钜大LARGE | 点击量：712次 | 2021年04月09日
怎么样用TRIZ提高18650锂离子电池的注液效率？
随着现代科学技术的发展，以锂离子电池为电源的便携式设备已逐渐成为人们日常生活的必需品，大到电动汽车，小到智能手机都离不开锂离子电池的参与。锂离子电池因其具有工作电压高、能量密度大、重量相比其他电池质量轻、寿命相对长、充电速度快、无记忆效应、高低温适应性强、绿色环保等众多优点，成为最新一代的绿色高能充电电池，在便捷式电子产品、电动玩具、电动交通工具、大型动力电源及储能等领域得到快速发展。
当前市场上的锂离子电池重要分为方形、板型、圆柱形等，和板型、方型电池比，
18650圆柱锂离子电池具有以下优点：
①能量密度更高，能量密度大约高３０％；
②单元的排列方式关于安全性影响也颇大，一旦电池单元出现热失控，因为容量小，不容易影响到周围的电池单元；
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
③成本低。因此18650圆柱锂离子电池是新能源汽车使用的标准电池。
为了提高续航能力，电池的容量要尽可能的大，但由于18650电池空间局限（具体结构参照图2）。
随着越来越多的正负极材料装入电池内，电解液量也随之加大，但目前出现的问题是注液时间过长，导致生产效率降低。
电解液注液过程参照图2，如图所示，一定量的电解液通过定量泵注入密封夹具内，将带密封圈的密封夹具与电池紧密联在一起，然后空压机对电池进行抽真空，其次用氮气加压至0.2-1.0Mpa，保压10-60分钟后再放气到常压，最后是长时间静置（24-36h），使电解液与电池正负极材料和隔膜充分浸润。
针对上述问题，在这里我们可以尝试用TRIZ创新方法中技术矛盾和物场分析工具来解决。
一、技术矛盾分析：
1：问题是什么，找到问题入手
--电解液注液时间长
2：现在有什么解决办法，改进了什么参数
--提高氮气压力，可提高注液效率
3：上述的方法有什么缺点，导致什么参数恶化
--电池壳易开胶破损，溢出的电解液会腐蚀生产设备
4.将改善和恶化的参数一般化为39个通用工程参数；
改善的参数：时间损失
恶化的参数：用途于物体的有害因素
5.在矛盾矩阵中定位改善和恶化通用技术参数交叉的单元，确定创新原理。
6.应用创新原理的提示确定最适合解决技术矛盾的具体解决方法。
通过原理35和18提示，构思方法如下：
方法1：在不提高氮气最大压力的前提下，将恒定的压力变为脉冲压力，可提高电解液的流动速率。
方法2：引入超声波振动，在不新增压力的前提下，提高电解液的流动性。
二、物场分析：
针对电池壳破损漏液问题，建立问题的物场模型，基于标准解1.2.4引入场来抵消有害用途，构建方法的物场模型。
其中S2为电解液，S1为电池壳，F为内压力场，Fadd为外压力场。
方法3：电池壳内部加压时，通过外置容器，在电池壳外表面施加同样大小的压力，可在供应注液压力的前提下，而不破损电池壳。
经过上述改善，单个电池的注液时间大幅度缩短，生产效率得到了明显提升，设备的可靠性也得到了保证，经济效益非常显著。
