3）和步骤6）中，通入氩气至压力为0.05-0.3MPa，维持时间为10-30秒，优选地，通入氩气至压力为0.1MPa。
54、进一步地，步骤4）中，第二次抽真空处理时，真空度为-0.06～-0.09MPa，优选的，真空度为-0.08MPa。
55、进一步地，在步骤7)中，第三次真空处理时，抽真空至-0.01～-0.02MPa真空度，维持8～15秒，优选为-0.01MPa真空度，维持10秒。
56、进一步的，步骤8)中，所述密封处理包括添加密封胶、打入内六角螺钉并拧紧。
57、进一步地，在步骤1）之前，步骤8）之后还包括对圆柱镍氢电池进行称重记录步骤，记录加入的电解液的量。
58、进一步地，上述注液过程在注液平台上进行，保证整个注液过程中电池处于水平位置。
59、本发明还提供上述任一项圆柱型镍氢电池注液工艺在圆柱型高压镍氢电池制备中的应用。
60、具体，结合图1至图5，本发明中圆柱型高压镍氢电池由1+n个圆柱型
电池单元为单电池单元8、2+2n母排11、1+n电解液塞7、1+n正极隔离环6、n-1个O型圈5、以及两端带有安全阀2的正极1和带有T型密封塞10的负极9组成电池芯组。电池芯组的外面先包裹较薄的内绝缘密封套4组成电池内胆，再包裹金属外壳3组成圆柱形结构，正负极均与金属外壳3绝缘。
61、母排11的结构如图3、图4所示，其中心形成有中心隔离腔11-2，边缘形成有斜面11-4，中心隔离腔11-2中心开设有导液孔11-1。每个单电池两端安装有母排11，相邻两母排11通过焊接面11-3焊接固定，使外缘两斜面之间形成隔离V型槽；每个隔离V型槽内安装有O型圈5和正极隔离环6；正极隔离环6一端被O型圈5压紧，另一端伸出隔离V型槽外包裹在单电池8靠近正极的外周面上。
62、如图5所示，电解液塞7包括一体成型的凸台7-4、斜面7-3和延长管7-2，凸台7-4与延长管7-2之间由斜面7-3过渡，凸台7-4、斜面7-3和延长管7-2的中心开设有贯穿的导液孔11-1，电解液塞7的凸台7-4和斜面7-3套接在单电池8正极一端的母线11的导液孔11-1内，再经延长管7-2的另一端通过固定环7-5套接固定在电池的中心位置，固定环7-5上的固定环孔7-6的大小与延长管7-2的外径相适应。
63、通过汇流排11和电解液塞7，可将各个电池单体通过导液孔11-1和导液通道7-1连接起来，方便从圆柱高压镍氢电池负极向圆柱高压镍氢电池正极注液。相比于传统注液工艺需要对每个圆柱单体电池单体单独注液的操作，该工艺更加简单快捷。
64、与传统圆柱电池先灌注再封装外壳相比，本发明在灌注前将所有单电池组装完毕，可采用真空加惰性气体的灌注方式，灌注完成后电池内残留空气几乎为零。
65.为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清楚明白，下面结合比较例及具体实施例对本发明作进一步详细说明。应理解，本说明书中所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
66.下述对比例和实施例中的所有材料均为市售材料。
67.下列比较例及实施例中的注射量及注射时间的测量方法：
68、注射量=注射后电池重量-注射前电池重量；
69.注射时间由计时器直接记录，从注射开始到注射结束。
70、示例一：以高功率圆柱型高压镍氢电池为例
71、圆柱形镍氢电池的灌装，电解液为氢氧化钾溶液，设计电解液体积为130g，经过卷绕、组装等操作后，开始灌装；具体灌装步骤为：（1）将组装好并做好标记的圆柱形镍氢电池称重、记录；（2）将电池负极装入T型封口塞内；（3）水平放置在灌装台上（灌装时电池必须水平放置）；（4）给灌装针加上中心辅助套；（5）将灌装针插入T型封口塞，针尖穿过T型封口塞进入电池中心区域；（6）给灌装针施加0.2MPa的压力，验证灌装系统的密封性；（7）将注液针抽真空至-0.08MPa的真空度；（8）关闭真空并注入氩气，维持0.1MPa，持续20秒； (9)第二次抽真空至真空度为-0.08MPa；(10)注入电解液130g；(11)加氩气，0.1MPa维持20秒；(12)第三次抽真空，-0.维持15秒；(13)在电池负压状态下(固定中心辅助套)拔出注液针；(14)拔出中心辅助套；(15)加入密封胶，安装内六角螺钉，拧紧至规定扭矩；(16)对电池称重并记录，完成注液过程。
72、示例2：以高功率圆柱型高压镍氢电池为例
73、用氢氧化钾溶液作为电解液对圆柱形镍氢电池进行灌装。设计电解液体积为130g。电池卷绕组装后，开始灌装。具体灌装步骤如下： （1）对组装好、做好标记的圆柱形镍氢电池进行称重、记录； （2）将电池负极装入T型封口塞内； （3）水平放置在灌装台上（灌装时电池必须水平放置）； （4）给灌装针加上中心辅助套； （5）将灌装针插入T型封口塞，针尖穿过T型封口塞，进入电池中心区域； （6）给灌装针施加0.1MPa的压力，验证灌装系统的密封性； （7）通过注液针对电池抽真空，直至真空度达到-0.07MPa； （8）关闭真空，注入氩气，维持0.08MPa压力30秒； （9）第二次对电池抽真空，直至真空度达到-0.07 MPa；（10）注入规定量的电解液；（11）加入氩气，并维持在0.08 MPa的压力下30秒；（12）第三次对电池抽真空，并维持在-0.01 MPa的压力下15秒；（13）在电池负压状态下拔出注液针（固定好中心辅助套）；（14）拔出中心辅助套；（15）加入密封胶，安装内六角螺钉，并拧紧至规定扭矩；（16）对电池称重，完成注液过程。
74、示例三：以高功率圆柱型高压镍氢电池为例
75、用氢氧化钾溶液作为电解液对圆柱形镍氢电池进行灌装。设计电解液体积为130g。电池卷绕组装好后，开始灌装。具体灌装步骤如下： （1）对组装好、做好标记的圆柱形镍氢电池进行称重、记录； （2）将电池负极装入T型封口塞内； （3）水平放置在灌装台上（灌装时电池必须水平放置）； （4）给灌装针加上中心辅助套； （5）将灌装针插入T型封口塞，针尖穿过T型封口塞，进入电池中心区域； （6）给灌装针施加0.3MPa的压力，验证灌装系统的密封性； （7）通过注液针对电池抽真空，直至真空度达到-0.09MPa； （8）关闭真空，注入氩气，维持0.25MPa，持续10秒； （9）第二次给电池抽真空，达到-0.09 MPa；（10）注入规定量的电解液；（11）加入氩气，维持0.25 MPa，持续10秒；（12）第三次给电池抽真空，维持-0.02 MPa，持续8秒；（13）在电池负压状态下，拔出注液针（固定好中心辅助套）；（14）拔出中心辅助套；（15）加入密封胶，安装内六角螺钉，拧紧至规定扭矩；（16）称量电池，完成注液过程。
76、比较例1：以高功率圆柱型高电压镍氢电池为例
77、圆柱型镍氢电池注入氢氧化钾溶液，设计电解液量为130g，电池卷绕组装后开始注液，具体注液步骤为： （1）将组装好、做好标记的圆柱型镍氢电池称重、记录； （2）将电池负极安装进T型封口塞内； （3）水平放置在注液台上（注液时电池必须水平放置）； （4）将中心辅助套加到注液针上； （5）将注液针插入T型封口塞，针尖穿过T型封口塞进入电池中心区域； （6）将注液针加到注液针上，施加0.2MPa的压力验证注液系统的密封性； （7）通过注液针对系统抽真空，直至真空度达到-0.08MPa； （8）倒入130g电解液； （9）加氩气，在0.1MPa下维持20秒；（10）第三次对系统抽真空，在-0.下维持15秒；（11）在电池负压状态下，拔出注液针（固定好中心辅助套管）；（12）拔出中心辅助套管；（13）加入密封胶，安装内六角螺钉，并拧紧至规定扭矩；（14）对电池称重，完成注液过程。
即本实施例与实施例1的区别在于，在第一次抽真空之后，不进行第一次充氩气和第二次抽真空处理，并且省略了实施例1中的步骤（8）、（9）。
79.比较例2 高功率圆柱形高电压镍氢电池为例
80、用氢氧化钾溶液作为电解液灌注圆柱形镍氢电池，设计电解液体积为130g。电池卷绕组装好后，开始灌注。具体灌注步骤为：（1）将组装好、做好标记的圆柱形镍氢电池称重、记录；（2）将电池负极装入T型封口塞内；（3）水平放置在灌注台上（灌注时电池必须水平放置）；（4）在灌注针上加一个中心辅助套；（5）将灌注针插入T型封口塞内，将针头穿过T型封口塞。
密封塞进入电池的中心区域；（6）给注液针施加0.1MPa的压力，验证注液系统的密封性；（7）通过注液针抽真空至-0.08MPa的真空度；（8）注入规定量的电解液；（9）第三次抽真空，维持-0.01MPa，持续15秒；（10）在电池内负压状态下拔出注液针（固定好中心辅助套管）；（11）拔出中心辅助套管；（12）加入密封胶，安装内六角螺钉，将螺钉拧紧至规定扭矩；（13）对电池进行称重并记录，完成注液过程。
即本实施例与实施例1的区别在于，省略了实施例1中的步骤（8）、（9）、（11）。
82.比较例3 高功率圆柱型高电压镍氢电池为例
83、用氢氧化钾溶液作为电解液对圆柱形镍氢电池进行灌装。电解液设计量为130g。电池卷绕组装好后，开始灌装。具体灌装步骤为： （1）对组装好、做好标记的圆柱形镍氢电池进行称重、记录； （2）将电池负极装入T型封口塞内； （3）水平放置在灌装台上（灌装时电池必须水平放置）； （4）给灌装针加上中心辅助套； （5）将灌装针插入T型封口塞，针尖穿过T型封口塞，进入电池中心区域； （6）给灌装针施加0.3MPa的压力，验证灌装系统的密封性； （7）通过注液针对电池抽真空，直至真空度达到-0.08MPa； （8）关闭真空，注入氮气，维持真空度为0.25MPa，持续10秒钟； （9）第二次给电池抽真空，直至真空度达到-0.08 MPa； （10）注入规定量的电解液； （11）加氮气，维持真空度为0.1 MPa，持续10秒； （12）第三次给电池抽真空，维持真空度为-0.02 MPa，持续15秒； （13）在电池负压状态下，拔出注液针（固定好中心辅助套）； （14）拔出中心辅助套； （15）加入密封胶，安装内六角螺钉，并拧紧至规定扭矩； （16）对电池称重，完成注液过程。
即本实施例与实施例1的区别在于：将实施例1中的氩气调整为氮气。
85.比较例4 高功率圆柱型高电压镍氢电池为例
86、用氢氧化钾溶液作为电解液对圆柱形镍氢电池进行灌装。电解液设计量为130g。电池卷绕组装好后，开始灌装。具体灌装步骤为： （1）对组装好、做好标记的圆柱形镍氢电池进行称重、记录； （2）将电池负极装入T型封口塞内； （3）水平放置在灌装台上（灌装时电池必须水平放置）； （4）给灌装针加上中心辅助套； （5）将灌装针插入T型封口塞，针尖穿过T型封口塞，进入电池中心区域； （6）给灌装针施加0.2MPa的压力，验证灌装系统的密封性； （7）将注液针抽真空至-0.08MPa的真空度； （8）注入130g电解液； (9)关闭真空，注入氩气，维持0.1MPa，持续20秒；(10)第二次抽真空，达到-0.08MPa；(11)加氩气，维持0.1MPa，持续20秒；(12)第三次抽真空，维持-0.，持续15秒；(13)在电池负压状态下(固定好中心辅助套)，拔出注液针；(14)拔出中心辅助套；(15)加入密封胶，安装内六角螺钉，规定扭矩；(16)对电池称重并记录，完成注液过程。
即本实施例与实施例1的区别在于：将实施例1中的步骤（10）调整至步骤（7）与步骤（8）之间。
88、对实施例1及对比例1-4的电池容量、电池高温漏液、电池内阻进行测试，结果如下表1所示：
89.表 1
[0090][0091][0092]
注1：注完电后放置24小时，按1/20c，50℃，化成24小时后，放电1c至5v，充电0.9c一小时，暂停30分钟，放电1c至5v，充电1c一小时，暂停30分钟，放电1c至5v，再充电1.1c一小时，暂停30分钟，放电1c至5v。容量即为分容后实测容量。
[0093]
注2：电池以1c放电至5V，以1c充电一小时后，放入55℃恒温箱放置7天，冷却至25℃再以1c放电，保留容量为与原容量相比的容量。
[0094]
从上表可以看出，与实施例1相比，对比例1的漏电流大7.94%，对比例2的漏电流大9.34%，对比例3的漏电流大13.84%，对比例4的漏电流大5.62%。可见采用该技术的注液工艺可以明显提高电池的容量保持率。
[0095]
上述实施例中的技术特征可以任意组合，为了描述简洁，并未列出上述实施例中技术特征的所有可能的组合，但只要这些技术特征的组合不发生矛盾，则应当认为它们属于本说明书的保护范围。
[0096]
上述实施例仅表达了本发明的几种实现方式，其描述较为具体、详细，但并不能理解为对本发明专利范围的限制。需要指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特点：
1.圆柱镍液电池的液体注入过程，其特征在于以下步骤：1）电池负载的负电极后，将其放置在水平上； 2）液体注射针；一定的时间； 5个真空处理； 5）注入了一定数量的电解质；密封塞是T形密封塞。 3.在第2步中，根据权利要求1进行了圆柱镍液电池的液体注射过程，将中央辅助套安装在液体注入针上，中央辅助套筒的一端是密封的根据权利要求1，在第2步中，在第一次真空处理中，圆柱镍氢电池的压力为0.1至0.3 MPa，以验证填充系统的密封，以验证第一次真空的填充物。 ，在第3）和6）中以此为特征，注入0.05至0.3 MPa，保持时间为10到30秒。 6.根据权利要求1填充圆柱镍 - 氢电池的过程，在第4步中，在第二个真空处理中，真空吸引到-0.06至-0.09 MPA。 0.02 MPA和保持时间为8到15秒。根据权利要求1填充圆柱形的镍液电池，在第8步中，密封处理包括添加密封剂，插入六角形插座螺钉，并填充了 inted 。称量和记录圆柱形镍氢电池。 10.在制备圆柱高压镍液电池时，根据权利要求1到9的任何一个填充圆柱镍 - 氢电池的过程。
技术摘要
本发明涉及液体注入过程和圆柱镍 - 氢电池的应用，包括以下步骤：1）在负电极加载电池之后，将电池放置在带有密封插头的情况下； ; 4进行第二次真空处理； 在本发明中，通过普通的液体注射针的第一次真空处理后，氩气被注入，以使内部气体被氩气完全替换，然后进行第二次真空处理，而剩余的气体仅是氩气，这避免了残留有害的气体或电量的负电源的残留物。
技术研发人员：Bian ，Bian ，Lu ，Gao ，Liu ，Li ，Dai ，Dai Jiaye，Wang
受保护的技术用户：重庆 Co.，Ltd。
技术开发日：2022.05.31
技术公告日期：2022/7/29