电芯固定装置及焊接设备的制作方法

本申请涉及动力电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯固定装置及焊接设备。

背景技术：

圆柱电芯的正负极耳通常是分别位于圆柱电芯的两端，在采用这种圆柱电芯组成电池模组时，由于电池模组的结构十分复杂，因此，会导致整个电池模组的制造工艺十分复杂。发明人发现在圆柱电芯的正极一端的外壳上连接一个金属的极片便可以作为负极。然而，现有的技术中，并不存在于正极一端的外壳上连接金属极片作为负极的方案，因此，要实现这一方案，只有采用现有的焊接设备来将金属极片与电芯外壳焊接在一起。而现有的焊接技术，并不存在用于对电芯和金属极片进行定位的结构设计，因此，采用现有的焊接设备并不能准确地对电芯和金属极片进行焊接。

技术实现要素：

为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的之一在于提供一种电芯固定装置，所述装置包括容置组件、固定组件以及用于将所述容置组件和所述固定组件相对固定的连接组件；

所述容置组件上设置有多个容置槽，所述容置槽用于容纳待焊接电芯，所述待焊接电芯的金属外壳与负极连接并延伸至正极所在一端；

所述固定组件上与所述容置槽相对的位置设置有固定焊接孔，当所述容置槽底部与待焊接电芯负极接触且所述容置组件与所述固定组件通过所述连接组件相对固定时，所述正极同一端设置的金属极片的外边缘和靠近所述正极一端的金属外壳与所述固定焊接孔侧壁或者所述容置槽侧壁贴合，以使所述待焊接电芯与所述金属极片的轴心一致，其中，所述金属极片用于将负极极耳与所述金属外壳连接，所述金属极片的内径大于所述正极的外径。

可选地，所述固定焊接孔内侧设置有固定凸块，当所述容置槽底部与待焊接电芯负极接触且所述容置组件和所述固定组件通过所述连接组件相对固定时，所述固定凸块与所述金属极片贴合以使所述金属极片相对所述待焊接电芯固定。

可选地，所述固定凸块沿所述固定焊接孔侧壁的周向间隔设置，每两个相邻的固定凸块形成一个焊接通孔。

可选地，所述容置槽有多个，多个容置槽呈两列分布，每列中的所述容置槽间隔均匀分布。

可选地，所述金属极片上设置有负极极耳，所述固定焊接孔的侧壁上设置有用于容纳负极极耳的开口。

可选地，所述连接组件包括第一磁性件和第二磁性件，所述容置组件上设置所述第一磁性件，所述固定组件上与所述第一磁性件相对的位置设置所述第二磁性件，当所述容置组件和所述固定组件相对固定时，所述第一磁性件和所述第二磁性件所产生的磁场方向相反。

可选地，所述容置组件上设置至少两个第一固定槽，每个所述第一固定槽中均设置有所述第一磁性件，所述固定组件上与所述第一固定槽相对的位置设置第二固定槽，所述第二固定槽中设置所述第二磁性件。

可选地，所述电芯固定装置还包括定位组件，所述定位组件包括设置在所述容置组件上的定位销以及设置在所述固定组件上的定位孔，所述定位销用于与所述定位孔配合，以防止所述容置组件与所述固定组件相对移动。

可选地，所述定位销至少有两个，所述固定组件上设置有与每个所述定位销分别对应的定位孔。

本申请的另一目的还在于提供一种电芯焊接设备，包括焊接头、传送结构和如本申请任一项所述的电芯固定装置，所述电芯固定装置设置在所述传送结构上并在所述传送结构带动下移动。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例的电芯固定装置及焊接设备，通过设置容置组件和固定组件，在容置组件上设置用于容纳电芯的容置槽，在固定组件上与电池容置槽对应的位置设置固定焊接孔，固定焊接孔中设置固定凸块，当容置组件与固定组件通过连接组件对应连接在一起时，设置在容置槽中待焊接电芯外壳靠近正极一端的金属外壳以及设置在正极一端的金属极片与容置槽或者固定焊接孔的侧壁贴合，从而可以使得电芯与金属极片的轴心一致，从而实现对金属极片和待焊接电芯的定位，使得焊接金属极片更加精确。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例提供的电芯的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的金属极片的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的电芯与金属极片的连接结构图；

图4是本申请实施例提供的电芯固定装置的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的容置组件的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的固定组件的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的电芯安装结构示意图；

图8是电芯固定装置的电芯固定原理示意图。

图标：100-圆柱电芯；110-金属外壳；200-金属极片；210-负极极耳；300-容置组件；310-容置槽；400-固定组件；410-固定凸块；420-开口；430-固定焊接孔；500-连接组件；600-定位销。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现有技术中，常见的圆柱电芯100的正极和负极分别位于圆柱电芯100的两端，也就是说，圆柱电芯100的正极和圆柱电芯100的负极相对设置，当需要将这种圆柱电芯100组成电池模组时，就需要在圆柱电芯100的两端分别焊接极耳等，然后，再将圆柱电芯100之间进行串联或者并联连接，由于一个电池模组中的圆柱电芯100的数量十分多，而且各个圆柱电芯100相互之间的串并联关系十分复杂，因此，现有的圆柱电芯100组成电池模组的结构十分复杂。由于电池模组中各个圆柱电芯100之间的串并联关系是通过导线来实现的，而圆柱电芯100的正极和负极又分别位于不同的两端，因此，在圆柱电芯100成组的过程中，也就涉及到不同圆柱电芯100的不同电极与其他结构之间的连接关系并非一致，从而导致整个电池模组的制造工艺都十分复杂。

请参见图1，发明人经过研究发现，圆柱电芯100的外壳一般采用金属外壳110制成，而该金属外壳110往往又是与圆柱电芯100的负极连接的，也就是说，圆柱电芯100的外壳可以作为圆柱电芯100的负极。而圆柱电芯100的外壳，其侧面(形成柱面的部分)一般会采用绝缘材料进行包裹，并不利于转接。而金属外壳110的端部，一般会延伸至圆柱电芯100的正极一端，并无需用绝缘材料覆盖，由于延伸至圆柱电芯100正极一端的金属外壳110的边缘极窄，因此，不易于与导线等进行焊接。由于圆柱电芯100的金属外壳110是将圆柱电芯100的侧面完全包裹住的，因此，圆柱电芯100的金属外壳110在正极一端，也是环绕所述正极一周的，也就是说，正极与金属外壳110的轴心一致(轴心相同或者几乎在同一条直线上)，但是金属外壳110与正极并不接触。

基于此，发明人设计了一种金属极片200，用于与延伸至正极一端的金属外壳110连接，从而将负极极耳210与负极连接。请参见图2，由于金属外壳110环绕在正极的周边，因此，本实施例中，金属极片200也环绕在正极周边，例如，金属极片200可以是一个圆环型的金属结构，这个圆环型的金属极片200的内径大于圆柱电芯100的正极的内径。由于金属极片200是通过金属外壳110与负极连接的，金属极片200就相当于是负极，因此，本实施例中，在实际焊接中，需要使金属极片200不能与正极接触，以防止短路。金属极片200与圆柱电芯100焊接好后的理想状态下的结构请参照图3所示，可见，金属极片200设置在圆柱电芯100上正极的同一端与金属外壳110连接，且与圆柱电芯100的正极相互隔离。

然而，现有技术中，并没有针对此种焊接金属极片200的设备。现有的焊接设备，都是采用一个单独的压板，来对待焊接的产品施加压力从而实现待焊接产品的定位的，但是，这种定位的设备，在定位时，只是能够在压力达到一定大小后，才能够将待焊接产品固定住，产品在整个过程中，还是很容易发生移位，这样就会导致焊接点并不准确。在上述的金属极片200在正极一端与金属外壳110焊接在一起的时候，如果采用现有的焊接设备来进行，那么，焊接点无疑会产生很大的误差，由于金属极片200的移位，也极有可能发生短路的危险。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种电芯固定装置，以下结合具体的实施例来对本申请提供的电芯固定装置进行详细讲解。

请参见图4、图5、图6、图7和图8，本申请实施例所述的电芯固定装置，包括容置组件，所述容置组件上设置有多个容置槽310，所述容置槽310用于容纳待焊接电芯，所述待焊接电芯的金属外壳110与负极连接并延伸至正极所在一端。所述电芯固定装置还包括固定组件400，所述固定组件400用于与所述容置组件配合，以将设置在容置槽310中的待焊接电芯与设置在该待焊接电芯正极同一端的金属极片200进行径向的定位并将电池和金属极片200限制在电芯固定装置内，所述固定组件400上，设置有与每个容置槽310分别对应的固定焊接孔430。当然，本实施例中，还包括用于将容置组件和所述固定组件400连接起来，以使所述容置组件与所述固定组件400相对固定的连接组件500。

本实施例中，连接组件500将容置组件300和固定组件400连接起来使两者相对固定时，容置组件300上与固定组件400相对的表面上设容置槽310，固定组件400与容置组件300相对的表面上，与各个容置槽310分别相对的位置上设置固定焊接孔430。也就是说，本实施例中，与每个容置槽310对应的固定焊接孔430，设置的具体位置为连接组件500将容置组件300和固定组件400连接起来使两者相对固定时，固定组件400与容置组件300相对的表面上，与该容置槽310别相对的位置上设置固定焊接孔430。

当所述容置槽310底部与待焊接电芯负极接触且所述容置组件与所述固定组件400通过所述连接组件500相对固定时，所述正极同一端设置的金属极片200的外边缘和靠近所述正极一端的金属外壳110与所述固定焊接孔430侧壁或者所述容置槽310侧壁贴合，以使所述待焊接电芯与所述金属极片200的轴心一致，其中，所述金属极片200用于将负极极耳210与所述金属外壳110连接，所述金属极片200的内径大于所述正极的外径。

所述正极同一端设置的金属极片200的外边缘和靠近所述正极一端的金属外壳110与所述固定焊接孔430侧壁或者所述容置槽310侧壁贴合，也就是说，所述正极同一端设置的金属极片200的外边缘所在圆形的直径和靠近所述正极一端的金属外壳110的直径与金属极片200、靠近所述正极一端对应的固定焊接孔430部分的直径一致或者与该部分对应的容置槽310的直径一致。

以圆柱电芯100的金属外壳110和金属极片200的半径相同为例，圆柱电芯100和所述金属极片200均位于容置槽310内，此时，容置槽310可以为具有与圆柱电芯100外壳的半径一致的尺寸，也就是说，如果圆柱电芯100的金属外壳110半径为a，那么容置槽310的半径同样为a，或者，容置槽310具有两个半径不同的部分：靠近容置槽310底部的第一槽体和靠近容置组件300表面并与第一槽体连通且方向(轴心的方向)一致的第二槽体。那么，在圆柱电芯100半径为a的情况下，第二槽体的半径为a，而第一槽体的半径可以为a，也可以为b，其中b大于a。

圆柱电芯100和所述金属极片200均位于固定焊接孔430内，此时，固定焊接孔430可为具有与圆柱电芯100金属外壳110的半径一致的尺寸，也就是说，如果圆柱电芯100的金属外壳110半径为a，那么容置槽310的半径同样为a，容置槽310的半径大于a，且容置槽310的端部将固定焊接孔430覆盖。或者，固定焊接孔430具有两个半径不同的部分：靠近固定组件400表面的第一孔体和远离固定组件400表面向第一孔体反方向延伸的第二孔体，第一孔体与第二孔体的方向(轴心的方向)一致，第一孔体与第二孔体的半径不一致。那么，在圆柱电芯100半径为a的情况下，第一孔体的半径为a，而第二孔体的半径可以为a，也可以为b，其中b大于a。

当然，当待焊接电芯位于容置槽310中、金属极片200位于固定焊接孔430时，与靠近正极一端的金属外壳110对应的容置槽310的半径、与金属极片200对应的固定焊接孔430的半径的设置方式，可以参照上述例子。

本实施例中，通过定位组件和固定组件400上分别设置容置槽310和固定焊接孔430，从而通过容置槽310、固定焊接孔430的配合来使金属极片200与金属外壳110连接，使得金属极片200与金属外壳110的轴心一致，从而提高了焊接的准确率和效率。同时，该方案还能够避免金属极片200与正极接触，因此，也能提高焊接的安全性。

可选地，本实施例中，所述固定焊接孔430内侧设置有固定凸块410，当所述容置槽310底部与待焊接电芯负极接触且所述容置组件和所述固定组件400通过所述连接组件500相对固定时，所述固定凸块410与所述金属极片200贴合以使所述金属极片200相对所述待焊接电芯固定。

本实施例中，设置所述固定凸块410，可以在轴向上对所述待焊接电芯和金属极片200进行定位，从而，能够进一步防止金属极片200与金属外壳110之间的微小位移，使得焊接更加准确，同时，还能够避免金属极片200相对待焊接电芯在轴向上运动，从而能够提高焊接的质量。进一步的。通过固定凸块410对金属极片200施加压力，可以减小金属极片200与金属外壳110之间的缝隙，从而能够更进一步地提高焊接质量，以及焊接的效率。

可选地，本实施例中，所述固定凸块410沿所述固定焊接孔430侧壁的周向间隔设置，每两个相邻的固定凸块410形成一个焊接通孔。也就是说，每两个固定凸块410之间的部分，用于焊接。

本实施例中，将固定凸块410均匀间隔设置，可以使金属极片200各个部分受力均匀，从而使得金属极片200与金属外壳110之间的间隙更加一致，进而能够提高焊接效率。

可选地，本实施例中，所述容置槽310有多个，多个容置槽310呈两列分布，每列中的所述容置槽310间隔均匀分布。

例如，所述容置槽310可以设置12个，12个容置槽310共分为两列分布，每列容置槽310中包括六个容置槽310，两列容置槽310相互平行，每列的容置槽310中，相邻两个容置槽310之间的距离相等。每列容置槽310均匀间隔分布，可以便与焊接头移动焊接，从而能够提高焊接效率。

可选地，本实施例中，所述金属极片200上设置有负极极耳210，所述固定焊接孔430的侧壁上设置有用于容纳负极极耳210的开口420。

本实施例中，在金属极片200上设置负极极耳210，可以将负极极耳210预先焊接在金属极片200上，或者使金属极片200与负极极耳210一体成型，这样，在设置负极极耳210时便可以直接通过焊接金属极片200来完成，具有焊接效率高的特点。

可选地，本实施例中，所述连接组件500包括第一磁性件和第二磁性件，所述容置组件上设置所述第一磁性件，所述固定组件400上与所述第一磁性件相对的位置设置所述第二磁性件，当所述容置组件和所述固定组件400相对固定时，所述第一磁性件和所述第二磁性件所产生的磁场方向相反。

本实施例中，设置磁性件来作为连接组件500，通过磁性件的磁吸力来连接容置组件300和固定组件400，可以使容置组件300与固定组件400贴合，可以方便容置组件300和固定组件400的拆卸和相对固定，操作起来更加方便。

可选地，本实施例中，所述容置组件上设置至少两个第一固定槽，每个所述第一固定槽中均设置有所述第一磁性件，所述固定组件400上与所述第一固定槽相对的位置设置第二固定槽，所述第二固定槽中设置所述第二磁性件。

本实施例中，设置两个磁性件，可以使容置组件300和固定组件400之间连接更稳定，从而减小两者之间的相对移动。当然，本实施例中，还可以设置三个、四个或者更多个磁性件，各个磁性件的设置方式，请参照前述的磁性件设置方式，在此不再赘述。

可选地，本实施例中，所述电芯固定装置还包括定位组件，所述定位组件包括设置在所述容置组件上的定位销600以及设置在所述固定组件400上的定位孔，所述定位销600用于与所述定位孔配合，以防止所述容置组件与所述固定组件400相对移动。

本实施例中，设置定位组件，可以使容置组件300与固定组件400在连接在一起时，更加稳定。

当然，本实施例中，定位销600也可以与固定组件400固定连接，从而在容置组件300上设置与固定组件400配合的孔。可以理解的是，也可以在容置组件300和固定组件400上分别设置与定位销600对应的孔，定位销600与容置组件300和固定组件400都可拆卸连接。

本实施例中，当包括四组磁性组件(每组包括一个第一磁性件和一个第二磁性件)，定位销600包括两个时，固定组件400上可以包括四个用于设置磁性组件的孔和两个用于与定位销600配合的定位孔。

可选地，本实施例中，所述定位销600至少有两个，所述固定组件400上设置有与每个所述定位销600分别对应的定位孔。

本实施例中，设置两个定位销600和两个与各个定位销600分别配合的定位孔，可以避免容置组件300与固定组件400在连接在一起时，在两者相接触的平面上发生相对移动。

本申请的另一目的还在于提供一种电芯焊接设备，包括焊接头、传送结构和如本申请任一项所述的电芯固定装置，所述电芯固定装置设置在所述传送结构上并在所述传送结构带动下移动。

本实施例所述的电芯固定装置与电芯焊接设备配合，可以在自动化过程中用于实现电芯的定位、装载、焊接、周转及对极耳折弯进行定位功能。

以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。