一種動力鋰離子電池極耳折彎與合蓋一體設備及方法與流程
2023-11-10 16:54:07 1
本發明涉及一種動力鋰離子電池的設備，特別是涉及一種動力鋰離子電池極耳折彎與合蓋一體設備及同時進行折彎與合蓋的方法。
背景技術：
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鋰離子電池由於具有工作電壓高、比能量密度大、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應以及環境汙染小等優點，在通訊設備、移動電子設備、電動工具、電動玩具以及航空模型上得到迅速應用普及。近年來，動力型鋰離子電池逐步在大型儲能設施、電動自行車、電動摩託車甚至電動汽車上得以應用。現有鋰離子電池的製造方法中，電池的卷繞體一般是與集流體的一端焊接在一起，同時集流體的另一端與端蓋的端子焊接在一起，形成電池的正負極。其中，集流體一般為銅或者鋁金屬材料，金屬本身具有一定的應力，為了電池內部的緊密配合，電池內部卷繞體加上機構件總高度尺寸會略大於電池殼體的總高度值。在極耳折彎與合蓋工序中，需要克服集流體的應力及機構件之間裝配空間的問題。如果同時對電池的極耳進行手工折彎以及對端蓋與殼體進行合蓋（以下簡稱合蓋）時具有隨意性，易對集流體與電池卷繞體焊接部位造成拉扯，使焊接部位的焊點被撕裂，造成電池內部出現虛焊，造成其內阻偏大，影響電池的性能，甚至因為折彎、合蓋造成極耳與殼體接觸，造成電池內部短路，出現安全事故，且手工對極耳折彎並進行合蓋時的一次達成率很低。因此，研究一種動力鋰離子電池極耳的折彎與合蓋的設備及同時進行折彎與合蓋的方法，提高合蓋的精度和一次合蓋達成率，保證電池的電性能和安全性是非常必要的。
技術實現要素：
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本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種動力鋰離子電池極耳的折彎與合蓋設備及同時進行折彎與合蓋的方法，有效解決電池製程過程中對極耳折彎、合蓋時造成電池一致性不好、內部短路、一次達成率低的問題，提高了電池內部卷繞體與電池端蓋等機構件之間裝配的一致性，提高合蓋的精度和一次合蓋達成率。
為達到上述目的，本發明採用如下技術方案：一種動力鋰離子電池極耳折彎與合蓋一體設備，其特徵在於：包括電池固定夾具、電池固定夾具右側的極耳定位裝置、對稱在電池固定夾具兩端的極耳折彎裝置和對端蓋與殼體進行合蓋並壓緊裝置，並安裝於同一個工作平臺。
進一步的，所述電池固定夾具包括活動壓板和支撐塊，所述活動壓板與第一氣缸相連接，所述支撐塊為一個或者多個。
進一步的，所述極耳定位裝置包括長方體定位條和第二氣缸，所述長方體定位條和第二氣缸相連。
進一步的，所述極耳折彎裝置包括左端長方體折彎條、第三氣缸、左端梯形折彎塊、第四氣缸、右端長方體折彎條、第五氣缸、右端梯形折彎塊、第六氣缸，所述左端長方體折彎條與第三氣缸相連，且長方體折彎條的厚度為2mm-8mm，其端部是弧形，弧角為0-180°，所述左端梯形折彎塊與第四氣缸相連，且梯形折彎塊為中部鏤空，分為多個臺階，所述右端長方體折彎條與第五氣缸相連，且長方體折彎條的厚度為2mm-8mm，其端部是弧形，弧角為0-180°，所述右端梯形折彎塊與第六氣缸相連，且梯形折彎塊為中部鏤空，分為多個臺階。
進一步的，所述對端蓋與殼體進行合蓋並壓緊裝置包括左端下導向塊、第七氣缸、左端上導向塊、第八氣缸、左端壓緊塊、第九氣缸、右端下導向塊、第十氣缸、右端上導向塊、第十一氣缸、右端壓緊塊、第十二氣缸，所述左端下導向塊與第七氣缸相連，左端上導向塊與第八氣缸相連，且上、下導向塊為一個喇叭口形狀的半圓，其喇叭開口角度為0-90°，所述右端下導向塊與第十氣缸相連，右端上導向塊與第十一氣缸相連，且上下導向塊的特徵與左端上下導向塊相同，所述左端壓緊塊與第九氣缸相連，右端壓緊塊與第十二氣缸相連，且其同時對產品端蓋施加力進行合蓋，壓緊塊為中間鏤空的圓環狀。
進一步的，所述極耳折彎裝置的左端長方體折彎條與右端長方體折彎條是同步工作，所述極耳折彎裝置的左端梯形折彎塊與右端梯形折彎塊是同步工作，所述對端蓋與殼體進行合蓋並壓緊裝置的左端下導向塊、左端上導向塊、右端下導向塊、右端上導向塊是同步工作，所述對端蓋與殼體進行合蓋並壓緊裝置的左端壓緊塊與右端壓緊塊是同步工作的；所訴第二氣缸的活塞杆的初始狀態為伸出狀態，其它氣缸的活塞杆的初始狀態為收縮狀態。
本發明的另一個目的是提供一種極耳同時進行折彎與合蓋的方法，其特徵在於：
將未合蓋的產品放在下支撐塊上，並將產品的殼體一端與長方體定位條相接觸，第一氣缸的活塞杆伸出，上活動壓板固定住未合蓋的產品的殼體。第二氣缸活塞杆收縮，長方體定位條退出產品工作範圍。第三氣缸與第五氣缸的活塞杆同時伸出，長方體折彎條頂住產品集流體圓形端面與極耳。第四氣缸與第六氣缸的活塞杆同時伸出，梯形折彎塊對產品端蓋施力，在長方體折彎條和梯形折彎塊同時作用下對產品的極耳進行折彎。第三、四、五、六氣缸的活塞杆同時收縮。第七、八、十、十一氣缸的活塞杆同時伸出，上、下導向塊將產品的殼體固定，並為合蓋動作提供導向功能。第九、十二氣缸的活塞杆同時伸出，左、右壓緊塊同時對產品兩端的端蓋進行施力，將端蓋與殼體壓緊，並保壓1~20s。第九、十二氣缸的活塞杆同時收縮，完成合蓋動作。第一、七、八、十、十一氣缸的活塞杆同時收縮，取出產品。
本發明的有益之處在於：
1）實現了機械代替人工折彎極耳的工序，保證了折彎部位的一致性；
2）克服了金屬材料本身的應力特性，使得合蓋一次達成率提高到99.9%以上；
3）避免了人工折彎極耳併合蓋時，對電池內部機構件焊接部位造成損壞的風險。
附圖說明：
圖1為本發明圓柱動力鋰離子電池集流體的示意圖；
圖2為本發明圓柱動力鋰離子電池卷繞體與集流體焊接後的示意圖；
圖3為本發明需要進行極耳折彎與合蓋圓柱動力鋰離子電池的示意圖；
圖4為本發明合蓋時端蓋與殼體相對位置示意圖；
圖5為本發明圓柱動力鋰離子電池極耳折彎合蓋後的產品示意圖；
圖6為本發明圓柱動力鋰離子電池的極耳折彎與合蓋一體設備的側視圖及產品放置示意圖；
圖7為本發明圓柱動力鋰離子電池的極耳折彎與合蓋一體設備的附視圖及產品放置示意圖；
圖8為本發明圓柱動力鋰離子電池的極耳折彎與合蓋後的產品狀態示意圖；
圖9為本發明折彎時折彎條與產品的位置示意圖；
圖10為本發明折彎時折彎條與產品的局部放大位置示意圖；
圖11為本發明折彎時折彎條與折彎塊共同對產品作用的位置示意圖；
圖12為本發明折彎時折彎條與折彎塊共同對產品作用的局部放大位置示意圖；
圖13為本發明梯形折彎折彎塊的結構示意圖；
圖14為本發明導向塊的結構示意圖。
附圖標記：1、集流體，2、集流體的極耳（與端蓋端子相連的部位），3、端蓋，4、端子，5、焊點，6、卷繞體，7、集流體與卷繞體焊接部，8、殼體，9、支撐塊，10、活動壓板，11、第一氣缸，12、第八氣缸，13、左端上導向塊，14、第十一氣缸，15、右端上導向塊，16、第九氣缸，17、左端壓緊塊，18、第十二氣缸，19、右端壓緊塊，20、第二氣缸，21、長方體定位條，22、第三氣缸，23、左端長方體折彎條，24、第五氣缸，25、右端長方體折彎條，26、第四氣缸，27、左端梯形折彎塊，28、第六氣缸，29、右端梯形折彎塊，30、第七氣缸，31、左端下導向塊，32、第十氣缸，33、右端下導向塊。
具體實施方法
下面結合附圖及實施例對本發明進行進一步的說明。
如圖6、圖7、圖8所示，本發明包括電池固定夾具、電池固定夾具右側的極耳定位裝置、對稱在電池固定夾具兩端的極耳折彎裝置和對端蓋與殼體進行合蓋並壓緊裝置，並安裝於同一個工作平臺。
本發明所述電池固定夾具包括活動壓板10和支撐塊9，所述活動壓板10與第一氣缸11相連接，所述支撐塊9為一個或者多個。
本發明所述極耳定位裝置包括長方體定位條21和第二氣缸20，所述長方體定位條21和第二氣缸20相連；所述極耳折彎裝置包括左端長方體折彎條23、第三氣缸22、左端梯形折彎塊27、第四氣缸26、右端長方體折彎條25、第五氣缸24、右端梯形折彎塊29、第六氣缸28，所述左端長方體折彎條23與第三氣缸22相連，且長方體折彎條的厚度為2mm-8mm，其端部是弧形，弧角為0-180°，所述左端梯形折彎塊27與第四氣缸26相連，且梯形折彎塊為中部鏤空，分為多個臺階，所述右端長方體折彎條25與第五氣缸24相連，且長方體折彎條的厚度為2mm-8mm，其端部是弧形，弧角為0-180°，所述右端梯形折彎塊29與第六氣缸28相連，且梯形折彎塊為中部鏤空，分為多個臺階。
本發明所述對端蓋與殼體進行合蓋並壓緊裝置包括左端下導向塊31、第七氣缸30、左端上導向塊13、第八氣缸12、左端壓緊塊17、第九氣缸16、右端下導向塊33、第十氣缸32、右端上導向塊15、第十一氣缸14、右端壓緊塊19、第十二氣缸18，所述左端下導向塊31與第七氣缸30相連，左端上導向塊13與第八氣缸12相連，且上、下導向塊為一個喇叭口形狀的半圓，其喇叭開口角度為0-90°，所述右端下導向塊33與第十氣缸32相連，右端上導向塊15與第十一氣缸14相連，且右端上下導向塊的特徵與左端上下導向塊相同，所述左端壓緊塊17與第九氣缸16相連，右端壓緊塊19與第十二氣缸18相連，且其同時對產品端蓋施加力進行合蓋，壓緊塊17、19為中間鏤空的圓環狀。
本發明所述極耳折彎裝置的左端長方體折彎條23與右端長方體折彎條25是同步工作，所述極耳折彎裝置的左端梯形折彎塊27與右端梯形折彎塊29是同步工作，所述對端蓋與殼體進行合蓋並壓緊裝置的左端下導向塊31、左端上導向塊13、右端下導向塊33、右端上導向塊15是同步工作，所述對端蓋與殼體進行合蓋並壓緊裝置的左端壓緊塊17與右端壓緊塊19是同步工作的；所訴第二氣缸20的活塞杆的初始狀態為伸出狀態，其它氣缸的活塞杆的初始狀態為收縮狀態。
本發明的另一個目的是提供一種動力鋰離子電池極耳同時進行折彎與合蓋的方法，其特徵在於：
未合蓋的圓柱動力鋰離子電池如圖1、圖2、圖3所示其特徵是由卷繞體6、集流體1、端蓋3、殼體8組成，其中端蓋3與集流體1通過集流體的極耳2焊接在一起，卷繞體6與集流體1通過焊接部7連接在一起；集流體1為鋁或者銅的金屬件，具有一定的應力；如圖4所示，端蓋3與殼體8接觸部位分為兩段（端蓋的外圓是臺階式的，如圖4中3所示），其中一段的直徑與鋁管的外徑相同，另一段的直徑與鋁管的內徑相同，在合蓋時為了減少電池內部的機構件損壞情況的發生，需保證端蓋3與殼體8同心裝配。
如圖6、圖7所示，將如圖1所示未合蓋的圓柱動力鋰離子電池放在下支撐塊上，並將殼體8的一端與長方體定位條21相接觸，第一氣缸11的活塞杆伸出；上活動壓板10固定住未合蓋的產品的殼體8；如圖9、圖10所示，第二氣缸20的活塞杆收縮，長方體定位條21退出產品工作範圍；第三氣缸22與第五氣缸24的活塞杆同時伸出，長方體折彎條23、25同時頂住產品集流體的圓形端面與集流體的極耳2；如圖11、12所示，第四氣缸26與第六氣缸28的活塞杆同時伸出，梯形折彎塊27、29同時對電池的端蓋3施力，在長方體折彎條23、25和梯形折彎塊27、29同時作用下對集流體的極耳2進行折彎；第三、四、五、六氣缸22、26、24、28的活塞杆同時收縮；第七、八、十、十一氣缸30、12、32、14的活塞杆同時伸出，上、下導向塊31、13、33、15將產品的殼體8固定，並為合蓋動作提供導向功能；第九、十二16、18氣缸的活塞杆同時伸出，左、右壓緊塊17、19同時對電池兩端的端蓋3進行施力，將端蓋3與殼體8壓緊，並保壓1~20s；如圖8所示，第九、十二氣缸16、18的活塞杆同時收縮，完成合蓋動作；第一、七、八、十、十一氣缸11、30、12、32、14的活塞杆同時收縮，取出如圖5所示產品。
以上所述是本發明的優選實施方式，不能以此來限定本發明之權利範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，對本發明的技術方案進行修改或 者等同替換，都不脫離本發明的保護範圍。