鉅大LARGE | 點擊量：719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？
隨著現代科學技術的發展，以鋰離子電池為電源的便攜式設備已逐漸成為人們日常生活的必需品，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量輕、壽命相對長、充電速度快、無記憶效應、高低溫適應性強、綠色環保等眾多優點，成為最新一代的綠色高能充電電池，在便捷式電子產品、電動玩具、電動交通工具、大型動力電源及儲能等領域得到快速發展。
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單元的排列方式關于安全性影響也頗大，一旦電池單元出現熱失控，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（具體結構參照圖2）。
隨著越來越多的正負極材料裝入電池內，電解液量也隨之加大，但目前出現的問題是注液時間過長，導致生產效率降低。
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，將帶密封圈的密封夾具與電池緊密聯在一起，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創新方法中技術矛盾和物場分析工具來解決。
一、技術矛盾分析：
1：問題是什么，找到問題入手
--電解液注液時間長
2：現在有什么解決辦法，改進了什么參數
--提高氮氣壓力，可提高注液效率
3：上述的方法有什么缺點，導致什么參數惡化
--電池殼易開膠破損，溢出的電解液會腐蝕生產設備
4.將改善和惡化的參數一般化為39個通用工程參數；
改善的參數：時間損失
惡化的參數：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參數交叉的單元，確定創新原理。
6.應用創新原理的提示確定最適合解決技術矛盾的具體解決方法。
通過原理35和18提示，構思方法如下：
方法1：在不提高氮氣最大壓力的前提下，將恒定的壓力變為脈沖壓力，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，構建方法的物場模型。
其中S2為電解液，S1為電池殼，F為內壓力場，Fadd為外壓力場。
方法3：電池殼內部加壓時，通過外置容器，在電池殼外表面施加同樣大小的壓力，可在供應注液壓力的前提下，而不破損電池殼。
經過上述改善，單個電池的注液時間大幅度縮短，生產效率得到了明顯提升，設備的可靠性也得到了保證，經濟效益非常顯著。
