鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1368次 | 2021年04月25日
如何用TRIZ提高18650鋰離子電池注液效率 你了解嗎?
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,以鋰離子電池為電源的便攜式設(shè)備已逐漸成為人們?nèi)粘I畹谋匦杵?,大到電?dòng)汽車,小到智能手機(jī)都離不開鋰離子電池的參與。鋰離子電池因其具有工作電壓高、能量密度大、重量相比其他電池質(zhì)量輕、壽命相對(duì)長(zhǎng)、充電速度快、無記憶效應(yīng)、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn),成為最新一代的綠色高能充電電池,在便捷式電子產(chǎn)品、電動(dòng)玩具、電動(dòng)交通工具、大型動(dòng)力電源及儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到快速發(fā)展。
當(dāng)前市場(chǎng)上的鋰離子電池重要分為方形、板型、圓柱形等,和板型、方型電池比,
18650圓柱鋰離子電池具有以下優(yōu)點(diǎn):
①能量密度更高,能量密度大約高30%;
②單元的排列方式關(guān)于安全性影響也頗大,一旦電池單元出現(xiàn)熱失控,因?yàn)槿萘啃。蝗菀子绊懙街車碾姵貑卧?/p>
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
③成本低。因此18650圓柱鋰離子電池是新能源汽車使用的標(biāo)準(zhǔn)電池。
為了提高續(xù)航能力,電池的容量要盡可能的大,但由于18650電池空間局限(具體結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D2)。
隨著越來越多的正負(fù)極材料裝入電池內(nèi),電解液量也隨之加大,但目前出現(xiàn)的問題是注液時(shí)間過長(zhǎng),導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。
電解液注液過程參照?qǐng)D2,如圖所示,一定量的電解液通過定量泵注入密封夾具內(nèi),將帶密封圈的密封夾具與電池緊密聯(lián)在一起,然后空壓機(jī)對(duì)電池進(jìn)行抽真空,其次用氮?dú)饧訅褐?.2-1.0Mpa,保壓10-60分鐘后再放氣到常壓,最后是長(zhǎng)時(shí)間靜置(24-36h),使電解液與電池正負(fù)極材料和隔膜充分浸潤(rùn)。
電解液滲入電池內(nèi)部孔隙原理參照?qǐng)D3。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
針對(duì)上述問題,在這里我們可以嘗試用TRIZ創(chuàng)新方法中技術(shù)矛盾和物場(chǎng)分析工具來解決。
一、技術(shù)矛盾分析:
1:?jiǎn)栴}是什么,找到問題入手
--電解液注液時(shí)間長(zhǎng)
2:現(xiàn)在有什么解決辦法,改進(jìn)了什么參數(shù)
--提高氮?dú)鈮毫?,可提高注液效?/p>
3:上述的方法有什么缺點(diǎn),導(dǎo)致什么參數(shù)惡化
--電池殼易開膠破損,溢出的電解液會(huì)腐蝕生產(chǎn)設(shè)備
4.將改善和惡化的參數(shù)一般化為39個(gè)通用工程參數(shù);
改善的參數(shù):時(shí)間損失
惡化的參數(shù):用途于物體的有害因素
5.在矛盾矩陣中定位改善和惡化通用技術(shù)參數(shù)交叉的單元,確定創(chuàng)新原理。
6.應(yīng)用創(chuàng)新原理的提示確定最適合解決技術(shù)矛盾的具體解決方法。
通過原理35和18提示,構(gòu)思方法如下:
方法1:在不提高氮?dú)庾畲髩毫Φ那疤嵯?,將恒定的壓力變?yōu)槊}沖壓力,可提高電解液的流動(dòng)速率。
方法2:引入超聲波振動(dòng),在不新增壓力的前提下,提高電解液的流動(dòng)性。
二、物場(chǎng)分析:
針對(duì)電池殼破損漏液?jiǎn)栴},建立問題的物場(chǎng)模型,基于標(biāo)準(zhǔn)解1.2.4引入場(chǎng)來抵消有害用途,構(gòu)建方法的物場(chǎng)模型。
其中S2為電解液,S1為電池殼,F(xiàn)為內(nèi)壓力場(chǎng),F(xiàn)add為外壓力場(chǎng)。
方法3:電池殼內(nèi)部加壓時(shí),通過外置容器,在電池殼外表面施加同樣大小的壓力,可在供應(yīng)注液壓力的前提下,而不破損電池殼。