软包锂离子电池热冷压化成设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种软包锂离子电池热冷压化成设备，属于锂离子电池制造设备的技术领域。
【背景技术】
[0002]软包锂离子电池的生产工艺中，热压、冷压成型和化成三个工序十分重要，化成是用电的能量对电池内部活性进行激活、在电池负极形成SEI膜，以保证电池具有较好的充放电性能与循环寿命；在热压条件下进行化成更使负极SEI膜细腻，增加循环寿命，同时可保证电池具有更良好的外观。
[0003]在现有软包锂离子电池生产中，软包电池的化成和热压、冷压定型工序都是分开实施的。这样就造成化成的电池流转工序繁多、生产效率低、设备成本高、占地面积大的劣势。
【发明内容】
[0004]为了克服现有软包锂离子电池生产中存在的上述不足，本发明提供一种能缩短工序、电池可通过电池抓手流转、工作效率高且占地面积小的软包锂离子电池热冷压化成设备。
[0005]本发明采用的技术方案是:
[0006]软包锂离子电池热冷压化成设备，其特征在于:包括机架、可变条件充放电电源、热压化成夹具、冷压夹具、上下料机构和电池抓手，所述的可变条件充放电电源、热压化成夹具、冷压夹具、上下料机构和电池抓手均设置于所述的机架并且均受控于一控制机构，所述的机架的两端均设置有所述的上下料机构，所述的冷压夹具设置于热压化成夹具之间，所述的可变条件充放电电源与所述的热压化成夹具电连接，所述的热压化成夹具和冷压夹具均包括铝层压板，所述的铝层压板与电池相接触；所述的电池抓手一次性抓取电池在所述的上下料机构、热压化成夹具和冷压夹具之间流转；
[0007]所述的热压化成夹具的铝层压板包括铝层压板本体、硅胶加热片、电池极耳夹具、用于夹紧待化成的铝离子电池的极耳的接触销、夹具位置调节块，所述的硅胶加热片设置于所述的铝层压板本体底部，所述的电池极耳夹具设置于所述的铝层压板本体的一端端部，所述的接触销设置于所述的铝层压板本体的顶端，并且相互对应的设置于所述的铝层压板本体的两端；所述的夹具位置调节块设置在所述的铝层压板本体的另一端，用于根据电池大小手动调节电池极耳夹具的高度。
[0008]所述的热压化成夹具和冷压夹具均还包括伺服电机、减速器、齿轮箱组件、丝杆、压力传感器、推板和导向轴，所述的伺服电机的输出端与所述的减速器的输入端连接，所述的减速器的输出端与所述的齿轮箱组件的输入端连接，所述的齿轮箱组件的输出端与所述的丝杆连接，所述的丝杆穿设于所述的推板，多个所述的铝层压板均滑动地设置于所述的导向轴，两个相邻的铝层压板之间放置有待化成的铝离子电池；所述的丝杆在伺服电机的作用下带动推板沿着导向轴的长度方向水平移动对待化成的铝离子电池加压。
[0009]所述的齿轮箱组件包括与减速器传动连接的主传动齿轮、一级传动齿轮和二级传动齿轮，所述的主传动齿轮与所述的一级传动齿轮相互啮合，所述的一级传动齿轮与所述的二级传动齿轮相互啮合，所述的二级传动齿轮与所述的丝杆键连接。
[0010]所述的热压化成夹具和冷压夹具还包括压力检测及自动调整机构，所述的压力检测及自动调整机构包括弹簧组件、压力支撑板、导向杆、与压力支撑板连接的压力检测传感器和用于实时对压力检测传感器进行读取数据并实时进行压力控制调整的检测控制程序，所述的弹簧组件固定在两块所述的压力支撑板之间并且两压力支撑板之间还设置有压力缓冲组件，两块所述的压力支撑板通过所述的导向杆连接，且所述的压力支撑板可沿所述的导向杆的长度方向水平移动。
[0011]所述的冷压夹具的的铝层压板包括铝层压板本体和冷却机构，所述的铝层压板本体设置有所述的冷却机构，所述的冷却机构包括进口和出口，所述的进口和出口分别与外部冷却介质连接。
[0012]所述的机架上方的横梁上设置有第一导轨，所述的电池抓手与所述的第一导轨滑动连接；所述的电池抓手包括固定架、抓取机构、水平运动齿条、水平运动电机、升降丝杆、上下运动电机和第二导轨，所述的抓取机构固设在所述的固定架上，所述的水平运动齿条控制所述的固定架在所述的第一导轨上运动，所述的升降丝杆控制所述的固定架的上下运动，所述的上下运动电机控制所述的抓取机构的上下运动，所述的水平运动电机控制所述的抓取机构在所述的第二导轨上运动。
[0013]所述的抓取机构包括抓取气缸和夹爪，所述的抓取气缸的输出端与所述的夹爪连接。
[0014]所述的上下料机构包括设置在托盘架上的上下料托盘、电池夹紧气缸、用于调节电池长度及高度的调节板、用于调整上下料托盘高度的升降调节螺杆，所述的上下料托盘包括若干固定板，相邻固定板之间形成固定槽用以放置铝离子电池，并且铝离子电池放置在长度调节板上相对应的槽中，铝离子电池的底端放置在高度调节板上；所述的固定槽的大小与相邻的铝层压板之间的间距一致。
[0015]所述的铝层压板的顶部设置有用于对待化成的铝离子电池进行导向扶正作用的导向块。
[0016]所述的可变条件充放电电源包括机箱以及设置在机箱上的单片机、化成功率驱动板、电源开关、系统电源、散热风扇、PLC和加热温度控制板，所述的PLC和加热温度控制板可根据不同容量的锂离子电池化成工艺对每个电池进行充放电控制及实时数据采集。所述的PLC通过通讯接口线与和加热温度控制板与PC组件通讯，PC组件由PC主机和显示屏、触摸屏组成，PC机完成本设备的操作运行。
[0017]本发明中，电池抓手在PLC指令下可以在机架上灵活平行滑动，抓取机构按照PLC指令可以垂直抓取、放下电池，实现在上下料托盘和冷、热压夹具之间电池物流的移动。其中，电池上下料机构设置在机架的前后端，以便电池物流的流动，减少人工干预。
[0018]可变条件充放电电源中，单片机具有中央单片处理器及其程序数据存储器、掉电监测电路、实时时钟电路、译码电路、Α/D测量转换电路、测试采样存储器、通讯接口电路。程序数据存储器内部的空间，用作监控程序及其工作内存；掉电监测电路使用了专用掉电监测电路，当+5V电源下降到4.75V时，它会向CPU发出中断请求信号，使监控程序转入掉电中断服务程序，将化成记录保存下来；实时时钟电路的任务是将电池测试记录与时间联系起来，从而实现电池的容量计算和化成过程的电压-时间曲线、电流-时间曲线，起到对电池进行分类、统计的作用；系统的通讯网络是主从式的，主控计算机(上位机)对各个控制管理单元(下位机)进行发送和接收。
[0019]化成功率驱动板是接受单片机的指令，化成电池的充放电电压和电流参数经过处理后传送给单片机，它主要包括充放电的电流、电压参考电压、电参数测量、恒压恒流充放电控制、充放电功率驱动和控制接口电路。从结构上划分为两部分:一是驱动；二是检测控制模块。
[0020]每个区都有12位D/Α控制转换电路，产生四路程控信号，分别为恒流充电、恒压充电、恒流放电、恒压放电的基准信号，它们输出到恒压-恒流充放电控制电路完成控制功能。化成功率驱动板的电压和电流测量均采用四端法，充放电功率驱动是充放电控制回路中的重要一环，它由一个充电功率管和一个放电功率管组成，另外还有用于精密电流测量的四端电阻，以及