节能高效压力烘烤化成的制造方法
【专利摘要】本实用新型有关于一种节能高效烘烤化成机，其目的在于提供一种高效节能，简化工艺，提升电芯品质的电池生产设备，让多道工序在一次装夹，一台设备中同步完成的节能高效压力烘烤化成机。其包括用于对所述电芯化成时施加面压力的电芯压板，电芯放置板和硅胶发热板的加热部分，所述加热板为嵌入式，安装在各层板与电芯压板之间。通过设置对所述电芯进行接触式直接加热，从而提高加热效率，能耗损失小，利用率高，故节省了能源并实现压力高温化成。
【专利说明】节能高效压力烘烤化成机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锂离子电池制备领域，特别是涉及一种软包装锂离子电芯烘烤化成过程中所用的节能高效压力烘烤化成机。
【背景技术】
[0002]聚合物锂离子电池在生产过程中，有几道关健的工序冷热压，BAKING (烘烤)，化成(预充电)必不可少。但现在这几道生产工序中，电芯都是在自由状态，处于环境温度下，不受约束的条件中来完成，会导致生产效果不佳。电芯不加热，其热量来自于电离子的流动所产生的热量，缠绕的松紧度不一样，也会影响产品的性能，使电芯的容量，循环性和高温性不能充分的发挥，降低了电池应有的品质。加之现有的化成工序过程复杂，加工时间长。先是把电芯摆放在夹具上压紧，用螺栓固定，再把夹具摆放到推车上，送进烘烤房，恒温静置数小时后，须待夹具降至接近室温方可拆卸夹具取出电芯，放置到专用周转箱，再由人工将电池一个一个放到化成柜上进行化成。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种高效节能，简化工艺，提升电芯品质的电池生产设备，让多道工序在一次装夹，一台设备中同步完成的节能高效压力烘烤化成机。
[0004]为达以上目的，本实用新型一种节能高效压力烘烤化成机，所述烘烤化成机包括外壳，所述外壳内部为自动夹紧夹具，所述自动夹紧夹具包括上层的气缸和下层的若干夹具层板，所述夹具层板连接有压力传感器和压力控制器，所述压力传感器连接所述压力控制器，所述压力控制器连接有电脑操控化成电箱，所述夹具层板上设有电芯压板，所述电芯压板与所述夹具层板之间设有硅胶发热板，所述硅胶发热板连接有加热器和温度控制器，所述夹具层板边框固定连接由拉杆支撑，所述拉杆支撑中部延下连接有拉杆，所述拉杆另一端抵压连接有压夹子压板，所述压夹子压板两端转动连接固定于所述夹具层板边框上位于所述拉杆支撑两端的开合夹子结构底板，所述压夹子压板下面设有电池夹，所述电池夹包括正极电池夹和负极电池夹，且所述电池夹为Z型，通过螺丝固定于所述夹具层板上，所述电池夹上夹片位于所述压夹子压板下方，下夹片位于所述夹具层板上方，用于夹紧电芯极耳。
[0005]其中所述气缸与所述夹具层板之间连接有压紧夹具。
[0006]其中还包括能够活动插入的电芯放置板，所述电芯放置板上设有固定电芯压簧。
[0007]其中所述烘烤化成机由金属材料作框架，用隔热保温岩棉加两层金属护板做封板。
[0008]其中最外层的所述层板夹具与外框之间用螺丝连接。
[0009]其中所述电芯放置板与所述电芯压板为合金材料。
[0010]其中所述电池夹采用防火材料与导电磷铜镀银或镀金处理，上夹片为软体硅胶，下夹片为镀金板。
[0011]本实用新型节能高效压力烘烤化成机与现有技术不同之处在于本实用新型取得了如下技术效果:
[0012]一.自动夹具结构
[0013]利用气缸驱动夹具层板，匀速向下运动，使固定在夹具层板上的电芯压板，平稳接触放置在电芯放置板上的目标电芯，并均匀压紧。夹具层板和电芯压板之间嵌入硅胶发热板，用于夹紧电芯并对其进行接触式恒温均匀加热，由此实现高温压力化成。
[0014]二.便捷式放置电芯
[0015]在电芯放置板设计放置固定电芯压簧，再将放置好电芯的放置板推入层板，方便快捷。此电芯放置板每台设备配两套供使用者同时使用，一套在设备化成，一套在设备外面放置电芯。此过程大大节省人力成本及提高设备使用率，使原本复杂繁琐的工序变得简单容易，既提高效率，简化工艺又节省成本。
[0016]三.电池夹开合结构
[0017]层板安装有用于夹紧，固定电芯极耳的电池夹，开合电池夹与层板运动同步，利用层板固定拉杆支撑，拉杆支撑连接拉杆，拉杆再连接压夹子压板，压夹子压板连接开合夹子结构底板，使上升作用力转换为下降作用力，从而打开电池夹。运用此结构开合电池夹，完全改善之前需要人工按压操作的工序，既节省人力物力，又有效利用资源，高效节能环保。
[0018]下面结合附图对本实用新型的节能高效压力烘烤化成机作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型压力烘烤化成机的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型压力烘烤化成机自动夹紧夹具的结构示意图；
[0021]图3为本实用新型压力烘烤化成机夹具层板的结构示意图；
[0022]图4为本实用新型压力烘烤化成机夹具层板状态示意图；
[0023]图5为本实用新型便捷式放置电芯的结构示意图；
[0024]图6为本实用新型压力烘烤化成机电池夹的结构示意图；
[0025]图7为本实用新型压力烘烤化成机外壳显示装置示意图。
[0026]附图标记说明:1_夹具层板；2_电芯放置板；3_压紧夹具；4_硅胶发热板；5_电芯；6-电芯压板；7_外壳；8_化成电箱；9_开合夹子结构底板；10_压夹子压板；11_拉杆；12-拉杆支撑；13-温度显示控制器；14_电池夹+ ;15_电池夹16-固定电芯压簧；17_指示灯；18-压力传感器；19_气缸；20_活动门；32_压力控制器。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图和实施例，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0028]本实用新型一种节能高效压力烘烤化成机，包括外壳7，外壳7有前后能打开的活动门20，下方为电脑操控化成电箱8，外壳7内部有自动夹紧夹具3，自动夹紧夹具3上层为气缸19，气缸19连接控制夹具开按钮和夹具关按钮的外部气源，下层为若干可重叠的夹具层板I，夹具层板I连接压力传感器18和压力控制器32，压力传感器18连接压力控制器32，压力控制器32连接所述电脑操控化成电箱8，气缸19与夹具层板I之间通过压紧夹具3连接，夹具层板I上设有电芯压板6，电芯压板6与夹具层板I之间为硅胶发热板4，硅胶发热板4连接加热器和温度控制器13，加热器连接温度按钮，夹具层板I上面用于放置电芯放置板2，电芯放置板2上设有固定电芯压簧16，用于稳固电芯5，夹具层板I边框固定连接由拉杆支撑12，拉杆支撑12中部延下连接有拉杆11，拉杆11另一端抵压连接压夹子压板10，压夹子压板10两端转动连接固定于夹具层板I边框上位于拉杆支撑12两端的开合夹子结构底板9，压夹子压板10下面设有电池夹14(正极)和电池夹15(负极)，电池夹14，15为Z型，通过螺丝固定于夹具层板I上，电池夹14，15上夹片位于压夹子压板10下方，下夹片位于夹具层板I上方，用于夹紧电芯极耳，电芯极耳连接采用四线法电池夹，所谓四线即为电流正极，电流负极，电压正极，电压负极接触电阻电芯极耳连接有指示灯17，通过指示灯17可判断电芯极耳是否连接正常及进入下阶段工作。
[0029]所述烘烤化成机由金属材料作框架，用隔热保温岩棉加两层金属护板做封板，保证工作室温度均匀平稳控制在±3°C。
[0030]自动夹具结构，利用气缸19驱动夹具层板I，匀速向下运动，通过用螺丝固定在夹具层板I上的电芯压板6，平稳接触放置在电芯放置板2上的目标电芯5，并均匀压紧，由安装在各层板的压力传感器18反馈压力信息到压力控制器32，压力控制器32根据相关电芯5的受压大小控制气缸压力，确保每个电芯5均匀受压且总压力误差控制在±20KG。电芯5在电芯压板6与电芯放置板2之间所需要的夹持压力也可随意设定，譬如设为0.Skgf/cm2,一般可在O--15kgf/cm2之间选择。可调节夹具层板I和电芯压板6之间嵌入硅胶发热板4(图3)，用于夹紧所述电芯5并对其进行接触式恒温均匀加热。变间接加热为直接加热，能耗损失小，利用率高，加热单元温度可根据需要进行各种设定。高温化成的温度可设为85°C，一般可在常温--100°C之间选择。这样可以满足各种特定的需求，由此实现高温压力化成。
[0031]在电芯放置板2设计安装电芯5固定压簧16，压簧16可根据电芯5大小任意调节，再将放置好电芯5的电芯放置板2推入夹具层板I，夹具层板I有多个，与外框最接近的层板夹具I与外框之间用螺丝连接，各夹具层板I之间分别利用电池夹开合结构限位，以免破坏电芯5，限位结构可根据不同的电芯5厚度调节，从而可以使本设备能够适用于不同厚度的软包装锂离子电芯(图4)。电芯放置板2与电芯压板6均用合金材料制造，具超强导热性，确保化成时电芯5能在最短时间内达到所需温度。表面氟碳处理，防止电解液溢露造成对层板的腐蚀。由于电芯放置板2，电芯压板6与电芯5是刚性接触，可更好的压紧电芯5 (图5)，使电芯厚度更均匀，硬度得到一定程度提升，外形更美观。且可以确保化成时电芯内部正负极片与隔离膜的紧密接触，使化成形成的SEI (固体电解质界面)膜均匀无盲区，提升化成效果。此过程方便，快捷，一机多用，既简化工艺又节省成本。
[0032]用于电连接所述电芯5的正/负夹子的接线端子及用于夹具开合结构和加热系统均为两个以上，均安装在所述框架内。如(图6)所示，可调节夹具层板I上设有用于夹紧所述电芯极耳的电池夹14，用于更好的压紧和固定电芯5的极耳，使得化成工序的全过程均能够可靠定位和稳定电连接，断绝意外移位和间隙断电等。所述电池夹14采用防火材料与导电磷铜镀银或镀金处理，上夹片为软体硅胶，下夹片为镀金板，夹持力>10KG，能增加电芯极耳与电池夹14的接触性能。开合电池夹14均与夹具层板I运动同步，利用夹具层板I固定拉杆支撑12，拉杆支撑12连接拉杆11，拉杆11再连接压夹子压板10，压夹子压板10连接开合夹子结构底板9，使上升作用力转换为下降作用力。当夹具层板I上升时，固定在夹具层板I上的拉杆支撑12驱动压夹子压板10下降，压夹子压板10下降时挤压电池夹14上夹尾部，从而打开电池夹14。当层板I下降时，压夹子压板10松开，电池夹14自然闭合。运用此结构开合电池夹14，完全改善之前需要人工按压操作的工序，既节省人力物力，又有效利用资源，节能环保。此法使电芯放置板2能方便，快捷，精准的放入夹具层板I。
[0033]本实用新型压力烘烤化成设备的夹具既可实现高温化成，又可用于压力化成，高温化成有如下优点:化成时间短，效率高，使电池的容量和循环使用性，耐高温性及储存性等品质提升。而压力化成又有如下优点:使电池厚度变薄，均匀，外观更平整，硬度大幅度提升。
[0034]本实用新型的压力烘烤化成设备，还可能简化生产工艺。我们现在只需要启动设备夹具开按钮，气缸驱动各夹具层板在30秒内打开，打开设备如后活动丨?。把静直后的电芯放置在电芯放置板，再把电芯放置板推入夹具层板，启动夹具关按钮，夹具层板在压力控制器的控制下，平稳均匀下降并压紧电芯。此时如报警灯蜂鸣，且极耳连接指示灯(图7)有亮红色，说明对应的电芯有问题，或极耳与电池夹接触不良，需检查修正，直到所有指示灯亮绿色。如无报警灯蜂鸣，且极耳连接指示灯全亮绿色，说明电芯及连接都良好。此时关闭前后活动门并启动加热按钮，此时硅胶发热板开始工作，温度快速通过电芯压板和电芯放置板传导到电芯上下表面，开始热压化成。加热时有单独的温度控制器控制每层电芯所需温度，当温度达到目标温度时自动恒温直致化成完成。此设备化成完成后的电芯直接进入下工序真空封装，分容，出货。将原来“注液一静置一冷热压一上夹板一化成一下夹板一夹具烘烤一真空封装一分容一出货”工艺中的冷热压，上夹板，化成，下夹板，夹具烘烤等工艺融合在一起，一次装夹，同步完成，大大节约了人力物力。特别是省了烘烤房，周转车，打压夹具，化成柜等设备的投入及设备占地面积有限的困难。
[0035]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种节能高效压力烘烤化成机，其特征在于:所述烘烤化成机包括外壳，所述外壳内部为自动夹紧夹具，所述自动夹紧夹具包括上层的气缸和下层的若干夹具层板，所述夹具层板连接有压力传感器和压力控制器，所述压力传感器连接所述压力控制器，所述压力控制器连接有电脑操控化成电箱，所述夹具层板上设有电芯压板，所述电芯压板与所述夹具层板之间设有硅胶发热板，所述硅胶发热板连接有加热器和温度控制器，所述夹具层板边框固定连接由拉杆支撑，所述拉杆支撑中部延下连接有拉杆，所述拉杆另一端抵压连接有压夹子压板，所述压夹子压板两端转动连接固定于所述夹具层板边框上位于所述拉杆支撑两端的开合夹子结构底板，所述压夹子压板下面设有电池夹，所述电池夹包括正极电池夹和负极电池夹，且所述电池夹为Z型，通过螺丝固定于所述夹具层板上，所述电池夹上夹片位于所述压夹子压板下方，下夹片位于所述夹具层板上方，用于夹紧电芯极耳。
2.根据权利要求1所述的节能高效压力烘烤化成机，其特征在于:所述气缸与所述夹具层板之间连接有压紧夹具。
3.根据权利要求1所述的节能高效压力烘烤化成机，其特征在于:还包括能够活动插入的电芯放置板，所述电芯放置板上设有固定电芯压簧。
4.根据权利要求1所述的节能高效压力烘烤化成机，其特征在于:所述烘烤化成机由金属材料作框架，用隔热保温岩棉加两层金属护板做封板。
5.根据权利要求1所述的节能高效压力烘烤化成机，其特征在于:最外层的所述夹具层板与外框之间用螺丝连接。
6.根据权利要求3所述的节能高效压力烘烤化成机，其特征在于:所述电芯放置板与所述电芯压板为合金材料。
7.根据权利要求1所述的节能高效压力烘烤化成机，其特征在于:所述电池夹采用防火材料与导电磷铜镀银或镀金处理，上夹片为软体硅胶，下夹片为镀金板。
【文档编号】H01M10/058GK204167421SQ201420483047
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】苏启贵, 梁绍祥, 刘长清 申请人:深圳市美森机电设备有限公司