一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的製作方法
2023-06-13 04:32:16
專利名稱：一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於鋰離子電池製造設備技術領域，尤其涉及一種在化成過程中用層疊的方式對電池主體平行施加足夠壓力的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備。
背景技術：
隨著社會的發展和人們環保意識的增強，行動裝置和儲能設備上越來越廣泛地用到了軟包裝鋰離子電池。在軟包裝鋰離子電池生產過程中，初次成型的電池需要在電極兩端通入適當的電流對電芯內部的活性物質進行激活，該過程就叫做化成。化成是電池生產過程中非常關鍵的工序，化成設備性能的好壞直接影響到電池的充放電性能、循環壽命、存儲性能及外觀等。現有常規的化成設備，在化成前需要用專用壓力夾具將電池夾緊後放置在常溫或高溫環境中靜置幾小時至數十小時，在化成過程中，只能對電池進行充電，而不能對電池主體平面平行施加足夠的壓力來使電池內部的多層極片緊緊貼在一起，這樣生產出來的電池表面不夠平整、電性能不佳，整個化成工序耗時多。目前已有廠商在研製開發帶有壓力功能的化成設備，例如申請號為CN201110051461. 8的中國發明專利申請使用橡膠彈簧對每個電池主體進行加壓，這種設計因為每層電池都需要一組加壓裝置，因此單機通道數不能做多，造成廠房空間利用率不高，且加壓面的平行度也不好控制。如何實現壓力型化成機單機有更多的通道數量，如何實現自動化作業，如何縮短化成工序的時間，這些都成為鋰離子電池自動化生產中的難點。有鑑於此，確有必要提供一種能夠實現更多通道數量的壓力化成、實現自動化作業和縮短化成工序的時間、提高電池品質的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，而提供一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，以達到在較小的廠房空間下，實現軟包裝鋰離子電池生產中的夾具整形和化成兩道工序整合到一臺設備中同時完成的目的，使得自動化生產容易實現，簡化生產工藝，大幅縮短電池生產周期，同時也提高電池品質。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其包括用於支撐電池夾具和提供恆溫環境的恆溫箱體，所述恆溫箱體內部設有多個對電池施加壓力和轉接極耳電路的電池夾具和提供充放電能量的電源控制系統。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，所述恆溫箱體具有雙層隔熱外壁，其內層有均勻分布的循環風道、恆溫控制系統和超溫保護系統。本發明中恆溫箱體、恆溫控制系統、超溫保護系統為化成提供室溫-150°C的恆溫環境，並為各部分部件的安裝提供支撐架，電池夾具採用層疊的方式將電池主體夾緊，並將每個電池極耳可靠延長至夾具邊緣，使其方便與電源控制系統進行電氣連接，電源控制系統根據上位機預設的充放電流程對電池進行充放電。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，電池夾具支撐架上設有與自動上下料設備對接的夾具進出導向槽。電池夾具可在夾具進出導向槽上滑動，方便夾具取出和送入設備，以實現電池上下夾具在設備外通過自動化設備作業。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，所述電池夾具自上而下包括壓力活動板鎖緊螺絲、用於施加壓力的頂部固定板、用於傳遞壓力的壓力活動板、用於均衡壓力的壓力緩衝板、用於安裝電池的多層疊放式加壓隔板和底部壓力承重板，所述電池夾具還包括與所述加壓隔板通過軟導線相連的電路引出匯總電極板。具體而言，本發明包含多個多層疊壓式夾具，每個夾具組成為頂部固定板、底部壓力承重板、導向柱組成固定的夾具框架，加壓隔板可由幾層到數十層組成， 相鄰的兩層加壓隔板間放置被測電池。放置電池時，加壓隔板需要用外設的機械將其分開一定距離，通過機械手將電池放入指定位置。待電池全部放好後，通過外力將壓力活動板定位螺絲向下旋入，壓力活動板產生往下的壓力，通過壓力緩衝彈簧和壓力緩衝板將該壓力均勻傳遞到每層加壓隔板和被測電池上，電池的壓緊力大小可以通過調節壓力活動板定位螺絲的扭力來實現。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，所述頂部固定板、壓力活動板、壓力緩衝板、加壓隔板和底部壓力承重板通過導向柱連接。壓力活動板、壓力緩衝板、加壓隔板都可沿著導向柱上下滑動，只用一套壓力機構即可實現多層加壓隔板同時加壓。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，所述壓力活動板和壓力緩衝板之間設有壓縮彈簧。壓縮彈簧的數量為多條，可以平均分配壓力。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，所述加壓隔板上設有電流輸送電極、電壓採樣電極、防止電池外電路短路和充電時過電流的保險管和線路引出端子排。加壓隔板為電池夾具的關鍵部件，將保護電路(保險管)，電流輸送以及電壓採集電路集成於該加壓隔板上，提高了設備空間利用率。上表面擺放電池和引出電極，下表面壓住下一層電池的極耳使其與轉換電極間接觸良好。電池通過專用設備定點平放在加壓隔板上，電池極耳與電流輸送電極和電壓採樣電極接觸，通過上一層加壓隔板下表面的彈性壓塊對電池極耳施加合適的壓力，使電池極耳與電流輸送電極和電壓採樣電極接觸良好，極耳處的彈性壓塊可以讓剛性的加壓隔板適用於各種厚度不同的電池。線路引出端子排通過保險管分別與電流輸送電極和電壓採樣電極進行電路上的連接，在線路中串聯保險管目的在於防止因過電流造成的電池過充或過放帶來的安全事故。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，所述加壓隔板的背面設有彈性壓塊。彈性壓塊的表面為絕緣層。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，所述電路引出匯總電極板上設有電極接觸面。作為本發明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備的一種改進，所述電源控制系統包括相對設立的程控電源控制板和探針板組件，所述程控電源控制板上設有金手指，所述探針板組件包括與所述金手指相對設置的金手指插槽和與所述電極接觸面相對設置的導電探針。當夾具送入設備後，利用電極和探針實現電路上的快速可靠連接，程控板組件上裝有電源控制的功率器件和程序控制器件，端頭配有金手指，程控板組件與探針板的電路連接就依靠金手指插入金手指插槽實現。相對於現有技術，本發明可以配備在自動化生產線上使用，安裝電池的夾具可以與自動上下料設備很好配合，實現整條化成生產線的自動化運行。而且本發明實現了在電池化成的同時還能對電池主體平面平行施加足夠壓力，將化成前的多道加壓整形工序和化成工序整合到一臺設備上完成，達到了在較小的廠房空間下，實現軟包裝鋰離子電池生產中的夾具整形和化成兩道工序整合到一臺設備中同時完成的目的，簡化了生產工藝，節約了人力，大幅縮短了電池生產周期，也節約了設備的投入，而且生產出來的電池充放電性能、循環壽命、存儲性能及外觀都有很大的提聞，提聞了電池品質。
下面結合說明書附圖和具體實施方式
，對本發明及其有益技術效果進行詳細說明，其中圖I是本發明的結構示意圖；圖2是本發明中電池夾具及電源控制系統的結構示意圖；圖3是本發明中加壓隔板的俯視結構圖；圖4是本發明中加壓隔板的仰視結構圖。
具體實施例方式下面結合實施例和說明書附圖，對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。如圖I和圖2所示，本發明一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其包括用於支撐電池夾具2和提供恆溫環境的恆溫箱體1，恆溫箱體I內部設有多個對電池25施加壓力和轉接極耳電路的電池夾具2和提供充放電能量的電源控制系統6。其中，恆溫箱體I具有雙層隔熱外壁，其內層有均勻分布的循環風道、恆溫控制系統3和超溫保護系統5。本發明中恆溫箱體I、恆溫控制系統3、超溫保護系統2為化成提供室溫_150°C的恆溫環境，並為各部分部件的安裝提供支撐架，電池夾具2採用層疊的方式將電池主體夾緊，並將每個電池極耳可靠延長至夾具邊緣，使其方便與電源控制系統6進行電氣連接，電源控制系統6根據上位機預設的充放電流程對電池進行充放電。電池夾具2的支撐架上設有與自動上下料設備對接的夾具進出導向槽4。電池夾具2可在夾具進出導向槽4上滑動，方便夾具取出和送入設備，以實現電池上下夾具在設備外通過自動化設備作業。如圖2所示，電池夾具2自上而下包括壓力活動板鎖緊螺絲211、用於施加壓力的頂部固定板21、用於傳遞壓力的壓力活動板23、用於均衡壓力的壓力緩衝板24、用於安裝電池25的多層疊放式加壓隔板26和底部壓力承重板27，電池夾具2還包括與加壓隔板26通過軟導線281相連的電路引出匯總電極板28。具體而言，本發明包含多個多層疊壓式夾具，每個夾具組成為頂部固定板21、底部壓力承重板27、導向柱22組成固定的夾具框架，加壓隔板26可由幾層到數十層組成，相鄰的兩層加壓隔板26間放置被測電池25。頂部固定板21、壓力活動板23、壓力緩衝板24、加壓隔板26和底部壓力承重板27通過導向柱22連接。壓力活動板23、壓力緩衝板24、加壓隔板26都可沿著導向柱22上下、滑動，只用一套壓力機構即可實現多層加壓隔板26同時加壓。壓力活動板23和壓力緩衝板24之間設有壓縮彈簧231。壓縮彈簧231的數量為多條，可以平均分配壓力。如圖3所示，加壓隔板26上設有電流輸送電極264、電壓採樣電極265、防止電池外電路短路和充電時過電流的保險管261和線路引出端子排262。加壓隔板26為電池夾具2的關鍵部件，將保護電路(保險管261)，電流輸送以及電壓採集電路集成於該加壓隔板26上，提聞了設備空間利用率。 如圖4所示，加壓隔板26的背面設有彈性壓塊，彈性壓塊266作用是壓緊電池25的極耳263，彈性壓塊266的表面有絕緣橡膠，內部有固定支架和彈簧，以適應不同厚度的電池。電路引出匯總電極板28上設有電極接觸面282。電源控制系統6包括相對設立的程控電源控制板65和探針板組件61，程控電源控制板65上設有金手指64，探針板組件61包括與金手指64相對設置的金手指插槽63和與電極接觸面282相對設置的導電探針62。當夾具送入設備後，利用電極接觸面282和導電探針62實現電路上的快速可靠連接，程控電源控制板65上裝有電源控制的功率器件和程序控制器件，端頭配有金手指64，程控電源控制板65與探針板組件61的電路連接就依靠金手指64插入金手指插槽63實現。實際使用時，先用外設的機械將加壓隔板26分開一定距離，通過機械手將電池25放入指定位置。待電池25全部放好後，通過外力將壓力活動板定位螺絲211向下旋入，壓力活動板23產生往下的壓力，通過壓力緩衝彈簧231和壓力緩衝板24將該壓力均勻傳遞到每層加壓隔板26和被測電池25上，電池25的壓緊力大小可以通過調節壓力活動板定位螺絲211的扭力來實現。然後採用自動上下料設備將組裝好的電池夾具2順著夾具進出導向槽4進入恆溫箱體I內。此時，加壓隔板26的上表面擺放電池25和引出電極，下表面壓住下一層電池25的極耳263使其與電流輸送電極264和電壓米樣電極265接觸,通過上一層加壓隔板26下表面的彈性壓塊266(如圖4所示)對電池25的極耳263施加合適的壓力，使電池極耳263與電流輸送電極264和電壓採樣電極265接觸良好，極耳263處的彈性壓塊266可以讓剛性的加壓隔板26適用於各種厚度不同的電池。線路引出端子排262通過保險管261分別與電流輸送電極264和電壓採樣電極265進行電路上的連接，在線路中串聯保險管261的目的在於防止因過電流造成的電池過充或過放帶來的安全事故。然後開啟恆溫箱體I、恆溫控制系統3和超溫保護系統2，三者的共同作用為化成提供室溫_150°C的恆溫環境，電源控制系統6根據上位機預設的充放電流程對電池進行充放電，進行加壓化成操作。加壓化成完成後，採用自動上下料設備將組裝好的電池夾具2順著夾具進出導向槽4取出即可。相對於現有技術，本發明可以配備在自動化生產線上使用，安裝電池的夾具可以與自動上下料設備很好配合，實現整條化成生產線的自動化運行。而且本發明實現了在電池化成的同時還能對電池主體平面平行施加足夠壓力，將化成前的多道加壓整形工序和化成工序整合到一臺設備上完成，達到了在較小的廠房空間下，實現軟包裝鋰離子電池生產中的夾具整形和化成兩道工序整合到一臺設備中同時完成的目的，簡化了生產工藝，節約了人力，大幅縮短了電池生產周期，也節約了設備的投入，而且生產出來的電池充放電性能、循環壽命、存儲性能及外觀都有很大的提聞，提聞了電池品質。根據上述說明書的揭示和教導，本發明所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式
，對本發明的一些修改和變更也應當落 入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。
權利要求
1.一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於其包括用於支撐電池夾具和提供恆溫環境的恆溫箱體，所述恆溫箱體內部設有多個對電池施加壓力和轉接極耳電路的電池夾具和提供充放電能量的電源控制系統。
2.根據權利要求I所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於所述恆溫箱體具有雙層隔熱外壁，其內層有均勻分布的循環風道、恆溫控制系統和超溫保護系統。
3.根據權利要求I所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於電池夾具支撐架上設有夾具進出導向槽。
4.根據權利要求I所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於所述電池夾具自上而下包括壓力活動板鎖緊螺絲、用於施加壓力的頂部固定板、用於傳遞壓力的壓力活動板、用於均衡壓力的壓力緩衝板、用於安裝電池的多層疊放式加壓隔板和底部壓力承重板，所述電池夾具還包括與所述加壓隔板通過軟導線相連的電路引出匯總電極板。
5.根據權利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於所述頂部固定板、壓力活動板、壓力緩衝板、加壓隔板和底部壓力承重板通過導向柱連接。
6.根據權利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於所述壓力活動板和壓力緩衝板之間設有壓縮彈簧。
7.根據權利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於所述加壓隔板上設有電流輸送電極、電壓採樣電極、防止電池外電路短路和充電時過電流的保險管和線路引出端子排。
8.根據權利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於所述加壓隔板的背面設有彈性壓塊。
9.根據權利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於所述電路弓I出匯總電極板上設有電極接觸面。
10.根據權利要求9所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其特徵在於所述電源控制系統包括相對設立的程控電源控制板和探針板組件，所述程控電源控制板上設有金手指，所述探針板組件包括與所述金手指相對設置的金手指插槽和與所述電極接觸面相對設置的導電探針。
全文摘要
本發明屬於鋰離子電池製造設備技術領域，尤其涉及一種在化成過程中用層疊的方式對電池主體平行施加足夠壓力的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設備，其包括用於支撐電池夾具和提供恆溫環境的恆溫箱體，所述恆溫箱體內部設有多個對電池施加壓力和轉接極耳電路的電池夾具和提供充放電能量的電源控制系統。相對於現有技術，本發明實現了在電池化成的同時還能對電池主體平面平行施加足夠壓力，將化成前的多道加壓整形工序和化成工序整合到一臺設備上完成，簡化了生產工藝，節約了人力，也節約了設備的投入，而且生產出來的電池充放電性能、循環壽命、存儲性能及外觀都有很大的提高。
文檔編號H01M10/058GK102637904SQ20121010879
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月16日 優先權日2012年4月16日
發明者萬仁俊, 伊軍林, 周家洪, 蔣永忠 申請人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司