鉅大LARGE | 點擊量：732次 | 2021年04月09日
怎么樣用TRIZ提高18650鋰離子電池的注液效率？
隨著現(xiàn)代科學技術(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?，大到電動汽車，小到智能手機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、壽命相對長、充電速度快、無記憶效應(yīng)、高低溫適應(yīng)性強、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點，成為最新一代的綠色高能充電電池，在便捷式電子產(chǎn)品、電動玩具、電動交通工具、大型動力電源及儲能等領(lǐng)域得到快速發(fā)展。
當前市場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：
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，因為容量小，不容易影響到周圍的電池單元；
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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準電池。
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)參照圖2）。
隨著越來越多的正負極材料裝入電池內(nèi)，電解液量也隨之加大，但目前出現(xiàn)的問題是注液時間過長，導致生產(chǎn)效率降低。
電解液注液過程參照圖2，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，然后空壓機對電池進行抽真空，其次用氮氣加壓至0.2-1.0Mpa，保壓10-60分鐘后再放氣到常壓，最后是長時間靜置（24-36h），使電解液與電池正負極材料和隔膜充分浸潤。
針對上述問題，在這里我們可以嘗試用TRIZ創(chuàng)新方法中技術(shù)矛盾和物場分析工具來解決。
一、技術(shù)矛盾分析：
1：問題是什么，找到問題入手
--電解液注液時間長
2：現(xiàn)在有什么解決辦法，改進了什么參數(shù)
--提高氮氣壓力，可提高注液效率
3：上述的方法有什么缺點，導致什么參數(shù)惡化
--電池殼易開膠破損，溢出的電解液會腐蝕生產(chǎn)設(shè)備
4.將改善和惡化的參數(shù)一般化為39個通用工程參數(shù)；
改善的參數(shù)：時間損失
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：在不提高氮氣最大壓力的前提下，將恒定的壓力變?yōu)槊}沖壓力，可提高電解液的流動速率。
方法2：引入超聲波振動，在不新增壓力的前提下，提高電解液的流動性。
二、物場分析：
針對電池殼破損漏液問題，建立問題的物場模型，基于標準解1.2.4引入場來抵消有害用途，構(gòu)建方法的物場模型。
其中S2為電解液，S1為電池殼，F(xiàn)為內(nèi)壓力場，F(xiàn)add為外壓力場。
方法3：電池殼內(nèi)部加壓時，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。
經(jīng)過上述改善，單個電池的注液時間大幅度縮短，生產(chǎn)效率得到了明顯提升，設(shè)備的可靠性也得到了保證，經(jīng)濟效益非常顯著。
