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图1 真空-加压注液示意图
如图1所示，在商业电池组装的过程中，电解液通过定量泵注入密封腔室内，将电池放入注液室，然后真空泵对注液室抽真空，电池内部也形成了真空环境。然后注液嘴插入电池注液口，打开电解液注入阀，同时用氮气加压电解液腔室至0.2-1.0Mpa，保压一定时间，注液室再放气到常压，最后长时间静置（12-36h），从而让电解液与电池正负材料和隔膜充分浸润。当注液完成后，将电池密封，电解液理论上会从电池顶部渗入到隔膜和电极中，但实际上大量的电解液向下流动聚集在电池底部，再通过毛细压力渗透到隔膜和电极的孔隙中，如图2所示。
通常，隔膜由多孔亲水材料组成，孔隙率一般比较大，而电极由各种颗粒组成的多孔介质。普遍认为，电解液在隔膜中的渗透速度比在电极中更快，因此，电解液的流动过程应该是先渗透到隔膜，随后穿过隔膜渗透到电极中，如图2所示。
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图2 电解液浸润电芯示意图
在电极中，三个或四个大的活性物质颗粒之间形成较大的孔腔，而孔腔之间通过两个平行颗粒之间的狭长通道联通，电解液先在孔腔内汇聚，然后扩散到附近的喉部。因此，电解质的润湿速率主要受联通孔腔之间的喉咙和孔腔体积控制。如图3所示，α孔腔由四个颗粒组成，与周围孔腔通过四个喉道联通，β孔腔由三个颗粒组成，与周围孔腔通过三个喉道联通。
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图3 电极内孔腔结构示意图
如图4所示，电解质在电极孔隙中扩散的机理可看作是三种力之间的相互作用：来自电解质流动的压力Fl，由于表面张力Fs而产生的毛细管力，以及孔中空气产生的阻力Fg。注液时，对电池抽真空可以降低空气产生的阻力，而对电解液加压注入则可以增加液体流动的驱动力。因此，抽真空-加压注液有利于电解液的浸润。
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图4 电解液在孔隙内扩散动力学示意图
对于电解液的毛细管运动，可由Washburn方程描述：
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h为时间t时的液体渗透高度，r为毛细管半径，γlv液气表面张力，ϑ接触角， Δρ 密度差， η粘度。由此可见，电解液的粘度，与电极的润湿接触角，表面张力等特性对浸润过程都会有影响。
电解液浸润就是在电极孔隙内驱赶空气的过程，由于孔隙结构的尺寸和形状随机分布，往往会出现电解液浸润速率不同，从而导致空气聚集在集流体附近，被四周的电解液包围，陷在电极中，电解液浸润饱和程度总是小于1。几乎所有大空隙都填充电解液了，但许多地方都存在着小空隙，小空隙代表被固体颗粒包围的空气残留。因此，如何尽量减少这种空气残留就是提高浸润程度的关键。
综上所述，注液会直接影响到锂离子电池的性能。通过注液设备将定量电解液注入电芯中，可以很好地解决注液工序中注液不均的技术难题。因此注液设备可以说是注液工序中实现良好的注液效果的关键因素。而在注液机的工作过程中，“注液效率低”、“高漏率”、”“注液口结晶”、“注液泵卡泵”、“占地面积大”可以说是电池厂商一定会经历几大难题了。关注行业普遍痛点，敏锐捕捉市场趋势，三一技术装备通过技术创新和设备升级，采用数字孪生技术，自主开发高效流转路径，充分发挥各部件能耗，通过有限元仿真等技术，创新推出了效率更高、可靠性更强的新一代注液机。三一注液机，设备单机产能大，生产效率可达24PPM，注液精度≤0.5%，单机良率≥99.9%，占地面积较行业平均水平减少50%，可实现稳定连续注液、打钉，高安全、高质量、高效率。图片
然而在试生产过程中，其实也碰到了上文提到的5大痛点，三一技术装备迎难而上，主动攻克，通过多次高成本的试错与技术的不断创新迭代，现已形成了一对一针对性解决方案，全面提升产品竞争力。01 注液效率低1. 采用等压静置循环工艺，静置腔内托盘采用三层叠放布置，最大耐压1.5MPa高正压，比目前市场同类产品静置时间缩短30%。2. 直线式多工位布局，注液时间可按需自由设置，注液范围0-300g可调，能同时兼容128pc电池注液，效率可达24PPM。02 高漏率1. 采用分布式管路布置，大幅减少管路接口，彻底解决管路泄露问题。2. 测漏、注液分离，确保密封圈”0污染”，极大改善了测漏误判问题。3. 分布式测漏技术，电池受力更均衡，确保测漏“0误判”。03 注液口结晶设备配置注液管路一键自动清洗，注液嘴DMC雾化清洁，残液自动收集功能，易操作易维护。1. 莲蓬式仿形擦拭头，电池注液口大面和台阶面同步清洁。2. 无纺布张力自动调整，收、放卷步长智能控制。3. DEC量精准控制，防止污染电池。图片
04 注液泵卡泵1. 采用注液管路双通道设计，生产时可快速排出气泡，待机时电解液内循环可有效防止结晶卡泵。2. 注液泵与注液杯为一对一注液，取消管路换向阀，无换向阀卡滞困扰。05 占地面积大采用颠覆式托盘流转方案，直线式多工位布局，结构精简紧凑，一次注液机面积仅90㎡左右，二次注液机面积仅30㎡左右，等效情况下占地面积较行业平均水平减少50%，进而大大降低了企业的人工、能耗等运营投入。三一注液机聚焦行业五大痛点，赋能电池注液工序提质增效，助力客户打造具有竞争力的电池产品。 本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请点击举报。驰盈策略提示：文章来自网络，不代表本站观点。
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