一种方形软包装锂离子电池修边用夹具的制作方法

1.本实用新型涉及一种方形软包装锂离子电池制造技术，具体涉及一种方形软包装锂离子电池修边用夹具。


背景技术：

2.软包装锂离子电池是采用复合铝塑膜作为外壳，并采用封头加热封装的一种电池，相比圆柱和方形硬壳电池而言，其内部组成(正极、负极、隔膜、电解液)与方形、圆柱锂电池的区别不大。软包电池在结构上采用铝塑膜包装，在发生热管理失控或穿刺时，其软包会为电芯提供缓冲空间，发生鼓胀形变，最终会着火或冒烟，但不会发生爆炸，因此安全性相对来说较好。软包电池重量较同等容量的钢壳电池轻40％，较铝壳电池轻20％，因此通常具有较高的能量密度，目前国内外对能量密度要求较高的3c消费类电子产品的电池绝大部分采取的都是软包电池。
3.软包锂离子电池在生产过程中一般有三道封装边，包括顶封边，侧封边与二封边。侧封边与二封边一般会进行折边处理，将封边沿电芯本体折边后附在本体上(单折边)或者将封边先对折再沿电芯本体折边后附在本体上(双折边)。由于铝塑膜是一种铝箔与高分子塑料的复合材料，有很强的韧性，折边后封边很容易从本体上张开并翘曲，既影响电芯宽度又不美观。解决这个问题一般有两种方案，一种是折边后涂胶，直接把封装边粘到电芯本体上，双折边工艺通常采用这种技术；另外一种是折边后贴胶纸，把封装边用胶纸包到电芯本体上，单折边工艺通常采用此种技术。
4.在单折边加包侧边胶工艺方案中，由于电芯折边和侧边包胶纸为分立的两个工序，中间还有静置、分容、转运等多个工序，在此过程中封边易从本体上张开，因此包胶之前必须对电芯进行修边处理，保证包胶时封边紧贴在电芯本体上。修边操作会存在以下几个问题：
①
使用封头加热烫边后再挤压，适合于大型单一型号生产线，效率高但存在夹具单一适用性差，换型时间长，挤压贴边效果差等问题。
②
人工烫边后挤压，适合于中小型生产线，夹具灵活兼容性良好，不需要换型，人工加压贴边效果好但存在生产效率较低等问题。


技术实现要素：

5.本实用新型通过自主开发具有弧形结构的整形凹槽，采用预设温度与自动升温保温的电气系统，开发出了一种方形软包装锂离子电池修边用夹具。
6.本实用新型是这样来实现的，一种方形软包装锂离子电池修边用夹具，包括长方形外壳、控制器、修边凹槽、电源开关、电源线、固态继电器、温度传感器、凹槽壳体、凹槽涂层、凹槽加热管；其特征是：夹具整体结构由长方体形外壳为支撑座，控制器与电源开关安装固定在长方体形外壳上部，修边凹槽固定在长方体形外壳下部，电源线从长方体形外壳侧边开孔引出；修边凹槽以凹槽壳体作为结构支撑座，凹槽壳体上方表面涂覆有凹槽涂层，凹槽壳体下部腔体中装有凹槽加热管；固态继电器与温度传感器固定于长方形外壳内部，温度传感器一端通过感温线与凹槽壳体连接，另一端通过导线与固态继电器连接；凹槽加
热管、控制器、固态继电器、电源开关与电源线相互串联构成夹具的电气控制系统。
7.进一步地，所述凹槽壳体上部为弧形结构，弧形的半径为150～300mm，深度为50～150mm。
8.进一步地，所述凹槽壳体的材质为黄铜(铜锌二元合金)或特殊黄铜(铜锌添加其他改性元素的多元合金)。上述铜合金为铝塑膜热封装封头的常用材料，导热系数高，导热稳定，高温形变小，且耐腐蚀耐磨损，而且铜合金易于加工，是制作加热模具的立项材料。
9.进一步地，所述凹槽涂层材质为特氟龙，涂层厚度为1.0～2.5mm。
10.进一步地，所述长方形外壳的材质为电木板、亚克力板、pc、pp、pet板等耐温绝缘板材中的一种或几种。上述几种板材为绝缘板材，可提供绝缘防护，并且可以耐130℃的高温，防止操作区老化，所有板材均为硬质板材，具有一定的机械强度，可以支撑模具结构。
11.进一步地，所述凹槽加热管的工作温度范围为常温～130℃。铝塑膜pp层的熔化温度一般在140℃以上，因此凹槽的温度控制在130℃以下，既能使铝塑膜软化，易于加工，又能防止pp层溶解，损伤电芯。
12.进一步地，所述温度传感器的测量范围为-100～500℃，精度为
±
0.5℃。
13.本实用新型的优点是：(1)采用弧形凹槽工作台，保证了修边效果，同时可降低工人劳动强度。(2)工作台表面涂覆特氟龙涂层，防止电芯烫伤，降低台面摩擦系数，降低劳动强度，防止电芯侧边磨损。(3)采用可视化自动加热及保温系统，保证修边温度，提高产品质量及稳定性。(4)模具结构简单，重量轻，可随时随地安置，工艺简单可靠，生产效率高，生产成本低，适用于多型号中小产线的产品包胶前修边处理。
附图说明
14.图1为本实用新型的模具整体示意图。
15.图2为本实用新型的模具结构示意图。
16.图3为本实用新型的待修边单体电芯示意图。
17.图4为本实用新型的修边过程示意图。
18.图中，100长方形外壳、200控制器、300修边凹槽、400电源开关、500电源线、600固态继电器、700温度传感器、800单体电芯、301凹槽壳体、302凹槽涂层、303凹槽加热管、801电芯本体、802侧封边或二封边。
具体实施方式
19.以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
20.实施例：如图1、2所示，一种方形软包装锂离子电池修边用夹具，包括：夹具整体结构由长方体形外壳(100)为支撑，控制器(200)与电源开关(400)安装固定在长方形外壳(100)上部，修边凹槽(300)固定在长方形外壳(100)下部，电源线(500)从长方形外壳(100)侧边开孔引出。修边凹槽(300)以凹槽壳体(301)作为结构支撑，上方凹槽表面涂覆有(302)凹槽涂层，下部腔体中装有凹槽加热管(303)。固态继电器(600)与温度传感器(700)固定于长方形外壳(100)内部，温度传感器(700)一端通过感温线与凹槽壳体(301)连接，另一端通
过导线与固态继电器(600)连接。凹槽加热管(303)、控制器(200)、固态继电器(600)、电源开关(400)与电源线(500)相互串联构成夹具的电气控制系统。
21.其中，所述长方形外壳(100)的材质为电木板、亚克力板、pc、pp、pet板等耐温绝缘板材中的一种或几种。
22.其中，所述凹槽壳体(301)的材质为黄铜(铜锌二元合金)或特殊黄铜(铜锌添加其他改性元素的多元合金)。
23.其中，所述凹槽壳体(301)上部为弧形结构，弧形的半径为150～300mm，深度为50～150mm。
24.其中，所述(302)凹槽涂层材质为特氟龙，涂层厚度为1.0～2.5mm。
25.其中，所述凹槽加热管(303)的工作温度范围为常温～130℃。
26.其中，所述(600)温度传感器的测量范围为-100～500℃，精度为
±
0.5℃。
27.其中，夹具的原理比较简单，就是利用铝塑膜在100～130℃条件下会软化，进行形变加工后铝塑膜形状记忆效应最小，所以此时把封边挤压紧贴电芯本体的效果最好。
28.方形软包电池的两个侧边均为半圆形结构，因此，修边台采用弧形的凹槽结构可以与电芯侧边契合，保证了修边效果，同时保护电芯侧边受压均匀，防止出现内部微短路。凹槽弧形半径不能太小，太小操作困难，工人劳动强度高效率低，弧形半径太大，修边效果不理想。
29.凹槽表面涂覆一层特氟龙涂层可以阻止电芯直接接触铜合金表面，形成高温缓冲层，防止电芯烫伤，同时，特氟龙摩擦系数低，表面光滑，可降低工人劳动强度，防止修边时电芯磨损。
30.本实用新型的工作原理是这样的：利用铝塑膜在100～130℃条件下会软化，进行形变加工后铝塑膜形状记忆效应最小，此时把封边挤压紧贴电芯本体的效果最好。夹具的主要功能模块分为两块，一块为修边凹槽(300),这个是电芯修边时烫边和挤压成形的功能区，工人就在此凹槽台面上进行操作；另一块为给修边凹槽(300)提供加热环境的电加热及保温电气系统。凹槽下部腔体中装有凹槽加热管(303)可以为修边凹槽(300)进行加热，控制器(200)是一个温度控制标准件，它有可视化的界面，可以设定加热温度并控制升温，固态继电器(600)是一个电子开关标准件，它可以接收反馈电信号来控制电路接通与断开，温度传感器(700)是一个温度检测标准件，它可以实时检测凹槽壳体(301)的温度并反馈给固态继电器(600)。当凹槽壳体(301)实际温度低于设定温度时，固态继电器(600)接通电路，凹槽加热管(303)持续加热，当凹槽壳体(301)实际温度高于设定温度时，固态继电器(600)断开电路，凹槽加热管(303)停止工作并开始降温，通过上述循环实现凹槽壳体(301)恒温。电源开关(400)是一个手动开关，手指按下后电路接通，再按一下开关弹起，电路断开。电源线(500)通过末端的三项插头接入电源给夹具供电。
31.如图1、2、3和4所示，本实用新型的夹具是这样操作的：
32.(1)把夹具安置在平稳的工作台上。
33.(2)把电源线(500)末端的三项插头插到电源上。
34.(3)按下电源开关(400)，接通夹具电路。
35.(4)设定控制器(200)温度为110℃，等待修边凹槽(300)实际温度达到110℃并开始保温。
36.(5)手拿横向放置的单体电芯(800)，并将电芯待修的侧封边或二封边(802)压到修边凹槽(300)底部1～2秒，来回挤压滑动电芯使侧封边紧贴到电芯本体(801)上。
37.(6)将电芯换一个方向，并按照(5)的方法修整另一个侧边。