專利名稱：一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在化成過程中用層疊的方式對(duì)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(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，移動(dòng)設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)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(chǎn)過程中，初次成型的電池需要在電極兩端通入適當(dāng)?shù)碾娏鲗?duì)電芯內(nèi)部的活性物質(zhì)進(jìn)行激活，該過程就叫做化成?；墒请姵厣a(chǎn)過程中非常關(guān)鍵的工序，化成設(shè)備性能的好壞直接影響到電池的充放電性能、循環(huán)壽命、存儲(chǔ)性能及外觀等?，F(xiàn)有常規(guī)的化成設(shè)備，在化成前需要用專用壓力夾具將電池夾緊后放置在常溫或高溫環(huán)境中靜置幾小時(shí)至數(shù)十小時(shí)，在化成過程中，只能對(duì)電池進(jìn)行充電，而不能對(duì)電池主體平面平行施加足夠的壓力來使電池內(nèi)部的多層極片緊緊貼在一起，這樣生產(chǎn)出來的電池表面不夠平整、電性能不佳，整個(gè)化成工序耗時(shí)多。目前已有廠商在研制開發(fā)帶有壓力功能的化成設(shè)備，例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110051461. 8的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)使用橡膠彈簧對(duì)每個(gè)電池主體進(jìn)行加壓，這種設(shè)計(jì)因?yàn)槊繉与姵囟夹枰唤M加壓裝置，因此單機(jī)通道數(shù)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(shí)現(xiàn)壓力型化成機(jī)單機(jī)有更多的通道數(shù)量，如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，如何縮短化成工序的時(shí)間，這些都成為鋰離子電池自動(dòng)化生產(chǎn)中的難點(diǎn)。有鑒于此，確有必要提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)更多通道數(shù)量的壓力化成、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)和縮短化成工序的時(shí)間、提高電池品質(zhì)的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，以達(dá)到在較小的廠房空間下，實(shí)現(xiàn)軟包裝鋰離子電池生產(chǎn)中的夾具整形和化成兩道工序整合到一臺(tái)設(shè)備中同時(shí)完成的目的，使得自動(dòng)化生產(chǎn)容易實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，大幅縮短電池生產(chǎn)周期，同時(shí)也提高電池品質(zhì)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其包括用于支撐電池夾具和提供恒溫環(huán)境的恒溫箱體，所述恒溫箱體內(nèi)部設(shè)有多個(gè)對(duì)電池施加壓力和轉(zhuǎn)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(tǒng)。作為本發(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，所述恒溫箱體具有雙層隔熱外壁，其內(nèi)層有均勻分布的循環(huán)風(fēng)道、恒溫控制系統(tǒng)和超溫保護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明中恒溫箱體、恒溫控制系統(tǒng)、超溫保護(hù)系統(tǒng)為化成提供室溫-150°C的恒溫環(huán)境，并為各部分部件的安裝提供支撐架，電池夾具采用層疊的方式將電池主體夾緊，并將每個(gè)電池極耳可靠延長(zhǎng)至夾具邊緣，使其方便與電源控制系統(tǒng)進(jìn)行電氣連接，電源控制系統(tǒng)根據(jù)上位機(jī)預(yù)設(shè)的充放電流程對(duì)電池進(jìn)行充放電。作為本發(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，電池夾具支撐架上設(shè)有與自動(dòng)上下料設(shè)備對(duì)接的夾具進(jìn)出導(dǎo)向槽。電池夾具可在夾具進(jìn)出導(dǎo)向槽上滑動(dòng)，方便夾具取出和送入設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)電池上下夾具在設(shè)備外通過自動(dòng)化設(shè)備作業(yè)。作為本發(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，所述電池夾具自上而下包括壓力活動(dòng)板鎖緊螺絲、用于施加壓力的頂部固定板、用于傳遞壓力的壓力活動(dòng)板、用于均衡壓力的壓力緩沖板、用于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(dǎo)線相連的電路引出匯總電極板。具體而言，本發(fā)明包含多個(gè)多層疊壓式夾具，每個(gè)夾具組成為頂部固定板、底部壓力承重板、導(dǎo)向柱組成固定的夾具框架，加壓隔板可由幾層到數(shù)十層組成， 相鄰的兩層加壓隔板間放置被測(cè)電池。放置電池時(shí)，加壓隔板需要用外設(shè)的機(jī)械將其分開一定距離，通過機(jī)械手將電池放入指定位置。待電池全部放好后，通過外力將壓力活動(dòng)板定位螺絲向下旋入，壓力活動(dòng)板產(chǎn)生往下的壓力，通過壓力緩沖彈簧和壓力緩沖板將該壓力均勻傳遞到每層加壓隔板和被測(cè)電池上，電池的壓緊力大小可以通過調(diào)節(jié)壓力活動(dòng)板定位螺絲的扭力來實(shí)現(xiàn)。作為本發(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，所述頂部固定板、壓力活動(dòng)板、壓力緩沖板、加壓隔板和底部壓力承重板通過導(dǎo)向柱連接。壓力活動(dòng)板、壓力緩沖板、加壓隔板都可沿著導(dǎo)向柱上下滑動(dòng)，只用一套壓力機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)多層加壓隔板同時(shí)加壓。作為本發(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，所述壓力活動(dòng)板和壓力緩沖板之間設(shè)有壓縮彈簧。壓縮彈簧的數(shù)量為多條，可以平均分配壓力。作為本發(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，所述加壓隔板上設(shè)有電流輸送電極、電壓采樣電極、防止電池外電路短路和充電時(shí)過電流的保險(xiǎn)管和線路引出端子排。加壓隔板為電池夾具的關(guān)鍵部件，將保護(hù)電路(保險(xiǎn)管)，電流輸送以及電壓采集電路集成于該加壓隔板上，提高了設(shè)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(zhuǎn)換電極間接觸良好。電池通過專用設(shè)備定點(diǎn)平放在加壓隔板上，電池極耳與電流輸送電極和電壓采樣電極接觸，通過上一層加壓隔板下表面的彈性壓塊對(duì)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采樣電極接觸良好，極耳處的彈性壓塊可以讓剛性的加壓隔板適用于各種厚度不同的電池。線路引出端子排通過保險(xiǎn)管分別與電流輸送電極和電壓采樣電極進(jìn)行電路上的連接，在線路中串聯(lián)保險(xiǎn)管目的在于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(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，所述加壓隔板的背面設(shè)有彈性壓塊。彈性壓塊的表面為絕緣層。作為本發(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，所述電路引出匯總電極板上設(shè)有電極接觸面。作為本發(fā)明加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備的一種改進(jìn)，所述電源控制系統(tǒng)包括相對(duì)設(shè)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(shè)有金手指，所述探針板組件包括與所述金手指相對(duì)設(shè)置的金手指插槽和與所述電極接觸面相對(duì)設(shè)置的導(dǎo)電探針。當(dāng)夾具送入設(shè)備后，利用電極和探針實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以配備在自動(dòng)化生產(chǎn)線上使用，安裝電池的夾具可以與自動(dòng)上下料設(shè)備很好配合，實(shí)現(xiàn)整條化成生產(chǎn)線的自動(dòng)化運(yùn)行。而且本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在電池化成的同時(shí)還能對(duì)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(tái)設(shè)備上完成，達(dá)到了在較小的廠房空間下，實(shí)現(xiàn)軟包裝鋰離子電池生產(chǎn)中的夾具整形和化成兩道工序整合到一臺(tái)設(shè)備中同時(shí)完成的目的，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了人力，大幅縮短了電池生產(chǎn)周期，也節(jié)約了設(shè)備的投入，而且生產(chǎn)出來的電池充放電性能、循環(huán)壽命、存儲(chǔ)性能及外觀都有很大的提聞，提聞了電池品質(zhì)。


下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說明，其中圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中電池夾具及電源控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中加壓隔板的俯視結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明中加壓隔板的仰視結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖I和圖2所示，本發(fā)明一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其包括用于支撐電池夾具2和提供恒溫環(huán)境的恒溫箱體1，恒溫箱體I內(nèi)部設(shè)有多個(gè)對(duì)電池25施加壓力和轉(zhuǎn)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(tǒng)6。其中，恒溫箱體I具有雙層隔熱外壁，其內(nèi)層有均勻分布的循環(huán)風(fēng)道、恒溫控制系統(tǒng)3和超溫保護(hù)系統(tǒng)5。本發(fā)明中恒溫箱體I、恒溫控制系統(tǒng)3、超溫保護(hù)系統(tǒng)2為化成提供室溫_150°C的恒溫環(huán)境，并為各部分部件的安裝提供支撐架，電池夾具2采用層疊的方式將電池主體夾緊，并將每個(gè)電池極耳可靠延長(zhǎng)至夾具邊緣，使其方便與電源控制系統(tǒng)6進(jìn)行電氣連接，電源控制系統(tǒng)6根據(jù)上位機(jī)預(yù)設(shè)的充放電流程對(duì)電池進(jìn)行充放電。電池夾具2的支撐架上設(shè)有與自動(dòng)上下料設(shè)備對(duì)接的夾具進(jìn)出導(dǎo)向槽4。電池夾具2可在夾具進(jìn)出導(dǎo)向槽4上滑動(dòng)，方便夾具取出和送入設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)電池上下夾具在設(shè)備外通過自動(dòng)化設(shè)備作業(yè)。如圖2所示，電池夾具2自上而下包括壓力活動(dòng)板鎖緊螺絲211、用于施加壓力的頂部固定板21、用于傳遞壓力的壓力活動(dòng)板23、用于均衡壓力的壓力緩沖板24、用于安裝電池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(dǎo)線281相連的電路引出匯總電極板28。具體而言，本發(fā)明包含多個(gè)多層疊壓式夾具，每個(gè)夾具組成為頂部固定板21、底部壓力承重板27、導(dǎo)向柱22組成固定的夾具框架，加壓隔板26可由幾層到數(shù)十層組成，相鄰的兩層加壓隔板26間放置被測(cè)電池25。頂部固定板21、壓力活動(dòng)板23、壓力緩沖板24、加壓隔板26和底部壓力承重板27通過導(dǎo)向柱22連接。壓力活動(dòng)板23、壓力緩沖板24、加壓隔板26都可沿著導(dǎo)向柱22上下、滑動(dòng)，只用一套壓力機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)多層加壓隔板26同時(shí)加壓。壓力活動(dòng)板23和壓力緩沖板24之間設(shè)有壓縮彈簧231。壓縮彈簧231的數(shù)量為多條，可以平均分配壓力。如圖3所示，加壓隔板26上設(shè)有電流輸送電極264、電壓采樣電極265、防止電池外電路短路和充電時(shí)過電流的保險(xiǎn)管261和線路引出端子排262。加壓隔板26為電池夾具2的關(guān)鍵部件，將保護(hù)電路(保險(xiǎn)管261)，電流輸送以及電壓采集電路集成于該加壓隔板26上，提聞了設(shè)備空間利用率。 如圖4所示，加壓隔板26的背面設(shè)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(nèi)部有固定支架和彈簧，以適應(yīng)不同厚度的電池。電路引出匯總電極板28上設(shè)有電極接觸面282。電源控制系統(tǒng)6包括相對(duì)設(shè)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(shè)有金手指64，探針板組件61包括與金手指64相對(duì)設(shè)置的金手指插槽63和與電極接觸面282相對(duì)設(shè)置的導(dǎo)電探針62。當(dāng)夾具送入設(shè)備后，利用電極接觸面282和導(dǎo)電探針62實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)。實(shí)際使用時(shí)，先用外設(shè)的機(jī)械將加壓隔板26分開一定距離，通過機(jī)械手將電池25放入指定位置。待電池25全部放好后，通過外力將壓力活動(dòng)板定位螺絲211向下旋入，壓力活動(dòng)板23產(chǎn)生往下的壓力，通過壓力緩沖彈簧231和壓力緩沖板24將該壓力均勻傳遞到每層加壓隔板26和被測(cè)電池25上，電池25的壓緊力大小可以通過調(diào)節(jié)壓力活動(dòng)板定位螺絲211的扭力來實(shí)現(xiàn)。然后采用自動(dòng)上下料設(shè)備將組裝好的電池夾具2順著夾具進(jìn)出導(dǎo)向槽4進(jìn)入恒溫箱體I內(nèi)。此時(shí)，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(duì)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和電壓采樣電極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適用于各種厚度不同的電池。線路引出端子排262通過保險(xiǎn)管261分別與電流輸送電極264和電壓采樣電極265進(jìn)行電路上的連接，在線路中串聯(lián)保險(xiǎn)管261的目的在于防止因過電流造成的電池過充或過放帶來的安全事故。然后開啟恒溫箱體I、恒溫控制系統(tǒng)3和超溫保護(hù)系統(tǒng)2，三者的共同作用為化成提供室溫_150°C的恒溫環(huán)境，電源控制系統(tǒng)6根據(jù)上位機(jī)預(yù)設(shè)的充放電流程對(duì)電池進(jìn)行充放電，進(jìn)行加壓化成操作。加壓化成完成后，采用自動(dòng)上下料設(shè)備將組裝好的電池夾具2順著夾具進(jìn)出導(dǎo)向槽4取出即可。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以配備在自動(dòng)化生產(chǎn)線上使用，安裝電池的夾具可以與自動(dòng)上下料設(shè)備很好配合，實(shí)現(xiàn)整條化成生產(chǎn)線的自動(dòng)化運(yùn)行。而且本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在電池化成的同時(shí)還能對(duì)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(tái)設(shè)備上完成，達(dá)到了在較小的廠房空間下，實(shí)現(xiàn)軟包裝鋰離子電池生產(chǎn)中的夾具整形和化成兩道工序整合到一臺(tái)設(shè)備中同時(shí)完成的目的，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了人力，大幅縮短了電池生產(chǎn)周期，也節(jié)約了設(shè)備的投入，而且生產(chǎn)出來的電池充放電性能、循環(huán)壽命、存儲(chǔ)性能及外觀都有很大的提聞，提聞了電池品質(zhì)。根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落 入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于其包括用于支撐電池夾具和提供恒溫環(huán)境的恒溫箱體，所述恒溫箱體內(nèi)部設(shè)有多個(gè)對(duì)電池施加壓力和轉(zhuǎn)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(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于所述恒溫箱體具有雙層隔熱外壁，其內(nèi)層有均勻分布的循環(huán)風(fēng)道、恒溫控制系統(tǒng)和超溫保護(hù)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于電池夾具支撐架上設(shè)有夾具進(jìn)出導(dǎo)向槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于所述電池夾具自上而下包括壓力活動(dòng)板鎖緊螺絲、用于施加壓力的頂部固定板、用于傳遞壓力的壓力活動(dòng)板、用于均衡壓力的壓力緩沖板、用于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(dǎo)線相連的電路引出匯總電極板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于所述頂部固定板、壓力活動(dòng)板、壓力緩沖板、加壓隔板和底部壓力承重板通過導(dǎo)向柱連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于所述壓力活動(dòng)板和壓力緩沖板之間設(shè)有壓縮彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于所述加壓隔板上設(shè)有電流輸送電極、電壓采樣電極、防止電池外電路短路和充電時(shí)過電流的保險(xiǎn)管和線路引出端子排。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于所述加壓隔板的背面設(shè)有彈性壓塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于所述電路弓I出匯總電極板上設(shè)有電極接觸面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的加壓型軟包裝鋰離子電池化成設(shè)備，其特征在于所述電源控制系統(tǒng)包括相對(duì)設(shè)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(shè)有金手指，所述探針板組件包括與所述金手指相對(duì)設(shè)置的金手指插槽和與所述電極接觸面相對(duì)設(shè)置的導(dǎo)電探針。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋰離子電池制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在化成過程中用層疊的方式對(duì)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(shè)備，其包括用于支撐電池夾具和提供恒溫環(huán)境的恒溫箱體，所述恒溫箱體內(nèi)部設(shè)有多個(gè)對(duì)電池施加壓力和轉(zhuǎn)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(tǒng)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在電池化成的同時(shí)還能對(duì)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(tái)設(shè)備上完成，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了人力，也節(jié)約了設(shè)備的投入，而且生產(chǎn)出來的電池充放電性能、循環(huán)壽命、存儲(chǔ)性能及外觀都有很大的提高。
文檔編號(hào)H01M10/058GK102637904SQ20121010879
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者萬仁俊, 伊軍林, 周家洪, 蔣永忠 申請(qǐng)人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司