电芯热压化成夹具设备的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池生产设备技术领域，具体涉及一种电芯热压化成夹具设备。

背景技术：

在锂离子电池的生产工艺中，化成、热压是电池成型过程中的重要工序。化成是对电池内部活性进行激活以保证其具有良好充放电性能，循环寿命，而热压工序则是保证软包动力锂电池具有良好性能同时能保持高质量的外观。

而在压力化成的工序中，目前主要只能对单个/少量电芯实现夹紧化成作业，劳动强度大，生产效率低，成品质量也不佳。另外，在现有的锂离子电池生产设备中，锂离子电池的化成与热压的工序都是分开实施的，需要不同的设备及工装夹具，其工作过程是将电池放入化成设备中进行充放电激活，然后在热压设备上进行热压，每个工序需要相应的设备，所以设备成本高、工装效率低、成品质量也得不到保障。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的为提供一种电芯热压化成夹具设备，能够对一定数量的电芯实现压紧化成作用，并同时实现对电芯的热压成型，准确控制对电芯的加热程度，提高生产效率和成品质量，降低设备成本。

本实用新型提出一种电芯热压化成夹具设备，包括：驱动机构、多个导向轴、多个梯形丝杆、多个夹板；各夹板分别以第一指定间隔平行地活动套置于垂直各夹板部署的各导向轴上；各梯形丝杆与各导向轴平行设置于各夹板上，各梯形丝杆的同一方向的一端末尾处分别与驱动机构的动力输出端相连，驱动机构驱动各梯形丝杆同时同向旋转，以驱动各夹板同时沿着各导向轴直线运动，将第一指定间隔变为第二指定间隔；各夹板内设置有温度传感器与加热板。

优选地，各夹板还包括多个滑套，各夹板连接各导向轴的第一端分别对称设有一对第一滑套和一对第二滑套，第一端为夹板的两个相对的边缘；导向轴为四根导向轴，四根导向轴一一对应穿过一对第一滑套和一对第二滑套。

优选地，夹板还包括各夹板还包括多个导向结构，多个导向结构以成对的方式设置于垂直第一端的第二端上，所述第二端为所述夹板除所述第一端之外的另两个相对的边缘。

优选地，各夹板还包括两个PCB板，两个PCB板对称设置于夹板的两个第一端。

优选地，加热板采用硅胶电热板或者加热棒。

优选地，还包括第一固定座和第二固定座，第一固定座设置于靠近驱动机构的一端；第二固定座设置于远离驱动机构的一端；梯形丝杆的两端分别通过轴承与第一固定座和第二固定座连接。

优选地，还包括弹簧机构，弹簧机构包括弹簧与弹簧压板，弹簧压板与夹板平行；两个互相平行的弹簧压板安装于导向轴上，弹簧以弹性形变方向平行于导向轴的方式设置于两个互相平行的弹簧压板的中间。

优选地，还包括压力传感器，压力传感器设置于第二固定座与靠近第二固定座的弹簧压板之间。

优选地，还包括PCB调节机构，PCB调节机构与导向轴连接。

优选地，驱动机构为伺服电机。

本实用新型提供的电芯热压化成夹具设备，通过伺服电机旋转并驱动四根梯形丝杆同步旋转，从而带动夹板沿着导向轴上做平稳的直线运动，使得各夹板相互靠近并挤压电芯，以实现对一定数量的电芯的定位夹紧。利用温度传感器准确控制加热板对电芯的加热程度，并通过导向结构实现对电芯的导向和夹紧，有效地保障了电芯的热压化成的质量，实现了对电芯的均匀加热和均匀地施加压力，另外，可以通过PCB调节机构调节导向轴的上下运动进而调节PCB板的高度，使其与电芯的高度适配，实现对不同尺寸的电芯的定位夹紧。通过本电芯热压化成夹具设备能对一定数量的电芯同时进行热压和充放电化成，结构执行效率高，节约设备成本并提高生产效率和成品质量。

附图说明

图1是本实用新型电芯热压化成夹具设备一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型电芯热压化成夹具设备中夹板的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

请同时参照图1与图2，图1是本实用新型电芯热压化成夹具设备一实施例的结构示意图；图2是本实用新型电芯热压化成夹具设备中夹板的结构示意图。

本实用新型实施例提供的一种电芯热压化成夹具设备，包括驱动机构1、多个导向轴2、多个梯形丝杆3、多个夹板4；各夹板4分别以第一指定间隔平行地活动套置于垂直各夹板4部署的各导向轴2上；各梯形丝杆3与各导向轴2平行设置于各夹板4上，各梯形丝杆3的同一方向的一端末尾处分别与驱动机构1的动力输出端相连，驱动机构1驱动各梯形丝杆3同时同向旋转，以驱动各夹板4同时沿着各导向轴2直线运动，将第一指定间隔变为第二指定间隔；各夹板4内设置有温度传感器5与加热板6。

电芯热压化成夹具设备工作时，电芯的放置通过机械手同时抓取一定数量的电芯并放置到相邻的两个夹板4之间，通过驱动机构1旋转并驱动梯形丝杆3同步同时旋转，梯形丝杆3的旋转带动夹板4沿着导向轴2上做平稳的直线运动，使得各夹板4相互靠近并挤压电芯，以实现对多个电芯的定位夹紧。夹板4内还包括温度传感器5和加热板6，在夹板4夹住电池后，通过温度传感器5对夹板4处的温度进行检测，根据温度传感器5检测到的温度值来控制加热板6的加热，使得加热板6对电芯进行加热至需要的温度，实现对电芯的热压整形。另外，也通过夹板4与电芯极耳点连接，在与电芯电极接触时对电芯进行充放电，完成化成步骤。

其中，夹板4的数量可以根据实际的需要确定，其中如图1所示为29块。另外，加热板6的功率是恒定的，加热板6根据温度传感器5检测的温度情况来对夹板4进行加热或不加热。温度传感器5用于检测夹板4的温度并间接控制加热板6的工作，当夹板4的温度低于预设的温度值，加热板6就持续加热，而当夹板4的温度达到了预设的温度值，加热板6就停止工作，利用温度传感器5能达到准确控制给电芯加热的温度。预设的温度值为电芯进行热压工序时所需要的温度。

进一步地，各夹板4还包括多个滑套7，各夹板4连接各导向轴2的第一端分别对称设有一对第一滑套和一对第二滑套，第一端为夹板4的两个相对的边缘；导向轴2为四根导向轴2，四根导向轴2一一对应穿过一对第一滑套和一对第二滑套。

其中，四根导向轴2对应地穿过分别对称设置在夹板4两个第一端的第一滑套和第二滑套，使得各夹板4能够平行地活动套置于对应的导向轴2上，通过驱动机构1旋转并驱动四根梯形丝杆3同步同向旋转后，梯形丝杆3的旋转能够带动夹板4内的滑套7沿着导向轴2上做平稳的直线运动，实现对多个电芯的定位夹紧。

进一步地，各夹板4还包括多个导向结构8，多个导向结构8以成对的方式设置于垂直于第一端的第二端上，第二端为夹板4除第一端之外的另两个相对的边缘。

其中，导向结构8的数量可按实际情况选择，本实施例中，优选地，在一个夹板4上设置有4个导向结构8，其中导向结构8的放置方式有多种：1.两对导向结构8都设置在一个相同的第二端；2.一对导向结构8设置在一个第二端，另一对导向结构8设置在相对的另一个第二端。另外，导向结构8的形状与火箭头相似，在电芯被放置入热压化成夹具设备后，相邻两个夹板4上的导向结构8能对电芯起到一定的导向和夹紧作用，在一定程度上保障了电芯的热压化成的质量。

进一步地，各夹板4还包括两个PCB板9，两个PCB板9对应设置于夹板4的两个第一端。

其中，PCB板9用于与电芯极耳点连接，并能够在与电芯电极接触时对电芯进行充放电，完成化成的步骤。

进一步地，各夹板4还包括加长板，加长板的第一端与PCB板9的一端连接，加长板的第二端向夹板4的第二端延伸设置，且加长板延伸设置的一端至少与夹板4的第二端平齐。

其中，PCB板9的一端可从夹板4的一个第二端伸出一段长度，加长板的一端也可以从夹板4的对应的另一个第二端伸出一段长度，上述的长度的范围可取0-12cm但不限于此，加长板的个数也为两个，两个加长板的位置与两个PCB板的位置相对应连接。

进一步地，加长板的长度为PCB板9的长度的1/4-1/2。

进一步地，加长板与PCB板9是一体成型的。

其中，加长板与PCB板9的一体成型设置能使得夹板4夹紧电芯的结构更加紧凑。

进一步地，加长板的厚度与PCB板9的厚度一样。

其中，由于加长板的一端以及PCB板9的一端都可以从夹板4的两个第二端各伸出一段长度，即说明一体成型的加长板与PCB板9能够完全横设在夹板4的对称设置的两个第一端之间，在PCB板9和加长板组合所起的限位作用下，夹板4对电芯进行热压时不会出现往夹板4的某一端压偏的情况，从而防止造成电芯的变形，避免形成麻花电芯。

进一步地，夹板4中间为铝层板，加热板6和温度传感器5设置于铝层板内。

其中，由于铝层板的材料价格较昂贵，夹板4中间也可以采用能实现与铝层板所起功能类似的绝缘板，从而有效地降低成本。

进一步地，加热板6采用硅胶电热板或者加热棒。

其中，采用硅胶电热板或者加热棒能有效确保电芯加热时的温度均匀，受力均衡。

进一步地，各夹板4还设置有冷却循环通道，冷却循环通道设置于夹板4的内部，冷却循环通道包括入口和出口，入口的一端和出口的一端对称设置于夹板4的两个第一端，入口的另一端和出口的另一端分别与外部冷却介质流动的导管连接。

其中，在对电芯热压化成完成之后，可通过各夹板4内的冷却循环通道对电芯进行进一步的冷压成型。将冷却介质，例如冷却水从入口流入冷却循环通道，吸收电芯的热量，再从出口流出，带走电芯热压完成后的残余热量，能使得电芯以及整个夹具设备得到充分有效的冷却。

在本来应用于热压化成的夹板4内设置冷却循环通道后，不仅能实现对电芯的热压化成，而且也能实现对电芯的冷压，在电芯热压完成后通过冷却循环通道的冷却介质带走其残余热量，使电芯得到充分有效的冷却，以提高冷压的效果。本实施例能使用一套设备同时实现对电芯的热压化成以及冷压，结构执行效率高，进一步节约设备成本并提高生产效率。

进一步地，各夹板4还设有两个链条卡，两个链条卡对称设置于夹板4的两个第一端，相邻的两个链条卡之间设置有链条。

其中，在电芯完成冷压之后，通过链条拉动夹板4相互远离，并能限制相邻的夹板4之间的最大距离，便于取走冷压完成后的电芯。

进一步地，还包括第一固定座和第二固定座，第一固定座设置于靠近驱动机构1的一端；第二固定座设置于远离驱动机构1的一端；梯形丝杆3的两端分别通过轴承与第一固定座和第二固定座连接。

其中，设置两个固定座，能有效地保障了整个设备的牢固安全性。

进一步地，还包括弹簧机构10，弹簧机构10包括弹簧与弹簧压板，弹簧压板与夹板4平行；两个互相平行的弹簧压板安装于导向轴2上，弹簧以弹性形变方向平行于导向轴2的方式设置于两个互相平行的弹簧压板的中间。

其中，弹簧能对压力化成的过程进行缓冲，使得电芯热压化成夹具设备在工作时保持一定的柔性；另外，弹簧压缩方向采用的是模架结构设计，能使弹簧的压缩和弹开具有良好的导向性能。弹簧经过压缩后，弹簧两端的弹簧压板仍然可以保持良好的平行度，即弹簧压板在经过弹簧压缩后，两侧倾斜的偏差极小，从而有效地缓和了整个压力化成的过程。

进一步地，还包括压力传感器11，压力传感器11设置于第二固定座与靠近第二固定座的弹簧压板之间。

其中，利用压力传感器11能实现压力可控监测的功能。通过压力传感器11实时感应并记录夹板4挤压电芯的压力的大小，并反馈给驱动机构1，从而调整驱动机构1的动作，使压力稳定在设定范围。

进一步地，还包括PCB调节机构12，PCB调节机构12与导向轴2连接。

其中，利用PCB调节机构12能实现对不同尺寸的电芯的夹紧，PCB调节机构12通过与导向轴2连接，调节导向轴2进行上下运动，从而实现PCB板9高度的调节，使得PCB板9高度与电芯的高度适配，以适应不同电芯的极耳点位置，保证PCB板9能与电芯极耳的良好接触。

进一步地，驱动机构1为伺服电机。

其中，伺服电机包括但不限于伺服马达。通过伺服马达能实现压力稳定传递的功能，伺服马达提供动力带动梯形丝杆3同时同向转动，在滑套7沿着导向轴2做平稳的直线运动的同时，推动与梯形丝杆3最近的第一块夹板4，第一块夹板4随后推动第二块夹板4，依次动作，直至所有的夹板4之间均施加恒定的压力后，伺服马达停止运作。

本实用新型的工作原理为：电芯热压化成夹具设备工作时，电芯通过机械手抓取被分别放置到相邻的两个夹板4之间，其中两个夹板4之间可以对称放置两块电芯。通过伺服马达旋转并驱动四根梯形丝杆3同时同向等速旋转，梯形丝杆3带动若干夹板4内的滑套7沿着导向轴2上做平稳的直线运动，使得各夹板4相互靠近并挤压电池。夹板4夹住电池后，通过温度传感器5对夹板4处的温度进行检测，从而控制加热板6的加热，使得加热板6对电芯进行加热至需要的温度，实现对电芯的热压；通过压力传感器11实时感应并记录夹板4挤压电芯的压力的大小，并反馈给驱动机构1，从而调整驱动机构1的动作，使压力稳定在设定范围，而弹簧则对热压过程缓冲，它们同时对电池进行保护避免压力过大。在夹板4内的滑套7沿着导向轴2做平稳的直线运动的同时，推动与梯形丝杆3距离最近的第一块夹板4，第一块夹板4随后推动第二块夹板4，依次动作，直至所有的夹板4之间均施加恒定的压力，以及通电进行充电化成，最后完成热压化成。而对于不同尺寸的电芯，可以通过PCB调节机构12调节导向轴2的上下运动进而调节PCB板9的高度，使其与电芯的高度适配，实现对不同尺寸的电芯的夹紧化成。

本实用新型提供的电芯热压化成夹具设备，通过伺服电机旋转并驱动四根梯形丝杆同时同向旋转，从而带动夹板内的滑套沿着导向轴上做平稳的直线运动，使得各夹板相互靠近并挤压电芯，以实现对一定数量的电芯的定位夹紧。利用温度传感器准确控制加热板对电芯的加热程度，并通过导向结构实现对电芯一定的导向和夹紧，有效地保障了电芯的热压化成的质量，实现了对电芯的均匀加热和均匀地施加压力，另外，可以通过PCB调节机构调节导向轴的上下运动进而调节PCB板的高度，使其与电芯的高度适配，实现对不同尺寸的电芯的定位夹紧。通过本实用新型提供的电芯热压化成夹具设备，能对一定数量的电芯同时进行热压和充放电化成，结构执行效率高，节约设备成本并提高生产效率和成品质量。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。