加热电池壳体的装置、热烫整形设备以及成型设备的制作方法

文档序号:16090597发布日期:2018-11-27 22:58阅读:195来源:国知局

本实用新型涉及封装技术领域,特别涉及一种加热电池壳体的装置、热烫整形设备以及成型设备。



背景技术:

随着钢塑膜复合包装材料的技术成熟以及商品化,钢塑膜开始应用到商品化的软包锂离子电池。随着钢塑膜在软包锂离子电池的生产切入,由于60um厚度钢塑膜的刚性是67um厚度铝塑膜的3倍,延展性只有其1/4,导致钢塑膜的封装加工窗口非常窄。

相关技术中,用现有的铝塑膜生产工艺和设备做钢塑膜软包锂离子电池封装,最主要的问题之一是封装褶皱,其中在封印褶皱位置,封印内的聚丙烯会被挤压到折痕两侧,形成横向贯穿的封印且电解液可以渗透的通路,严重影响电芯封装可靠性和产品优率(约30%优率损失)。

其中,产生封装褶皱问题的根本原因是,在钢塑膜做高温封装时,热封头和钢塑膜封印起始的接触位置不同步,且电阻封头温度分布不均匀,导致钢塑膜受热和受力不均匀,从而封装应力释放不均匀,形成褶皱。



技术实现要素:

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型提出一种加热电池壳体的装置,该加热电池壳体的装置可以解决钢塑膜封装应力释放不均匀问题,从而可以从根本上解决钢塑膜封装褶皱问题。

本实用新型进一步地提出了一种热烫整形设备。

本实用新型进一步地提出了一种成型设备。

根据本实用新型的加热电池壳体的装置包括:相对设置的第一部件和第二部件,所述第一部件内设置有第一感应线圈,所述第二部件内设置有第二感应线圈,所述电池壳体设置于第一感应线圈和第二感应线圈之间。

根据本实用新型的加热电池壳体的装置,通过在第一部件和第二部件内部分别设置有感应线圈,能够均匀加热钢塑膜中的不锈钢层,可以解决钢塑膜封装应力释放不均匀问题,从而可以从根本上解决钢塑膜封装褶皱问题,同时,该加热电池壳体的装置还具有封装一致性高、封头寿命长、安全可靠、高效节能、准确控温和绝缘性好等优点。

可选地,所述第一部件包括:第一壳体和第一面板,所述第一面板安装于所述第一壳体,所述第一感应线圈设置于所述第一壳体和所述第一面板之间的空间内;所述第二部件包括:第二壳体和第二面板,所述第二面板安装于所述第二壳体,所述第二感应线圈设置于所述第二壳体和所述第二面板之间的空间内,所述第一面板和所述第二面板相对设置。

进一步地,所述第一壳体和所述第二壳体均构造为电磁波屏蔽壳。

可选地,所述第一壳体和所述第二壳体均为非金属件。

可选地,所述的加热电池壳体的装置还包括:电磁控制器和逆变器,所述电磁控制器与所述逆变器电连接,所述第一感应线圈和所述第二感应线圈分别与所述逆变器电连接。

进一步地,所述的加热电池壳体的装置还包括:控制电路,所述控制电路串联在所述逆变器和所述第一感应线圈之间,所述控制电路包括两个子电路,两个所述子电路分别与所述第一感应线圈和所述第二感应线圈电连接。

根据本实用新型的热烫整形设备,用于电池壳体,包括:上述的加热电池壳体的装置。

根据本实用新型的成型设备,用于电池壳体,包括:模具和上述的加热电池壳体的装置,所述模具包括相对设置的上模和下模;所述上模设置于所述第一部件,所述下模设置于所述第二部件。

可选地,所述上模和所述下模内均嵌设有感应线圈。

进一步地,所述上模嵌入所述第一部件,且与所述第一部件的表面平齐;所述下模嵌入所述第二部件,且与所述第二部件的表面平齐。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的加热电池壳体的装置的示意图;

图2是根据本实用新型实施例的加热电池壳体的装置的封头为三角形时的示意图;

图3是根据本实用新型实施例的加热电池壳体的装置的封头为矩形时的示意图;

图4是根据本实用新型实施例的加热电池壳体的装置的封头为五边形时的示意图;

图5是根据本实用新型实施例的热烫整形设备的示意图;

图6是根据本实用新型实施例的热烫整形设备为半圆形时的示意图;

图7是根据本实用新型实施例的热烫整形设备为三角形时的示意图;

图8是根据本实用新型实施例的热烫整形设备为长方形时的示意图;

图9是根据本实用新型实施例的热烫整形设备为梯形时的示意图;

图10是根据本实用新型实施例的成型设备的上模没有设置感应线圈的示意图;

图11是根据本实用新型实施例的成型设备的上模设置有感应线圈的示意图。

附图标记:

加热电池壳体的装置10;

第一部件1;

第一壳体11;电磁波屏蔽层111;

第一面板12;

第二部件13;第二壳体131;第二面板132;

第一感应线圈2;第二感应线圈21;

电磁控制器3;逆变器4;

控制电路5;子电路51;

电池20;钢塑膜201;

热烫整形设备30;

成型设备40;模具401;上模4011;下模4012。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“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实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图4详细描述一下根据本实用新型实施例的加热电池壳体的装置10,电池壳体用于保护电池内部的电芯,电池壳体可以为钢塑膜201,但不限于此,下面以钢塑膜201为例进行描述。

如图1-图4所示,根据本实用新型实施例的加热电池壳体的装置10包括:相对设置的第一部件1和第二部件13,第一部件1内设置有第一感应线圈2,第二部件13内设置有第二感应线圈21,电池壳体设置于第一感应线圈2和第二感应线圈21之间。第一部件1和第二部件13可以间隔设置,例如,第一部件1和第二部件13上下相对间隔开设置,如此设置可以使第一感应线圈2和第二感应线圈21之间形成磁场空间。也就是说,第一感应线圈2和第二感应线圈21的设置可以使得第一部件1和第二部件13之间形成磁场空间。

其中,先用第一部件1和第二部件13施加一定压力,在常温下把封印区域对齐压紧,由于还没有加热,钢塑膜201可以均匀对齐,然后在第一感应线圈2和第二感应线圈21之间形成的磁场,会使钢塑膜201中的不锈钢层产生涡流,不锈钢层迅速产热,熔合聚丙烯层,达到封装效果,此热封方法能够均匀加热钢塑膜201中的不锈钢层,可以解决钢塑膜201封装应力释放不均匀问题,从而可以从根本上解决钢塑膜201封装褶皱问题,并且,也可以提升电池20的封装可靠性,还可以提升电池20的产品优率。

另外,该加热电池壳体的装置10的封装一致性高,第一部件1和第二部件13不产热,使用寿命长,热量利用充分,基本无散失,热量聚集于钢塑膜201内不锈钢层内部,封头1表面温度略高于室温,可以安全触摸,无需高温防护,而且加热电池壳体的装置10热启动非常快,平均预热时间比电阻圈加热方式缩短60%以上,并且热效率高达90%以上,在同等条件下,比电阻圈加热节电30—70%,热阻滞小、热惯性低,温度控制实时准确,同时第一感应线圈2和第二感应线圈21分别被第一部件1和第二部件13包裹,绝缘性能好,无漏电、短路故障,安全无忧。

由此,通过在第一部件1和第二部件13内部分别设置有感应线圈,能够均匀加热钢塑膜201中的不锈钢层,可以解决钢塑膜201封装应力释放不均匀问题,从而可以从根本上解决钢塑膜201封装褶皱问题,同时,该加热电池壳体的装置10还具有封装一致性高、封头1寿命长、安全可靠、高效节能、准确控温和绝缘性好等优点。

其中,该加热电池壳体的装置10能够简单快速地集成到现有的软包锂离子电池20的顶封设备、侧封设备、注液后封装设备以及化成后抽气封装设备上,可以降低设备改造成本,从而可以容易实现工业化应用。

可选地,如图1所示,第一部件1可以包括:第一壳体11和第一面板12,第一面板12安装于第一壳体11,第一感应线圈2设置于第一壳体11和第一面板12之间的空间内,第二部件13可以包括:第二壳体131和第二面板132,第二面板132安装于第二壳体131,第二感应线圈21设置于第二壳体131和第二面板132之间的空间内,第一面板12和第二面板132相对设置。需要解释的是,第一面板12和第二面板132上下相对设置,如此设置可以保证在第一面板12和第二面板132之间形成磁场空间,从而可以保证加热电池壳体的装置10满足工作要求。

进一步地,第一壳体11和第二壳体131均可以构造为电磁波屏蔽壳,当电磁波碰到第一壳体11和第二壳体131时,能够把没有与第一面板12和第二面板132直接接触的电磁波全部反射到第一面板12和第二面板132处,可以加强电磁波的输出功率,从而可以达到节能和提高效率的目的。

具体地,如图1所示,第一壳体11和第二壳体131的内表面均可以设置有电磁波屏蔽层111,电磁波屏蔽层111具有屏蔽、反射电磁波的功能,当电磁波碰到第一壳体11和第二壳体131时,电磁波屏蔽层111能够将电磁波反射到第一面板12和第二面板132处,可以防止电磁波从第一壳体11和第二壳体131发射到第一壳体11和第二壳体131外部,从而可以提升加热电池壳体的装置10的工作性能。

可选地,第一壳体11和第二壳体131均可以为耐磨的非金属件,这样设置能够提升第一壳体11和第二壳体131的工作性能。

进一步地,第一壳体11可以为陶瓷、黑晶、微晶、尼龙和铁氟龙中的一种,第二壳体131也可以为陶瓷、黑晶、微晶、尼龙和铁氟龙中的一种,陶瓷、黑晶、微晶、尼龙和铁氟龙都是绝缘材料,绝缘性能好,能够进一步防止加热电池壳体的装置10漏电,也能够进一步防止加热电池壳体的装置10发生短路故障,从而可以进一步提升加热电池壳体的装置10的使用安全性。

具体地,如图1-图4所示,第一部件1的截面可以为半圆形、多边形和半椭圆形中的一种,第二部件13的截面也可以为半圆形、多边形和半椭圆形中的一种,例如把第一部件1和第二部件13的截面设置为半圆形,如此设置能够提升第一部件1和第二部件13的结构强度,可以保证第一部件1和第二部件13的工作可靠性,并且也可以使第一壳体11和第二壳体131更好地反射电磁波。但本实用新型不限于此,第一部件1和第二部件13的截面也可以设置为其它形状,只要与半圆形、多边形和半椭圆形起到相同的作用即可。

可选地,如图1所示,加热电池壳体的装置10还可以包括:电磁控制器3和逆变器4,电磁控制器3与逆变器4电连接,第一感应线圈2和第二感应线圈21分别与逆变器4电连接,其中,电磁控制器3可以输入220V(50/60Hz)和380V(50/60Hz)两种模式的交流电,然后经整流、滤波、稳压电路变成直流电输出给逆变器4,然后逆变器4把输入的直流电通过不同种类逆变器4变成需要频率的交流电输出给第一感应线圈2和第二感应线圈21,可以为第一感应线圈2和第二感应线圈21提供电能,从而可以保证第一感应线圈2和第二感应线圈21正常工作。

交流输出的频率范围在100Hz~500kHz之间,分为低频(100Hz~150Hz)、中频(150Hz~10kHz)、超音频(10kHz~100kHz)和高频(100kHz~500kHz)四种模式,如此设置可以使加热电池壳体的装置10适应不同钢塑膜201封装功率需求。

其中,逆变器4输出不同频率的交流电,对应的商品化的逆变器4不同,低频用场效应组件,中频用晶闸管组件,超音频用半导体功率器件或者可控硅振荡器,高频用电子管高频振荡器。

进一步地,如图1所示,加热电池壳体的装置10还可以包括:控制电路5,控制电路5串联在逆变器4和第一感应线圈2之间,其中,经逆变器4输出的交流电能够通过控制电路5输送给第一感应线圈2,可以更好地控制第一部件1工作。

具体地,如图1所示,控制电路5可以包括两个子电路51,两个子电路51分别与第一感应线圈2和第二感应线圈21电连接,需要说明的是,一个子电路51与第一感应线圈2连接,另一个子电路51与第二感应线圈21连接,也就是说,一个子电路51只给一个感应线圈供电,如此设置能够实现独立调整第一部件1和第二部件13输出功率功能,可以实现第一部件1和第二部件13磁场灵活控制的工作。

另外,电磁控制器3和逆变器4具有通用性,可以选用商品化的产品,控制电路5的功能简单,易于实现,并且封头1的设计简单,材料多样,易于实现商业化。

需要说明的是,上述实施例的加热电池壳体的装置10可以集成在其他设备内,这样可以同时实现原有设备的功能和该加热电池壳体的装置10的功能,从而可以实现功能的复合,而且可以减少工序,可以缩短生产线的整个流程,下面举例详细描述。

如图5-图9所示,根据本实用新型实施例的热烫整形设备30,用于电池壳体,热烫整形设备30包括:夹具,夹具可以为加热电池壳体的装置10。

如图5和图6所示,根据本实用新型的第一实施例,夹具的形状为半圆形,电池20侧边一折后,通过该热烫整形设备30夹紧一折,夹紧压力为0.3MPa,然后输入高频电磁波使一折内层不锈钢产生涡流,迅速产热进行热塑形,释放一折的钢塑膜201反弹张开应力,2s后通过输入频率调整加热温度,电磁波一折热烫成型后,进行钢塑膜201二折操作。

在进行钢塑膜201二折操作的过程中,首先用该热烫整形设备30压紧二折贴近电池20主体,压紧压力为0.2MPa,然后输入高频电磁波使折边内层不锈钢产生涡流,迅速产热进行热塑形,释放二折的钢塑膜201反弹张开应力,3s后电磁感应输入停止,使钢塑膜201折边冷却塑形达到最佳折边成型效果。

如图7所示,根据本实用新型的第二实施例,电池20侧边一折后,夹具的形状为三角形,通过该热烫整形设备30夹紧一折,夹紧压力为0.4MPa,然后输入高频电磁波使一折内层不锈钢产生涡流,迅速产热对电池20进行热塑形,释放一折的钢塑膜201反弹张开应力,1s后通过输入频率调整加热温度,一折热烫成型后,进行钢塑膜201二折操作。

在进行钢塑膜201二折操作的过程中,首先用该热烫整形设备30压紧二折贴近电池20主体,压紧压力为0.15MPa,然后输入高频电磁波使折边内层不锈钢产生涡流,迅速产热进行热塑形,释放二折的钢塑膜201反弹张开应力,4s后电磁感应输入停止,使钢塑膜201折边冷却塑形达到最佳折边成型效果。

如图8所示,根据本实用新型的第三实施例,夹具的形状为长方形,电池20侧边一折后,通过该热烫整形设备30夹紧一折,夹紧压力为0.35MPa,然后输入高频电磁波使一折内层不锈钢产生涡流,迅速产热对电池20进行热塑形,释放一折的钢塑膜201反弹张开应力,1.5s后通过输入频率调整加热温度,一折热烫成型后,进行钢塑膜201二折操作。

在进行钢塑膜201二折操作的过程中,首先用该热烫整形设备30压紧二折贴近电池20主体,压紧压力为0.2MPa,然后输入高频电磁波使折边内层不锈钢产生涡流,迅速产热进行热塑形,释放二折的钢塑膜201反弹张开应力,2s后电磁感应输入停止,使钢塑膜201折边冷却塑形达到最佳折边成型效果。

如图9所示,根据本实用新型的第四实施例,夹具的形状为梯形,电池20侧边一折后,通过该热烫整形设备30夹紧一折,夹紧压力为0.5MPa,然后输入高频电磁波使一折内层不锈钢产生涡流,迅速产热进行热塑形,释放一折的钢塑膜201反弹张开应力,0.5s后通过输入频率调整加热温度,一折热烫成型后,进行钢塑膜201二折操作。

在进行钢塑膜201二折操作的过程中,首先用该热烫整形设备30压紧二折贴近电池20主体,压紧压力为0.4MPa,然后输入高频电磁波使折边内层不锈钢产生涡流,迅速产热进行热塑形,释放二折的钢塑膜201反弹张开应力,1s后电磁感应输入停止,使钢塑膜201折边冷却塑形达到最佳折边成型效果。

其中,本实用新型实施例公开的具有不同形状的夹具的热烫整形设备30,不仅限于附图5-图9所示的四种夹具设计和组合,也可以应用于单折边钢塑膜201的电池20热烫成型。

如图10和图11所示,根据本实用新型实施例的成型设备40,用于电池壳体,成型设备40包括:模具401和加热电池壳体的装置10,模具401可以包括上下相对设置的上模4011和下模4012,上模4011和下模4012分别集成于第一部件1和第二部件13内,其中,上模4011设置于第一部件1内,下模4012设置于第二部件13内,如此设置可以在上模4011和下模4012之间的空间形成磁场空间,从而可以使成型设备40满足工作要求。

可选地,上模4011和下模4012内均嵌设有感应线圈,成型设备40工作时,感应线圈能够产生磁场,可以保证在磁场空间内形成有磁场。

进一步地,上模4011嵌入第一部件1,而且上模4011与第一部件1的表面平齐,下模4012嵌入第二部件13,并且下模4012与第二部件13的表面平齐,其中,第一部件1的下表面与上模4011的下表面平齐,第二部件13的上表面与下模4012的上表面平齐,如此设置能够使第一部件1和第二部件13与上模4011和下模4012更好地装配在一起,可以使成型设备40的结构更加合理。

如图10所示,根据本实用新型的第五实施例,上模4011内没有设置感应线圈,成型设备40工作时,钢塑膜201卷料通过拉带被置于上模4011和下模4012之间时,先通过该成型设备40对钢塑膜201进行加热,通过输入频率调整加热温度,当钢塑膜201的内层不锈钢温度到120℃时,进行冲坑操作,上模4011冲坑行程终止时,电磁感应加热同步停止,如此设置可以使钢塑膜201包装袋冷却塑形达到最佳冲坑效果。

如图11所示,根据本实用新型的第六实施例,上模4011内设置有感应线圈,成型设备40工作时,钢塑膜201卷料通过拉带被置于上模4011和下模4012之间时,先通过该成型设备40对钢塑膜201进行加热,通过输入频率调整加热温度,当钢塑膜201的内层不锈钢温度到110℃,进行冲坑操作,上模4011冲坑行程终止时,电磁感应加热同步停止,这样设置也可以使钢塑膜201包装袋冷却塑形达到最佳冲坑效果。

其中,该成型设备40不仅限于图10和图11所示的两种成型设备40,只要包括本实用新型的加热电池壳体的装置10,均能够适用,具体实施例不再一一赘述。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

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