锂电池电芯自动预烘烤系统的制作方法

本发明涉及锂电池加工设备技术领域，特别涉及一种锂电池电芯自动预烘烤系统，可同步应用于类似电芯产品个体或产品个体配合工夹具、模具进行预热、烘烤过程的其它应用领域。

背景技术：

锂离子电池由于具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，在小型数码电子产品中获得广泛就用，在电动汽车、航空航天等领域也具有广阔的应用前景。然而，随锂离子电池行业快速发展，锂离子电池价格、性能、产品交期控制竞争激烈，低成本、高性价比电池成为当今锂离子电池行业竞争的风向标。为了使得锂电池产品更加具有竞争力，需要对锂电池加工生产设备和工艺进行不断地革新，从而生产高性价比的锂电池产品。

锂离子二次充电电池一般包括电芯和保护电路板；充电电池去除保护电路板就是电芯，电芯是充电电池中的蓄电部分，电芯的质量直接决定了充电电池的质量。电芯分为铝壳电芯、软包电芯(又称“聚合物电芯”、“JR”电芯)、圆柱电芯三种。通常手机电池采用的为铝壳电芯，蓝牙等数码产品多采用软包电芯，笔记本电脑的电池采用圆柱电芯的串并联组合。

采用聚合物电芯的锂电池是聚合物锂离子电池，聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，与液态电解质锂电池工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用液态电解质，聚合物锂离子电池则以固态聚合物电解质来代替。聚合物锂离子电池外面包装主要是铝塑膜，由于中间的锂物质为糊状，所以形状可以任意定制。聚合物锂离子电池可分为三类：(1)固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。(2)凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。(3)聚合物正极材料的锂离子电池。采用导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。

聚合物电芯软包锂离子电池在注液烘烤前需去除电芯内的水汽，通过常规的腔体式真空烤箱烘烤，不同的电芯烘烤时间需要24-48小时，同时需要不断的加热、抽真空、充入氮气或干燥气体等多个操作循环，要达到锂电池电芯的干燥效果，需要耗费大量的时间和能源损耗。而且，现有的真空烤箱一般采用人工上料，或者采用专用夹具，先将电芯放置在专用夹具内，然后再送入真空烤箱进行烘烤，这样费时费力，自动化程度低，生产效率不高，产品质量不稳定。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池电芯自动预烘烤系统，能够实现电芯的自动上料和下料，从而自动化地实现电芯预烘烤固化工艺。

为了解决上述技术问题，具体地，本发明的技术方案如下：

一种锂电池电芯自动预烘烤系统，包括上料机械手模组、预烘烤炉模组以及下料机械手模组，所述上料机械手模组和所述下料机械手模组分别设置在所述预烘烤炉模组的两端，对应所述上料机械手模组的下方设置有来料线组件，对应所述下料机械手模组的下方设置有放料台组件；所述上料机械手模组和所述预烘烤炉模组之间、所述预烘烤炉模组和所述下料机械手模组之间还分别设置有传送机构支座，传送组件设置在所述传送机构支座之间，所述传送组件穿设所述预烘烤炉模组；上料机械手模组将电芯放置到传送组件上，所述传送组件将电芯从一端送入到所述预烘烤炉模组的均压室，所述均压室内设置有烘干组件，电芯在均压室完成预热烘烤，所述下料机械手模组从所述预烘烤炉模组另一端取出预热烘烤完成的电芯放置到放料台组件。使用时，上料机械手模组、预烘烤炉模组以及下料机械手模组循环不断地工作，实现电芯的自动预烘烤工序。

进一步的，所述预烘烤炉模组包括至少一个预烘烤炉，多个所述预烘烤炉连续排列设置，所述均压室相互连通，所述传送组件设置在相互连通的所述均压室内；所述预烘烤炉从上到下设置有至少一个均压室，对应每一组均压室设置有所述传送组件。

进一步的，所述传送组件是链传送组件、带传送组件、滚轮传送组件或者滑轨传动组件的任意一种；所述烘干组件是热风循环加热组件、红外加热组件、微波加热组件、高频电磁加热组件或者高温导热介质加热组件的任意一种。

进一步的，所述来料线组件上设置有来料传送带，所述来料传送带上设置有电芯托盘，电芯放置在所述电芯托盘内；所述放料台组件上也设置有出料传送带，所述出料传送带上设置有电芯托盘，下料机械手模组将预烘烤后的电芯放置到所述电芯托盘内。

进一步的，所述上料机械手模组包括上料Z轴组件、上料Y轴组件以及上料支撑框架，一组上料Z轴组件设置在上料平台两端，所述上料Z轴组件包括驱动电机和滚珠丝杆副，带动所述上料Y轴组件沿Z轴方向移动；所述上料Y轴组件包括驱动电机和直线导轨副，带动所述上料支撑框架沿着Y轴方向移动；所述上料支撑框架的下端均匀设置有多个气动夹爪，所述气动夹爪与来料线组件上的电芯托盘一一对应。

进一步的，所述下料机械手模组包括下料Z轴组件、下料Y轴组件以及下料支撑框架，一组下料Z轴组件设置在下料平台两端，所述下料Z轴组件包括驱动电机和滚珠丝杆副，带动所述下料Y轴组件沿Z轴方向移动；所述下料Y轴组件包括驱动电机和直线导轨副，带动所述下料支撑框架沿着Y轴方向移动；所述下料支撑框架的下端均匀设置有多个气动夹爪，所述气动夹爪与放料台组件上的电芯托盘一一对应。

进一步的，所述预烘烤炉包括炉体框架以及设置在炉体框架两侧的检修门，所述炉体框架内设置所述均压室，每一个所述均压室的一侧的炉体框架上设置有热风循环风机，对应所述热风循环风机出风口设置有多个发热管，均压室内所述传送组件上侧设置有过滤器和导流板，所述传送组件下侧设置有回风板，在所述均压室内形成热风循环。

进一步的，所述传送机构支座上设置有传送链驱动电机和链轮，所述传送链驱动电机通过一传动轴带动链轮转动，与所述气动夹爪一一对应的多条传送链安装在所述链轮上，所述预烘烤的炉体框架上对应所述传送链设置有链条托轨，所述传送链上设置有电芯限位座，所述电芯限位座由若干限位顶针组成。

进一步的，所述热风循环风机与一进风口连通，所述均压室与设置在所述炉体框架上端的强力排风机连通；所述传送组件进出所述炉体框架的上侧分别设置有废气罩，所述废气罩与一废气排风机连通。

进一步的，所述上料机械手模组和所述来料线组件被一上料防护罩所罩设，所述下料机械手模组和所述放料台组件被一下料防护罩所罩设，所述上料防护罩的一侧设置有电控板，所述电控板与所述上料机械手模组、所述预烘烤模组和所述下料机械手模组电性连接。

采用上述技术方案，由于采用机械手进行自动上下料，而且通过多个预烘烤炉来实现了热风循环烘烤，从而实现了电芯的自动化预烘烤固化。该自动预烘烤系统不仅可应用于电芯的预热、烘烤，还可应用于食品加工、工业零部件加工、轻工业产品加工等此类以产品个体或产品个体配合工夹具、模具进行预热、烘烤的过程。

附图说明

图1为本发明的锂电池电芯自动预烘烤系统三维结构图；

图2为本发明的锂电池电芯自动预烘烤系统部分省略三维结构图；

图3为本发明的预烘烤炉剖视结构图；

图4为图2中的锂电池电芯自动预烘烤系统侧视结构图；

图5为本发明的锂电池电芯自动预烘烤系统工作流程图；

图中，10-来料线组件，20-上料机械手模组，30-预烘烤炉模组，40下料机械手模组，50-放料台组件，60-电控板，70-电芯；

11-来料传送带，12-电芯托盘；21-上料防护罩，22-上料Z轴组件，23-上料Y轴组件，24-上料支撑框架，25-气动夹爪，26-传送机构支座，27-传送组件，28-电芯限位座；

31-炉体框架，32-检修门，33-废气罩，34-强力排风机，35-链条托轨，36-均压室，37-过滤器，38-导流板，39-回风板，310-热风循环风机，311-发热管；

41-下料防护罩，42-下料Z轴组件，43-下料Y轴组件，44-下料支撑框架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、2所示，一种锂电池电芯自动预烘烤系统，包括上料机械手模组20、预烘烤炉模组30以及下料机械手模组40，所述上料机械手模组20和所述下料机械手模组40分别设置在所述预烘烤炉模组30的两端，对应所述上料机械手模组20的下方设置有来料线组件10，对应所述下料机械手模组40的下方设置有放料台组件50；所述上料机械手模组20和所述预烘烤炉模组30之间、所述预烘烤炉模组30和所述下料机械手模组40之间还分别设置有传送机构支座26，传送组件27设置在所述传送机构支座26之间，所述传送组件27穿设所述预烘烤炉模组30；上料机械手模组20将电芯放置到传送组件27上，所述传送组件27将电芯70从一端送入到所述预烘烤炉模组30的均压室36，所述均压室36内设置有烘干组件，电芯70在均压室36完成预热烘烤，所述下料机械手模组40从所述预烘烤炉模组30另一端取出预热烘烤完成的电芯70放置到放料台组件50。使用时，上料机械手模组20、预烘烤炉模组30以及下料机械手模组40循环不断地工作，实现电芯70的自动预烘烤工序。

其中，所述预烘烤炉模组30包括至少一个预烘烤炉，多个所述预烘烤炉连续排列设置，所述均压室36相互连通，所述传送组件27设置在相互连通的所述均压室36内；所述预烘烤炉从上到下设置有至少一个均压室36，对应每一组均压室36设置有所述传送组件27。

其中，所述传送组件27是链传送组件、带传送组件、滚轮传送组件或者滑轨传动组件的任意一种；所述烘干组件是热风循环加热组件、红外加热组件、微波加热组件、高频电磁加热组件或者高温导热介质加热组件的任意一种。

优选地，所述来料线组件10上设置有来料传送带11，所述来料传送带11上设置有电芯托盘12，电芯70放置在所述电芯托盘12内；所述放料台组件50上也设置有出料传送带，所述出料传送带上设置有电芯托盘，下料机械手模组40将预烘烤后的电芯70放置到所述电芯托盘内。

优选地，所述上料机械手模组20包括上料Z轴组件22、上料Y轴组件23以及上料支撑框架24，一组上料Z轴组件22设置在上料平台两端，所述上料Z轴组件22包括驱动电机和滚珠丝杆副，带动所述上料Y轴组件23沿Z轴方向移动；所述上料Y轴组件23包括驱动电机和直线导轨副，带动所述上料支撑框架24沿着Y轴方向移动；所述上料支撑框架23的下端均匀设置有多个气动夹爪25，所述气动夹爪25与来料线组件10上的电芯托盘12一一对应。

优选地，所述下料机械手模组40包括下料Z轴组件42、下料Y轴组件43以及下料支撑框架44，一组下料Z轴组件42设置在下料平台两端，所述下料Z轴组件42包括驱动电机和滚珠丝杆副，带动所述下料Y轴组件43沿Z轴方向移动；所述下料Y轴组件43包括驱动电机和直线导轨副，带动所述下料支撑框架44沿着Y轴方向移动；所述下料支撑框架44的下端均匀设置有多个气动夹爪，所述气动夹爪与放料台组件50上的电芯托盘一一对应。

如图3、4所示，所述预烘烤炉包括炉体框架31以及设置在炉体框架31两侧的检修门32，所述炉体框架31内设置所述均压室36，每一个所述均压室36的一侧的炉体框架31上设置有热风循环风机310，对应所述热风循环风机310出风口设置有多个发热管311，均压室36内所述传送组件27上侧设置有过滤器37和导流板38，所述传送组件27下侧设置有回风板39，在所述均压室36内形成热风循环。

其中，所述传送机构支座26上设置有传送链驱动电机和链轮，所述传送链驱动电机通过一传动轴带动链轮转动，与所述气动夹爪12一一对应的多条传送链安装在所述链轮上，所述预烘烤的炉体框架31上对应所述传送链设置有链条托轨35，所述传送链上设置有电芯限位座28，所述电芯限位座28由若干限位顶针组成。

其中，所述热风循环风机310与一进风口连通，所述均压室36与设置在所述炉体框架31上端的强力排风机34连通；所述传送组件27进出所述炉体框架31的上侧分别设置有废气罩33，所述废气罩33与一废气排风机连通。

其中，所述上料机械手模组20和所述来料线组件10被一上料防护罩21所罩设，所述下料机械手模组40和所述放料台组件50被一下料防护罩所罩41设，所述上料防护罩21的一侧设置有电控板60，所述电控板60与所述上料机械手模组20、所述预烘烤模组30和所述下料机械手模组40电性连接。

参考附图5，当气动夹爪设置为8个，设置2个预烘烤炉，每一个烘烤炉设置两组均压室，形成上下两层传送链组件，上料机械手自动夹取电芯来料线上的8列有规则物料，夹取完成后，上料Z轴组件将物料升至上层预烤炉工作高度后，上料Y轴组件行进至放料位，气动夹爪工作将8列物料放于上层传送链组件上，上层传送链组件随即行进1个步距，此时上料Y轴机械手回至原点取料位，上料Z轴机械手下降夹取来料线物料，夹取完成，随后上料Y轴机械手行进至下层传送链组件放料位，气动夹爪工作将8列物料放于下层传送链组件上，下层传送链组件随即行进1个步距，由此动作不间断重复夹取物料，预烤完成的物料由下料机械手自动取走物料放置于出料台上(下料动作与上料动作相反)，以此动作重复进行不间断生产。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。