专利名称：一种加压型软包装锂离子电池化成设备的制作方法
技术领域：
本发明属于锂离子电池制造设备技术领域，尤其涉及一种在化成过程中用层叠的方式对电池主体平行施加足够压力的加压型软包装锂离子电池化成设备。
背景技术：
随着社会的发展和人们环保意识的增强，移动设备和储能设备上越来越广泛地用到了软包装锂离子电池。在软包装锂离子电池生产过程中，初次成型的电池需要在电极两端通入适当的电流对电芯内部的活性物质进行激活，该过程就叫做化成。化成是电池生产过程中非常关键的工序，化成设备性能的好坏直接影响到电池的充放电性能、循环寿命、存储性能及外观等。现有常规的化成设备，在化成前需要用专用压力夹具将电池夹紧后放置在常温或高温环境中静置几小时至数十小时，在化成过程中，只能对电池进行充电，而不能对电池主体平面平行施加足够的压力来使电池内部的多层极片紧紧贴在一起，这样生产出来的电池表面不够平整、电性能不佳，整个化成工序耗时多。目前已有厂商在研制开发带有压力功能的化成设备，例如申请号为CN201110051461. 8的中国发明专利申请使用橡胶弹簧对每个电池主体进行加压，这种设计因为每层电池都需要一组加压装置，因此单机通道数不能做多，造成厂房空间利用率不高，且加压面的平行度也不好控制。如何实现压力型化成机单机有更多的通道数量，如何实现自动化作业，如何缩短化成工序的时间，这些都成为锂离子电池自动化生产中的难点。有鉴于此，确有必要提供一种能够实现更多通道数量的压力化成、实现自动化作业和缩短化成工序的时间、提高电池品质的加压型软包装锂离子电池化成设备。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种加压型软包装锂离子电池化成设备，以达到在较小的厂房空间下，实现软包装锂离子电池生产中的夹具整形和化成两道工序整合到一台设备中同时完成的目的，使得自动化生产容易实现，简化生产工艺，大幅缩短电池生产周期，同时也提高电池品质。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种加压型软包装锂离子电池化成设备，其包括用于支撑电池夹具和提供恒温环境的恒温箱体，所述恒温箱体内部设有多个对电池施加压力和转接极耳电路的电池夹具和提供充放电能量的电源控制系统。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，所述恒温箱体具有双层隔热外壁，其内层有均匀分布的循环风道、恒温控制系统和超温保护系统。本发明中恒温箱体、恒温控制系统、超温保护系统为化成提供室温-150°C的恒温环境，并为各部分部件的安装提供支撑架，电池夹具采用层叠的方式将电池主体夹紧，并将每个电池极耳可靠延长至夹具边缘，使其方便与电源控制系统进行电气连接，电源控制系统根据上位机预设的充放电流程对电池进行充放电。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，电池夹具支撑架上设有与自动上下料设备对接的夹具进出导向槽。电池夹具可在夹具进出导向槽上滑动，方便夹具取出和送入设备，以实现电池上下夹具在设备外通过自动化设备作业。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，所述电池夹具自上而下包括压力活动板锁紧螺丝、用于施加压力的顶部固定板、用于传递压力的压力活动板、用于均衡压力的压力缓冲板、用于安装电池的多层叠放式加压隔板和底部压力承重板，所述电池夹具还包括与所述加压隔板通过软导线相连的电路引出汇总电极板。具体而言，本发明包含多个多层叠压式夹具，每个夹具组成为顶部固定板、底部压力承重板、导向柱组成固定的夹具框架，加压隔板可由几层到数十层组成， 相邻的两层加压隔板间放置被测电池。放置电池时，加压隔板需要用外设的机械将其分开一定距离，通过机械手将电池放入指定位置。待电池全部放好后，通过外力将压力活动板定位螺丝向下旋入，压力活动板产生往下的压力，通过压力缓冲弹簧和压力缓冲板将该压力均匀传递到每层加压隔板和被测电池上，电池的压紧力大小可以通过调节压力活动板定位螺丝的扭力来实现。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，所述顶部固定板、压力活动板、压力缓冲板、加压隔板和底部压力承重板通过导向柱连接。压力活动板、压力缓冲板、加压隔板都可沿着导向柱上下滑动，只用一套压力机构即可实现多层加压隔板同时加压。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，所述压力活动板和压力缓冲板之间设有压缩弹簧。压缩弹簧的数量为多条，可以平均分配压力。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，所述加压隔板上设有电流输送电极、电压采样电极、防止电池外电路短路和充电时过电流的保险管和线路引出端子排。加压隔板为电池夹具的关键部件，将保护电路(保险管)，电流输送以及电压采集电路集成于该加压隔板上，提高了设备空间利用率。上表面摆放电池和引出电极，下表面压住下一层电池的极耳使其与转换电极间接触良好。电池通过专用设备定点平放在加压隔板上，电池极耳与电流输送电极和电压采样电极接触，通过上一层加压隔板下表面的弹性压块对电池极耳施加合适的压力，使电池极耳与电流输送电极和电压采样电极接触良好，极耳处的弹性压块可以让刚性的加压隔板适用于各种厚度不同的电池。线路引出端子排通过保险管分别与电流输送电极和电压采样电极进行电路上的连接，在线路中串联保险管目的在于防止因过电流造成的电池过充或过放带来的安全事故。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，所述加压隔板的背面设有弹性压块。弹性压块的表面为绝缘层。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，所述电路引出汇总电极板上设有电极接触面。作为本发明加压型软包装锂离子电池化成设备的一种改进，所述电源控制系统包括相对设立的程控电源控制板和探针板组件，所述程控电源控制板上设有金手指，所述探针板组件包括与所述金手指相对设置的金手指插槽和与所述电极接触面相对设置的导电探针。当夹具送入设备后，利用电极和探针实现电路上的快速可靠连接，程控板组件上装有电源控制的功率器件和程序控制器件，端头配有金手指，程控板组件与探针板的电路连接就依靠金手指插入金手指插槽实现。相对于现有技术，本发明可以配备在自动化生产线上使用，安装电池的夹具可以与自动上下料设备很好配合，实现整条化成生产线的自动化运行。而且本发明实现了在电池化成的同时还能对电池主体平面平行施加足够压力，将化成前的多道加压整形工序和化成工序整合到一台设备上完成，达到了在较小的厂房空间下，实现软包装锂离子电池生产中的夹具整形和化成两道工序整合到一台设备中同时完成的目的，简化了生产工艺，节约了人力，大幅缩短了电池生产周期，也节约了设备的投入，而且生产出来的电池充放电性能、循环寿命、存储性能及外观都有很大的提闻，提闻了电池品质。
下面结合说明书附图和具体实施方式
，对本发明及其有益技术效果进行详细说明，其中图I是本发明的结构示意图；图2是本发明中电池夹具及电源控制系统的结构示意图；图3是本发明中加压隔板的俯视结构图；图4是本发明中加压隔板的仰视结构图。
具体实施例方式下面结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。如图I和图2所示，本发明一种加压型软包装锂离子电池化成设备，其包括用于支撑电池夹具2和提供恒温环境的恒温箱体1，恒温箱体I内部设有多个对电池25施加压力和转接极耳电路的电池夹具2和提供充放电能量的电源控制系统6。其中，恒温箱体I具有双层隔热外壁，其内层有均匀分布的循环风道、恒温控制系统3和超温保护系统5。本发明中恒温箱体I、恒温控制系统3、超温保护系统2为化成提供室温_150°C的恒温环境，并为各部分部件的安装提供支撑架，电池夹具2采用层叠的方式将电池主体夹紧，并将每个电池极耳可靠延长至夹具边缘，使其方便与电源控制系统6进行电气连接，电源控制系统6根据上位机预设的充放电流程对电池进行充放电。电池夹具2的支撑架上设有与自动上下料设备对接的夹具进出导向槽4。电池夹具2可在夹具进出导向槽4上滑动，方便夹具取出和送入设备，以实现电池上下夹具在设备外通过自动化设备作业。如图2所示，电池夹具2自上而下包括压力活动板锁紧螺丝211、用于施加压力的顶部固定板21、用于传递压力的压力活动板23、用于均衡压力的压力缓冲板24、用于安装电池25的多层叠放式加压隔板26和底部压力承重板27，电池夹具2还包括与加压隔板26通过软导线281相连的电路引出汇总电极板28。具体而言，本发明包含多个多层叠压式夹具，每个夹具组成为顶部固定板21、底部压力承重板27、导向柱22组成固定的夹具框架，加压隔板26可由几层到数十层组成，相邻的两层加压隔板26间放置被测电池25。顶部固定板21、压力活动板23、压力缓冲板24、加压隔板26和底部压力承重板27通过导向柱22连接。压力活动板23、压力缓冲板24、加压隔板26都可沿着导向柱22上下、滑动，只用一套压力机构即可实现多层加压隔板26同时加压。压力活动板23和压力缓冲板24之间设有压缩弹簧231。压缩弹簧231的数量为多条，可以平均分配压力。如图3所示，加压隔板26上设有电流输送电极264、电压采样电极265、防止电池外电路短路和充电时过电流的保险管261和线路引出端子排262。加压隔板26为电池夹具2的关键部件，将保护电路(保险管261)，电流输送以及电压采集电路集成于该加压隔板26上，提闻了设备空间利用率。 如图4所示，加压隔板26的背面设有弹性压块，弹性压块266作用是压紧电池25的极耳263，弹性压块266的表面有绝缘橡胶，内部有固定支架和弹簧，以适应不同厚度的电池。电路引出汇总电极板28上设有电极接触面282。电源控制系统6包括相对设立的程控电源控制板65和探针板组件61，程控电源控制板65上设有金手指64，探针板组件61包括与金手指64相对设置的金手指插槽63和与电极接触面282相对设置的导电探针62。当夹具送入设备后，利用电极接触面282和导电探针62实现电路上的快速可靠连接，程控电源控制板65上装有电源控制的功率器件和程序控制器件，端头配有金手指64，程控电源控制板65与探针板组件61的电路连接就依靠金手指64插入金手指插槽63实现。实际使用时，先用外设的机械将加压隔板26分开一定距离，通过机械手将电池25放入指定位置。待电池25全部放好后，通过外力将压力活动板定位螺丝211向下旋入，压力活动板23产生往下的压力，通过压力缓冲弹簧231和压力缓冲板24将该压力均匀传递到每层加压隔板26和被测电池25上，电池25的压紧力大小可以通过调节压力活动板定位螺丝211的扭力来实现。然后采用自动上下料设备将组装好的电池夹具2顺着夹具进出导向槽4进入恒温箱体I内。此时，加压隔板26的上表面摆放电池25和引出电极，下表面压住下一层电池25的极耳263使其与电流输送电极264和电压米样电极265接触,通过上一层加压隔板26下表面的弹性压块266(如图4所示)对电池25的极耳263施加合适的压力，使电池极耳263与电流输送电极264和电压采样电极265接触良好，极耳263处的弹性压块266可以让刚性的加压隔板26适用于各种厚度不同的电池。线路引出端子排262通过保险管261分别与电流输送电极264和电压采样电极265进行电路上的连接，在线路中串联保险管261的目的在于防止因过电流造成的电池过充或过放带来的安全事故。然后开启恒温箱体I、恒温控制系统3和超温保护系统2，三者的共同作用为化成提供室温_150°C的恒温环境，电源控制系统6根据上位机预设的充放电流程对电池进行充放电，进行加压化成操作。加压化成完成后，采用自动上下料设备将组装好的电池夹具2顺着夹具进出导向槽4取出即可。相对于现有技术，本发明可以配备在自动化生产线上使用，安装电池的夹具可以与自动上下料设备很好配合，实现整条化成生产线的自动化运行。而且本发明实现了在电池化成的同时还能对电池主体平面平行施加足够压力，将化成前的多道加压整形工序和化成工序整合到一台设备上完成，达到了在较小的厂房空间下，实现软包装锂离子电池生产中的夹具整形和化成两道工序整合到一台设备中同时完成的目的，简化了生产工艺，节约了人力，大幅缩短了电池生产周期，也节约了设备的投入，而且生产出来的电池充放电性能、循环寿命、存储性能及外观都有很大的提闻，提闻了电池品质。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的一些修改和变更也应当落 入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
权利要求
1.一种加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于其包括用于支撑电池夹具和提供恒温环境的恒温箱体，所述恒温箱体内部设有多个对电池施加压力和转接极耳电路的电池夹具和提供充放电能量的电源控制系统。
2.根据权利要求I所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于所述恒温箱体具有双层隔热外壁，其内层有均匀分布的循环风道、恒温控制系统和超温保护系统。
3.根据权利要求I所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于电池夹具支撑架上设有夹具进出导向槽。
4.根据权利要求I所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于所述电池夹具自上而下包括压力活动板锁紧螺丝、用于施加压力的顶部固定板、用于传递压力的压力活动板、用于均衡压力的压力缓冲板、用于安装电池的多层叠放式加压隔板和底部压力承重板，所述电池夹具还包括与所述加压隔板通过软导线相连的电路引出汇总电极板。
5.根据权利要求4所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于所述顶部固定板、压力活动板、压力缓冲板、加压隔板和底部压力承重板通过导向柱连接。
6.根据权利要求4所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于所述压力活动板和压力缓冲板之间设有压缩弹簧。
7.根据权利要求4所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于所述加压隔板上设有电流输送电极、电压采样电极、防止电池外电路短路和充电时过电流的保险管和线路引出端子排。
8.根据权利要求4所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于所述加压隔板的背面设有弹性压块。
9.根据权利要求4所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于所述电路弓I出汇总电极板上设有电极接触面。
10.根据权利要求9所述的加压型软包装锂离子电池化成设备，其特征在于所述电源控制系统包括相对设立的程控电源控制板和探针板组件，所述程控电源控制板上设有金手指，所述探针板组件包括与所述金手指相对设置的金手指插槽和与所述电极接触面相对设置的导电探针。
全文摘要
本发明属于锂离子电池制造设备技术领域，尤其涉及一种在化成过程中用层叠的方式对电池主体平行施加足够压力的加压型软包装锂离子电池化成设备，其包括用于支撑电池夹具和提供恒温环境的恒温箱体，所述恒温箱体内部设有多个对电池施加压力和转接极耳电路的电池夹具和提供充放电能量的电源控制系统。相对于现有技术，本发明实现了在电池化成的同时还能对电池主体平面平行施加足够压力，将化成前的多道加压整形工序和化成工序整合到一台设备上完成，简化了生产工艺，节约了人力，也节约了设备的投入，而且生产出来的电池充放电性能、循环寿命、存储性能及外观都有很大的提高。
文档编号H01M10/058GK102637904SQ20121010879
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者万仁俊, 伊军林, 周家洪, 蒋永忠 申请人:东莞新能源科技有限公司, 宁德新能源科技有限公司