一种动力锂离子电池极耳折弯与合盖一体设备及方法与流程

本发明涉及一种动力锂离子电池的设备，特别是涉及一种动力锂离子电池极耳折弯与合盖一体设备及同时进行折弯与合盖的方法。

背景技术：
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锂离子电池由于具有工作电压高、比能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应以及环境污染小等优点，在通讯设备、移动电子设备、电动工具、电动玩具以及航空模型上得到迅速应用普及。近年来，动力型锂离子电池逐步在大型储能设施、电动自行车、电动摩托车甚至电动汽车上得以应用。现有锂离子电池的制造方法中，电池的卷绕体一般是与集流体的一端焊接在一起，同时集流体的另一端与端盖的端子焊接在一起，形成电池的正负极。其中，集流体一般为铜或者铝金属材料，金属本身具有一定的应力，为了电池内部的紧密配合，电池内部卷绕体加上机构件总高度尺寸会略大于电池壳体的总高度值。在极耳折弯与合盖工序中，需要克服集流体的应力及机构件之间装配空间的问题。如果同时对电池的极耳进行手工折弯以及对端盖与壳体进行合盖（以下简称合盖）时具有随意性，易对集流体与电池卷绕体焊接部位造成拉扯，使焊接部位的焊点被撕裂，造成电池内部出现虚焊，造成其内阻偏大，影响电池的性能，甚至因为折弯、合盖造成极耳与壳体接触，造成电池内部短路，出现安全事故，且手工对极耳折弯并进行合盖时的一次达成率很低。因此，研究一种动力锂离子电池极耳的折弯与合盖的设备及同时进行折弯与合盖的方法，提高合盖的精度和一次合盖达成率，保证电池的电性能和安全性是非常必要的。

技术实现要素：
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本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种动力锂离子电池极耳的折弯与合盖设备及同时进行折弯与合盖的方法，有效解决电池制程过程中对极耳折弯、合盖时造成电池一致性不好、内部短路、一次达成率低的问题，提高了电池内部卷绕体与电池端盖等机构件之间装配的一致性，提高合盖的精度和一次合盖达成率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种动力锂离子电池极耳折弯与合盖一体设备，其特征在于：包括电池固定夹具、电池固定夹具右侧的极耳定位装置、对称在电池固定夹具两端的极耳折弯装置和对端盖与壳体进行合盖并压紧装置，并安装于同一个工作平台。

进一步的，所述电池固定夹具包括活动压板和支撑块，所述活动压板与第一气缸相连接，所述支撑块为一个或者多个。

进一步的，所述极耳定位装置包括长方体定位条和第二气缸，所述长方体定位条和第二气缸相连。

进一步的，所述极耳折弯装置包括左端长方体折弯条、第三气缸、左端梯形折弯块、第四气缸、右端长方体折弯条、第五气缸、右端梯形折弯块、第六气缸，所述左端长方体折弯条与第三气缸相连，且长方体折弯条的厚度为2mm-8mm，其端部是弧形，弧角为0-180°，所述左端梯形折弯块与第四气缸相连，且梯形折弯块为中部镂空，分为多个台阶，所述右端长方体折弯条与第五气缸相连，且长方体折弯条的厚度为2mm-8mm，其端部是弧形，弧角为0-180°，所述右端梯形折弯块与第六气缸相连，且梯形折弯块为中部镂空，分为多个台阶。

进一步的，所述对端盖与壳体进行合盖并压紧装置包括左端下导向块、第七气缸、左端上导向块、第八气缸、左端压紧块、第九气缸、右端下导向块、第十气缸、右端上导向块、第十一气缸、右端压紧块、第十二气缸，所述左端下导向块与第七气缸相连，左端上导向块与第八气缸相连，且上、下导向块为一个喇叭口形状的半圆，其喇叭开口角度为0-90°，所述右端下导向块与第十气缸相连，右端上导向块与第十一气缸相连，且上下导向块的特征与左端上下导向块相同，所述左端压紧块与第九气缸相连，右端压紧块与第十二气缸相连，且其同时对产品端盖施加力进行合盖，压紧块为中间镂空的圆环状。

进一步的，所述极耳折弯装置的左端长方体折弯条与右端长方体折弯条是同步工作，所述极耳折弯装置的左端梯形折弯块与右端梯形折弯块是同步工作，所述对端盖与壳体进行合盖并压紧装置的左端下导向块、左端上导向块、右端下导向块、右端上导向块是同步工作，所述对端盖与壳体进行合盖并压紧装置的左端压紧块与右端压紧块是同步工作的；所诉第二气缸的活塞杆的初始状态为伸出状态，其它气缸的活塞杆的初始状态为收缩状态。

本发明的另一个目的是提供一种极耳同时进行折弯与合盖的方法，其特征在于：

将未合盖的产品放在下支撑块上，并将产品的壳体一端与长方体定位条相接触，第一气缸的活塞杆伸出，上活动压板固定住未合盖的产品的壳体。第二气缸活塞杆收缩，长方体定位条退出产品工作范围。第三气缸与第五气缸的活塞杆同时伸出，长方体折弯条顶住产品集流体圆形端面与极耳。第四气缸与第六气缸的活塞杆同时伸出，梯形折弯块对产品端盖施力，在长方体折弯条和梯形折弯块同时作用下对产品的极耳进行折弯。第三、四、五、六气缸的活塞杆同时收缩。第七、八、十、十一气缸的活塞杆同时伸出，上、下导向块将产品的壳体固定，并为合盖动作提供导向功能。第九、十二气缸的活塞杆同时伸出，左、右压紧块同时对产品两端的端盖进行施力，将端盖与壳体压紧，并保压1~20s。第九、十二气缸的活塞杆同时收缩，完成合盖动作。第一、七、八、十、十一气缸的活塞杆同时收缩，取出产品。

本发明的有益之处在于：

1）实现了机械代替人工折弯极耳的工序，保证了折弯部位的一致性；

2）克服了金属材料本身的应力特性，使得合盖一次达成率提高到99.9%以上；

3）避免了人工折弯极耳并合盖时，对电池内部机构件焊接部位造成损坏的风险。

附图说明：

图1为本发明圆柱动力锂离子电池集流体的示意图；

图2为本发明圆柱动力锂离子电池卷绕体与集流体焊接后的示意图；

图3为本发明需要进行极耳折弯与合盖圆柱动力锂离子电池的示意图；

图4为本发明合盖时端盖与壳体相对位置示意图；

图5为本发明圆柱动力锂离子电池极耳折弯合盖后的产品示意图；

图6为本发明圆柱动力锂离子电池的极耳折弯与合盖一体设备的侧视图及产品放置示意图；

图7为本发明圆柱动力锂离子电池的极耳折弯与合盖一体设备的附视图及产品放置示意图；

图8为本发明圆柱动力锂离子电池的极耳折弯与合盖后的产品状态示意图；

图9为本发明折弯时折弯条与产品的位置示意图；

图10为本发明折弯时折弯条与产品的局部放大位置示意图；

图11为本发明折弯时折弯条与折弯块共同对产品作用的位置示意图；

图12为本发明折弯时折弯条与折弯块共同对产品作用的局部放大位置示意图；

图13为本发明梯形折弯折弯块的结构示意图；

图14为本发明导向块的结构示意图。

附图标记：1、集流体，2、集流体的极耳（与端盖端子相连的部位），3、端盖，4、端子，5、焊点，6、卷绕体，7、集流体与卷绕体焊接部，8、壳体，9、支撑块，10、活动压板，11、第一气缸，12、第八气缸，13、左端上导向块，14、第十一气缸，15、右端上导向块，16、第九气缸，17、左端压紧块，18、第十二气缸，19、右端压紧块，20、第二气缸，21、长方体定位条，22、第三气缸，23、左端长方体折弯条，24、第五气缸，25、右端长方体折弯条，26、第四气缸，27、左端梯形折弯块，28、第六气缸，29、右端梯形折弯块，30、第七气缸，31、左端下导向块，32、第十气缸，33、右端下导向块。

具体实施方法

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步的说明。

如图6、图7、图8所示，本发明包括电池固定夹具、电池固定夹具右侧的极耳定位装置、对称在电池固定夹具两端的极耳折弯装置和对端盖与壳体进行合盖并压紧装置，并安装于同一个工作平台。

本发明所述电池固定夹具包括活动压板10和支撑块9，所述活动压板10与第一气缸11相连接，所述支撑块9为一个或者多个。

本发明所述极耳定位装置包括长方体定位条21和第二气缸20，所述长方体定位条21和第二气缸20相连；所述极耳折弯装置包括左端长方体折弯条23、第三气缸22、左端梯形折弯块27、第四气缸26、右端长方体折弯条25、第五气缸24、右端梯形折弯块29、第六气缸28，所述左端长方体折弯条23与第三气缸22相连，且长方体折弯条的厚度为2mm-8mm，其端部是弧形，弧角为0-180°，所述左端梯形折弯块27与第四气缸26相连，且梯形折弯块为中部镂空，分为多个台阶，所述右端长方体折弯条25与第五气缸24相连，且长方体折弯条的厚度为2mm-8mm，其端部是弧形，弧角为0-180°，所述右端梯形折弯块29与第六气缸28相连，且梯形折弯块为中部镂空，分为多个台阶。

本发明所述对端盖与壳体进行合盖并压紧装置包括左端下导向块31、第七气缸30、左端上导向块13、第八气缸12、左端压紧块17、第九气缸16、右端下导向块33、第十气缸32、右端上导向块15、第十一气缸14、右端压紧块19、第十二气缸18，所述左端下导向块31与第七气缸30相连，左端上导向块13与第八气缸12相连，且上、下导向块为一个喇叭口形状的半圆，其喇叭开口角度为0-90°，所述右端下导向块33与第十气缸32相连，右端上导向块15与第十一气缸14相连，且右端上下导向块的特征与左端上下导向块相同，所述左端压紧块17与第九气缸16相连，右端压紧块19与第十二气缸18相连，且其同时对产品端盖施加力进行合盖，压紧块17、19为中间镂空的圆环状。

本发明所述极耳折弯装置的左端长方体折弯条23与右端长方体折弯条25是同步工作，所述极耳折弯装置的左端梯形折弯块27与右端梯形折弯块29是同步工作，所述对端盖与壳体进行合盖并压紧装置的左端下导向块31、左端上导向块13、右端下导向块33、右端上导向块15是同步工作，所述对端盖与壳体进行合盖并压紧装置的左端压紧块17与右端压紧块19是同步工作的；所诉第二气缸20的活塞杆的初始状态为伸出状态，其它气缸的活塞杆的初始状态为收缩状态。

本发明的另一个目的是提供一种动力锂离子电池极耳同时进行折弯与合盖的方法，其特征在于：

未合盖的圆柱动力锂离子电池如图1、图2、图3所示其特征是由卷绕体6、集流体1、端盖3、壳体8组成，其中端盖3与集流体1通过集流体的极耳2焊接在一起，卷绕体6与集流体1通过焊接部7连接在一起；集流体1为铝或者铜的金属件，具有一定的应力；如图4所示，端盖3与壳体8接触部位分为两段（端盖的外圆是台阶式的，如图4中3所示），其中一段的直径与铝管的外径相同，另一段的直径与铝管的内径相同，在合盖时为了减少电池内部的机构件损坏情况的发生，需保证端盖3与壳体8同心装配。

如图6、图7所示，将如图1所示未合盖的圆柱动力锂离子电池放在下支撑块上，并将壳体8的一端与长方体定位条21相接触，第一气缸11的活塞杆伸出；上活动压板10固定住未合盖的产品的壳体8；如图9、图10所示，第二气缸20的活塞杆收缩，长方体定位条21退出产品工作范围；第三气缸22与第五气缸24的活塞杆同时伸出，长方体折弯条23、25同时顶住产品集流体的圆形端面与集流体的极耳2；如图11、12所示，第四气缸26与第六气缸28的活塞杆同时伸出，梯形折弯块27、29同时对电池的端盖3施力，在长方体折弯条23、25和梯形折弯块27、29同时作用下对集流体的极耳2进行折弯；第三、四、五、六气缸22、26、24、28的活塞杆同时收缩；第七、八、十、十一气缸30、12、32、14的活塞杆同时伸出，上、下导向块31、13、33、15将产品的壳体8固定，并为合盖动作提供导向功能；第九、十二16、18气缸的活塞杆同时伸出，左、右压紧块17、19同时对电池两端的端盖3进行施力，将端盖3与壳体8压紧，并保压1~20s；如图8所示，第九、十二气缸16、18的活塞杆同时收缩，完成合盖动作；第一、七、八、十、十一气缸11、30、12、32、14的活塞杆同时收缩，取出如图5所示产品。

以上所述是本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明之权利范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或 者等同替换，都不脱离本发明的保护范围。