阅读说明：本技术 用于浆料电池维护再生的连接装置及浆料电池系统 (Connecting device for maintaining and regenerating slurry battery and slurry battery system ) 是由 王玉伟 陈永翀 王之英 谢晨 张艳萍 于 2018-05-18 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种用于浆料电池维护再生的连接装置,包括第一连接部和第二连接部。第一连接部包括筒状壳体、设置于筒状壳体的侧壁上的多个连接管、设置于筒状壳体内的旋转体以及设置于筒状壳体的内部触发机构。旋转体的内部限定有密闭腔,旋转体的侧壁上设置有对接部。第二连接部包括筒状阀体、设置于筒状阀体内的阀座和阀芯。筒状壳体能够与筒状阀体连接,对接部能够随旋转体的转动使多个连接管中的至少一个与密闭腔连通,触发机构能够触动阀芯移动,使第一阀孔与气体通道连通；或者,使第二阀孔与液体通道连通。本发明的连接装置,一次性对接可实现多个工序,提高了电池的维护再生效率。(The invention provides a connecting device for maintenance and regeneration of a slurry battery. The first connecting part comprises a cylindrical shell, a plurality of connecting pipes arranged on the side wall of the cylindrical shell, a rotating body arranged in the cylindrical shell and an internal trigger mechanism arranged in the cylindrical shell. The inside of the rotating body is limited with a closed cavity, and the side wall of the rotating body is provided with a butt joint part. The second connecting part comprises a cylindrical valve body, a valve seat and a valve core which are arranged in the cylindrical valve body. The cylindrical shell can be connected with the cylindrical valve body, the butt joint part can enable at least one of the connecting pipes to be communicated with the sealed cavity along with the rotation of the rotating body, and the trigger mechanism can trigger the valve core to move so as to enable the first valve hole to be communicated with the gas channel; alternatively, the second valve bore is communicated with the liquid passage. The connecting device can realize a plurality of working procedures by one-time butting, and improves the maintenance and regeneration efficiency of the battery.)

用于浆料电池维护再生的连接装置及浆料电池系统

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种用于浆料电池维护再生的连接装置及浆料电池系统。

背景技术

浆料电池是指部分或全部电极材料包含有固体颗粒与电解液混合形成的浆料结构的电池体系。

锂浆料电池是一种新型的容量型储能电池，应用于低速电动车、基站储能和调峰储能领域。锂浆料电池的电极片中含有电极活性导电材料层，其中，电极活性导电材料含有一定比例在电解液中悬浮或沉淀的导电颗粒(导电剂颗粒或复合活性材料颗粒)，当电池受到外部冲击或震荡时，由于此部分导电颗粒没有粘接固定，因此可以在电解液中局部移动，形成动态的导电网络，由此可以避免传统锂电池电极材料脱落或松动造成的电池容量下降问题和循环寿命衰减等问题。

锂浆料电池在长期使用过程中会出现电解液逐渐失效、电解液过少、壳体内气压偏高等问题，这些问题可通过利用电池维护再生设备进行再生维护得到解决，这也是浆料电池的独特优势之一。在将电池维护再生设备与待维护电池进行对接的过程中，气液操作要求不与外界空气环境直接接触。现有锂浆料电池的再生维护都是在手套箱内完成，维护步骤单一、且不能一次性完成注液、排液、注气和排气作业，操作复杂、效率偏低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于浆料电池维护再生的连接装置，使浆料电池与维护再生设备能够安全、准确地对接，并可以一次性完成注液、排液、注气和排气等关键工序。

该连接装置包括用于与维护再生设备连接的第一连接部和能够与第一连接部对接并用于与待维护电池连接的第二连接部。第一连接部包括：筒状壳体、多个连接管、旋转体以及触发机构。多个连接管设置于筒状壳体的侧壁上。旋转体轴向固定且周向可旋转地设置于筒状壳体内。旋转体的内部限定有密闭腔，旋转体的侧壁上设置有用于选择性地将多个连接管中的至少一个与密闭腔连通的对接部。触发机构沿筒状壳体的轴向可移动地设置于筒状壳体的内部，且在多个连接管中的至少一个与密闭腔保持连通状态时，能够触动第二连接部。第二连接部包括：筒状阀体、设置于筒状阀体的内部的阀座以及设置于筒状阀体的内部阀座的上方的阀芯。阀座上形成有用于注气或排气的气体通道和用于注液或排液的液体通道。阀芯上形成有用于将气体通道与密闭腔连通的第一阀孔和用于将液体通道与密闭腔连通的第二阀孔。其中，筒状壳体能够与筒状阀体连接，对接部能够随旋转体的转动使多个连接管中的至少一个与密闭腔连通，触发机构能够触动阀芯移动，使第一阀孔与气体通道连通；或者，使第二阀孔与液体通道连通。这样，本发明的连接装置能够一次性实现多个工序，不需要针对不同工序多次重复对接，操作简单、效率高。

优选地，维护再生包括对电池进行注气、排气、注液及排液操作中的一种或多种。具体地，当锂浆料电池出现电解液逐渐失效时，可以对锂浆料电池进行换液操作。当锂浆料电池电解液过少时，可以对锂浆料电池进行注液操作。当锂浆料电池壳体内气压偏高时，可以对锂浆料电池进行排气操作。当锂浆料电池壳体内气压偏低时，则可以对锂浆料电池进行注气操作。需要说明的是，上述的注气、排气、注液和排液操作既可以单独进行，也可以根据具体的情况设置成注气、注液同时进行或排气、排液同时进行。

优选地，多个连接管一体成型在筒状壳体上；或者，多个连接管的端部水平穿过筒状壳体的侧壁且端面形成为能够与旋转体的表面紧密接触的弧形面，对接部为形成在旋转体上的通孔。

优选地，多个连接管包括注气管、排气管、注液管以及排液管。注气管和排气管周向间隔地设置于筒状壳体的第一高度上。注液管和排液管周向间隔地设置于筒状壳体的第二高度上。对接部为分别与第一高度和第二高度对应且周向错开的第一通孔和第二通孔。

优选地，注液管设置于注气管的正下方。排气管相对于注气管沿顺时针间隔第一夹角α₁设置，排液管相对于注液管沿逆时针间隔第二夹角α₂设置。第一通孔与第二通孔周向错开的角度为第三夹角α₃，其中，α₁＝α₂＝α₃。优选地，第一夹角α₁和第二夹角α₂以及第三夹角α₃均为90°。这样，每转动90°即切换一次工序，手动旋转时不容易混淆且方便控制转动角度。另外，切换过程中不会出现空挡及叠加的问题，不同工位状态在360°圆周之间是均匀分布的。

优选地，筒状壳体上形成有第一标记，旋转体上形成有能够与第一标记对准以指示多个连接管处于打开或关闭状态的第二标记。具体地，第一标记S和第二标记S’可以为刻度和指针，也可以为凹槽或凸起，还可以为通过不同颜色进行区分的标记。

优选地，触发机构包括操作杆和与操作杆抵接的中间传递机构；中间传递机构在受到操作杆的按压下能够做升降运动以打开密闭腔并触动阀芯移动。

优选地，操作杆与筒状壳体通过螺纹配合的方式来调节中间传递机构的升降，或者，操作杆与中间传递机构之间通过棘轮机构来调节中间传递机构的升降。这样，当维护再生操作包括注气、排气、注液和排液时，通过顺时针旋转操作杆可以使中间传递机构下降并保持在第一位置或第二位置，通过逆时针旋转操作杆可以使中间传递机构上升至原始位置；或者，通过棘轮机构可以根据操作杆被按压的次数不同而使中间传递机构保持在第一位置、第二位置或恢复至原始位置。

优选地，触发机构还包括套接在中间传递机构上的第一弹性件。该第一弹性件沿操作杆的轴向压缩设置并用于在外力去除后使中间传递机构恢复至密封密闭腔的原始位置。

优选地，阀座为固定套接于筒状阀体内部的柱体，气体通道和液体通道的入口沿不同高度且周向间隔地形成在柱体的侧壁上。阀芯为可移动地设置于阀座上方的半封闭的管状结构，包括用于与中间传递机构抵接的受压端和用于与阀座套接的连通端。第一阀孔和第二阀孔为沿同一高度周向间隔地形成在连通端侧壁上的通孔。当受压端受到中间传递机构的第一触动时，阀芯能够移动到第一高度使第一阀孔与气体通道连通；当受压端受到中间传递机构的第二触动时，阀芯能够移动到第二高度使第二阀孔与液体通道连通。

优选地，第二连接部还包括用于使阀芯复位的第二弹性件；第二弹性件套接在阀座上并压缩设置在阀座与阀芯之间。

本发明还提供了一种浆料电池系统，该浆料电池系统包括浆料电池、维护再生设备以及上述的连接装置，浆料电池的壳体上设置有第二连接部，维护再生设备上设置有第一连接部。优选地，上述浆料电池为锂浆料电池。维护再生设备包括注液罐、排液罐、注气罐和排气罐。注液罐能够与注液管连接、注气罐能够与注气管连接、排液罐能够与排液管连接且排气罐能够与排气管连接。

优选地，浆料电池的壳体上形成有用于安装上述的第二连接部的阶梯孔。环绕阶梯孔形成有用于与第一连接部的筒状壳体对接的环状凸台，环状凸台的外周面和筒状壳体的内周面上形成有彼此配合的旋转卡接结构；当第一连接部与第二连接部对接后，触发机构与阀芯抵接。

本发明的连接装置，通过将第一连接部和第二连接部连接，旋转旋转体可以选择性地将多个连接管中的至少一个与密闭腔连通。在连接管中的至少一个与密闭腔保持连通的状态下，通过按压触发机构，可以触动阀芯移动。阀芯移动可以使第一阀孔与气体通道连通；或者，使第二阀孔与液体通道连通。这样，维护再生设备与待维护电池之间能够依次通过连接管、密闭腔以及气体通道或液体通道连通。本发明的连接装置，通过连接、旋转与按压，能够一次性实现多个工序，不需要针对不同工序多次重复对接，操作简单、效率高。

本发明的其他优点将结合具体的实施方式在说明书中予以说明。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明的连接装置和设置有该连接装置的浆料电池的结构示意图；

图2为本发明的第一种实施方式的第一连接部的结构示意图；

图3为图2的截面示意图；

图4为图2的组成部件的***结构示意图；

图5为图2的另一截面示意图；

图6为本发明的一种实施方式的注气管的结构示意图；

图7为本发明的显示了注气管、排气管、注液管以及排液管之间夹角的第一连接部的结构示意图；

图8为本发明的显示了第一通孔和第二通孔的旋转体的结构示意图；

图9为本发明的筒状壳体和旋转体对准后的俯视图；

图10为本发明的第二种实施方式的第一连接部的截面示意图；

图11为本发明的第二连接部的结构示意图；

图12为本发明的第二连接部的组成部件的***结构示意图；

图13为本发明的第二连接部的截面示意图；

图14为本发明的第二连接部的第一连通状态示意图；

图15为本发明的第二连接部的第二连通状态示意图；

图16为本发明的电池壳体的结构示意图。

附图标记说明：

100-第一连接部；

101-筒状壳体、1011-注气管、1012-排气管、1013-注液管、1014-排液管；

102-旋转体、1021-第一通孔、1022-第二通孔；

110-触发机构；

111-操作杆、112-中间传递机构、113-棘轮组件、114-第一弹性件；

200-第二连接部；

201-筒状阀体；

202-阀芯、2020-受压端、2020’-连通端、2021-第一阀孔、2022-第二阀孔；

203-阀座、2031-气体通道、2032-液体通道；

204-第二弹性件；

301-阶梯孔、302-环状凸台；

B-密闭腔、G-第一凹槽、G’-第二凹槽、D-弧形面、O-端口；

S-第一标记、S’-第二标记；

α₁-第一夹角、α₂-第二夹角、α₃-第三夹角。

具体实施方式

下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供了一种用于浆料电池维护再生的连接装置，该连接装置包括用于与维护再生设备连接的第一连接部100和能够与第一连接部100对接并用于与待维护电池连接的第二连接部200。如图1-图3所示，第一连接部100包括：筒状壳体101、注气管1011、排气管1012、注液管1013、排液管1014、旋转体102以及触发机构110。注气管1011、排气管1012、注液管1013、排液管1014设置于筒状壳体101的侧壁上。旋转体102轴向固定、周向可旋转地设置于筒状壳体101内。旋转体102的内部限定有密闭腔B，旋转体102的侧壁上设置有用于选择性地将注气管1011、排气管1012、注液管1013、排液管1014中的至少一个与密闭腔B连通的对接部。触发机构110沿筒状壳体101的轴向可移动地设置于筒状壳体101的内部，且在注气管1011、排气管1012、注液管1013、排液管1014中的至少一个与密闭腔B保持连通状态时，能够触动第二连接部200动作。

如图11-图15所示，第二连接部200包括筒状阀体201、阀芯202以及阀座203。阀座203设置于筒状阀体201的内部，阀座203上形成有用于注气或排气的气体通道2031和用于注液或排液的液体通道2032。阀芯202设置于筒状阀体201的内部阀座203的上方，阀芯202上形成有用于将气体通道2031与密闭腔B连通的第一阀孔2021和用于将液体通道2032与密闭腔B连通的第二阀孔2022。

使用时，先将第一连接部100与第二连接部200对接，再旋转旋转体102使旋转体102上的对接部与筒状壳体101上的注气管1011、排气管1012、注液管1013、排液管1014中的至少一个对齐，保证该连接管与密闭腔B连通，之后，通过按压触发机构110触动第二连接部200。当触发机构110触动第二连接部200时，触发机构110能够触动阀芯202移动，使第一阀孔2021与气体通道2031连通；或者，使第二阀孔2022与液体通道2032连通。这样，可以通过对连接装置进行对接、旋转和按压操作，选择性地将注气管1011、排气管1012、注液管1013或排液管1014与待维护电池的内部连通，进而对浆料电池一次性完成多个维护工序。

为了防止在浆料电池维护再生过程中发生漏气或漏液，多个连接管与密闭腔B之间的装配需要保持良好的密封性。具体地，多个连接管一体成型在筒状壳体上；或者，如图2-图6所示，多个连接管的端部水平穿过筒状壳体101的侧壁且端面形成为能够与旋转体102的表面紧密接触的弧形面D。对接部为形成在旋转体102上的通孔。这样，当旋转体102转动时，连接管的端面相对于旋转体102的表面滑动，可以通过控制旋转体102的转动角度使连接管的端口O与通孔对齐或错开，进而将维护再生设备与密闭腔B连通。进一步地，如图4所示，连接管安装端的周面上形成有用于安装第一密封件的第一凹槽G。第一密封件可以密封连接管与筒状壳体101两者之间的组装缝隙。旋转体102为套接在筒状壳体101内的圆筒。旋转体102的周面上通孔的上下两侧形成有用于安装第二密封件的第二凹槽G’。第二密封件可以密封连接管、筒状壳体101和旋转体102三者之间的组装缝隙。另外，为了便于抓握，旋转体102的顶部伸出筒状壳体101的上端形成为旋转操作部。

如图7和图8所示，考虑到电解液具有一定的流动性，将气体连接管设置在第一高度上，液体连接管设置在位于气体连接管下方的第二高度上。这样，当第一连接部100与第二连接部200对接后，液体连接管更靠近待维护电池，使得电解液可以方便地注入或排出待维护电池。具体地，注气管1011和排气管1012周向间隔地设置于筒状壳体101的第一高度上。注液管1013和排液管1014周向间隔地设置于筒状壳体101的第二高度上。对接部为分别与第一高度和第二高度对应且周向错开的第一通孔1021和第二通孔1022。使用时，通过操作旋转体102转动不同的角度，可以使第一通孔1021与注气管1011或排气管1012对齐，第二通孔1022处于密封状态；或者第二通孔1022与注液管1013或排液管1014对齐，第一通孔1021处于密封状态。

在上述实施方式中，注液管1013设置于注气管1011的正下方。排气管1012相对于注气管1011沿顺时针间隔第一夹角α₁设置，排液管1014相对于注液管1013沿逆时针间隔第二夹角α₂设置。第一通孔1021与第二通孔1022周向错开的角度为第三夹角α₃，其中，α₁＝α₂＝α₃。优选地，α₁＝α₂＝α₃＝90°。

使用之前，第一通孔1021和第二通孔1022均处于密闭位置。使用时，通过操作旋转体102转动，可以使第一通孔1021和第二通孔1022与注气管1011、排气管1012、注液管1013以及排液管1014之间实现四种不同的连通状态。具体地，在第一状态时，第二通孔1022与排液管1014对齐，第一通孔1021处于密封位置。通过操作旋转体102使其顺时针转动第二夹角α₂，可以使第二通孔1022转动到与进液管1013对齐的第二状态。通过继续操作旋转体102使其顺时针转动第一夹角α₃，可以使第一通孔1021转动到与注气管1011对齐的第三状态。通过继续操作旋转体102使其顺时针转动第三夹角α₁，可以使第一通孔1021转动到与排气管1012对齐的第四状态。最后，继续操作旋转体102使其顺时针转动，第一通孔1021和第二通孔1022均恢复至密闭位置。

如图9所示，为了显示连接装置的工作状态，筒状壳体101上形成有第一标记S，旋转体102上形成有与第一标记S对准以用于指示多个连接管处于打开或关闭状态的第二标记S’。

如图3、图5和图10所示，触发机构110包括操作杆111和与操作杆111抵接的中间传递机构112。中间传递机构112在受到操作杆111的按压下能够做升降运动以打开密闭腔B并触动阀芯202上下移动。旋转体102的上部设置有端盖，旋转体102的下部形成有能够与中间传递机构112配合以密封或打开密闭腔B的凸台。端盖的下表面、旋转体102的内表面以及凸台的上表面共同限定密闭腔B。端盖上形成有允许操作杆111穿过的中心孔。操作杆111的顶部形成有按压端面。中间传递机构112与操作杆111同轴设置且位于操作杆111的下方。中间传递机构112上形成有与凸台配合的密封部。使用时，通过按压操作杆111可以触动中间传递机构112向下运动，密封部随中间传递机构112向下运动与凸台分离以打开密闭腔B。同时，中间传递机构112的底端触动阀芯202上下移动。

为了保证操作杆111在不同的操作下能够对中间传递机构112施加不同的触动，操作杆111与外部结构通过螺纹配合的方式来调节中间传递机构112的升降，或者，操作杆111与中间传递机构112之间通过棘轮机构113来调节中间传递机构112的升降。具体地，在一种实施方式中，如图10所示，端盖中心孔的内表面上形成有第一螺纹，操作杆111的外表面上形成有能够与第一螺纹啮合的第二螺纹。顺时针旋转操作杆111时可以使操作杆111向下运动，逆时针旋转操作杆111时可以使操作杆111向上运动。在另一种实施方式中，如图3和5所示，棘轮机构113设置为能够根据操作杆111被按压的次数不同而使中间传递机构112保持在第一位置、第二位置或恢复至原始位置。上述棘轮机构113的工作原理与按压式圆珠笔中的棘轮组件的工作原理类似。

进一步地，触发机构110还包括套接在中间传递机构112上的第一弹性件114。第一弹性件114沿操作杆的轴向压缩设置并用于在外力去除后使中间传递机构112恢复至密封密闭腔B的原始位置。优选地，第一弹性件114为套在中间传递机构112上的环形弹簧。

如图11-图15所示，第二连接部200包括筒状阀体201、设置于筒状阀体201内的阀芯202和阀座203。阀座203上形成有用于注气或排气的气体通道2031和用于注液或排液的液体通道2032。阀芯202上形成有用于将气体通道2031与密闭腔B连通的第一阀孔2021和用于将液体通道2032与密闭腔B连通的第二阀孔2022。具体地，阀座203从底端固定套接在筒状阀体201的内部，阀芯202在筒状阀体201和阀座203的限定下，可上下移动地设置于阀座203的上方，且一端延伸到筒状阀体201的顶部。当第一连接部100与第二连接部200对接后，触发机构110的下端可以与阀芯202的顶部抵接。

在本发明的一个具体的实施例中，阀座203为固定套接于筒状阀体201内部的柱体，气体通道2031和液体通道2032的入口沿不同高度且周向间隔地形成在柱体的侧壁上。阀芯202为可移动地设置于阀座203上方的半封闭的管状结构，阀芯202包括用于与中间传递机构112抵接的受压端2020和用于与阀座203套接的连通端2020’。第一阀孔2021和第二阀孔2022为沿同一高度周向间隔地形成在连通端2020’侧壁上的通孔。具体地，第一阀孔2021和第二阀孔2022均为两个，且两两相对设置。在这种情况下，当受压端2020受到中间传递机构112的第一触动时，阀芯202能够移动到第一高度使第一阀孔2021与气体通道2031连通，连接装置处于第一连通状态。当受压端2020受到中间传递机构112的第二触动时，阀芯202能够移动到第二高度使第二阀孔2022与液体通道2032连通，连接装置处于第二连通状态。

此外，如图12-图15所示，第二连接部200还包括用于使阀芯202复位的第二弹性件204；第二弹性件204套接在阀座203上并压缩设置在阀座203与阀芯202之间。优选地，第二弹性件204为套在阀座203外周且上下限定在阀座203与阀芯202两者之间的环形弹簧。

本发明还提供了一种浆料电池系统，该浆料电池系统包括浆料电池、维护再生设备以及上述的连接装置，浆料电池的壳体上设置有第二连接部200，维护再生设备上设置有第一连接部100。具体地，如图16所示，浆料电池的壳体上形成有用于安装第二连接部200的阶梯孔301。环绕阶梯孔301形成有用于与筒状壳体101对接的环状凸台302。环状凸台302的外周面和筒状壳体101的内周面上形成有彼此配合的旋转卡接结构。当筒状壳体101与环状凸台302旋转对接后，触发机构110与阀芯202抵接。需要说明的是，该浆料电池可以为锂浆料电池也可以为其他任意材料体系的浆料电池，只要能够通过注气、排气、注液、排液等操作可以使电池得到维护再生即可。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。