袋型电池化成装置的制作方法

本申请涉及储能器件加工技术领域，尤其涉及一种袋型电池化成装置。

背景技术：

袋型动力电池因其拥有较高的能量密度、重量轻等特性，备受国内外汽车企业的青睐。在袋型电池的生产制造中，需要通过化成工序完成对袋型电池的首次充电和SEI膜(solid electrolyte interface，固体电解质界面膜)的形成。

在化成充电过程中，电解液发生复杂的化学反应并产生大量气体，这些气体应全部被排出，否则气体压力会压迫袋型电池的封印边，降低袋型电池的安全性。

技术实现要素：

本申请提供了一种袋型电池化成装置，可以保证化成过程中产生的气体能够被排出，提高安全性。

一种袋型电池化成装置，所述袋型电池包括相连通的电芯容置区和预留气囊，所述袋型电池化成装置包括：

抽气机构；和

气囊刺破机构，

其中，所述抽气机构与所述气囊刺破机构成对设置，且具有远离和靠近彼此的相对运动行程，

所述气囊刺破机构包括用于刺破预留气囊的刺破部和用于打开预留气囊的作用部，所述抽气机构与所述作用部设置成从预留气囊的两相对侧朝远离预留气囊的方向施加作用力以打开预留气囊，所述抽气机构设置成经由所述刺破部在预留气囊上形成的刺破口与所述预留气囊的内部连通。

进一步，所述作用部设置为环形作用部，所述环形作用部环绕所述刺破部设置。

进一步，所述作用部设置成真空吸附作用部。

进一步，所述作用部设置成环绕所述刺破部的环形空腔，所述环形空腔设置成与负压源连通。

进一步，所述刺破部活动设置，所述刺破部的活动行程包括刺破所述预留气囊的刺破行程和复位时的缩回行程。

进一步，在所述缩回行程的一个位置处，所述刺破部不超出所述作用部的最外侧表面。

进一步，所述气囊刺破机构还包括第一环形密封部，所述第一环形密封部环绕所述作用部设置。

进一步，所述气囊刺破机构还包括第二环形密封部，所述第二环形密封部环绕设置于所述刺破部与所述作用部之间。

进一步，所述第二环形密封部包括密封件和环形支撑件，所述环形支撑件环绕所述刺破部设置，所述密封件套设于所述环形支撑件外。

进一步，所述抽气机构包括抽气基体和开设于所述抽气基体的抽气腔和密封腔，所述密封腔环绕所述抽气腔，所述抽气腔供与所述刺破口连通，所述密封腔内设有供打开预留气囊的吸附孔。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供了一种袋型电池化成装置，包括成对设置的抽气机构和气囊刺破机构，其中，刺破部用于刺破预留气囊，且在预留气囊上形成刺破口，作用部与抽气机构从预留气囊的两相对侧共同向预留气囊施加作用力，以打开预留气囊，抽气机构经由该刺破口与预留气囊内部连通，从而可以抽取化成时产生在电池容置区内的气体，从而可以减小气体向热封边施加的压力，提高袋型电池的安全性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的袋型电池化成装置部分结构的示意图；

图2为本申请实施例提供的抽气机构的示意图；

图3为本申请实施例提供的气囊刺破机构的示意图；

图4为本申请实施例提供的热封机构的示意图；

图5为本申请实施例提供的热封部的一个视角的示意图；

图6为本申请实施例提供的热封部的又一个视角的示意图。

附图标记：

1-基体；

10、12-直线电机；

14-机架；

100-固定部分；

102-活动部分；

2-抽气机构；

200-抽气基体；

202-抽气腔；

204-吸附孔；

206-第一真空管；

208-第二真空管；

210-密封腔；

212-第一密封圈；

214-第二密封圈

3-气囊刺破机构；

300-刺破基体；

302-刺破部；

304-作用部；

306-第一环形密封部；

308-第二环形密封部；

3080-密封圈；

3082-环形支撑件；

310-废气腔；

4-热封机构；

400-热封部；

4000-热封本体；

4002-第一热封部分；

40020-滑块；

40022-热封头；

40024-热电偶；

40026-发热管；

4004-第二热封部分；

402-驱动部。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

此外，本文中提及的“多个”、“多对”是指数量上至少为两个、两对。

本申请提供了一种袋型电池化成装置，该化成装置不仅可以对袋型电池进行化成操作，还可以将化成时在袋型电池内产生的气体及时地抽出，以免对袋型电池的封边造成压力，提高袋型电池的安全性。

这里说的“袋型电池”也可以理解为外壳为封装膜的软包电池，也就是说，用于封装裸电芯的外壳是柔性的，例如钢塑膜或铝塑膜，而不是刚性的铝壳。

一般来说，通常是在一张片状的钢塑模或铝塑膜上成型出凹坑，裸电芯放置在该凹坑内，其余部分的钢塑模或铝塑膜对折并覆盖该凹坑，然后将重叠后的三个侧边热封，即形成袋型电池。

需要说明的是，在袋型电池进行化成前，袋型电池属于半成品，此时，袋型电池包括相连通的电芯容置区和预留气囊两部分，其中，裸电芯位于电芯容置区内，并浸润于电解液中，预留气囊可以暂存化成过程中由电解液产生的气体，待化成工艺结束后，预留气囊可以被切除。

除非另有说明，本申请中所提及的袋型电池均为以上描述的半成品，即包括电芯容置区和预留气囊的袋型电池。如图1所示，袋型电池化成装置(以下简称化成装置)包括基体1和设置于基体1的抽气机构2和气囊刺破机构3。其中，抽气机构2和气囊刺破机构3成对设置，且分别设置于预留气囊的两相对侧。抽气机构2和气囊刺破机构3具有远离和靠近彼此的相对运动行程，在两者的相对运动行程中，抽气机构2和气囊刺破机构3可以共同打开预留气囊，并通过抽气机构2抽取产生在电池容置区内的气体。

在图1所示的实施例中，抽气机构2和气囊刺破机构3设置有多对，相应的，化成装置设置有多个袋型电池放置工位，各袋型电池放置工位可以沿一字形排布。其中，每对抽气机构2和气囊刺破机构3可以对一个袋型电池进行抽气操作，以提高产能。

此外，还可以将抽气机构2和气囊刺破机构3两者均相对基体1活动设置，如图1所示，例如，可以通过驱动机构分别带动抽气机构2和气囊刺破机构3沿袋型电池的排布方向做直线往复运动，以实现彼此靠近和远离。驱动机构可以是直线电机10、12，但不仅限于此。

可选择的，基体1可以包括固定部分100和相对于固定部分100活动设置的活动部分102，在图1所示的实施例中，活动部分102可以与固定部分100滑动配合，例如，可以设置固定部分100包括滑轨，相应的，活动部分102包括滑块，滑块滑接于滑轨，从而实现活动部分102带动抽气机构2和气囊刺破机构3活动，该活动方向可以与袋型电池的排布方向垂直，以使得抽气机构2和气囊刺破机构3能够移动至预留气囊所在的位置。其中，抽气机构2、气囊刺破机构3以及驱动机构均设置于活动部分102。如图2所示，抽气机构2包括抽气基体200、开设于抽气基体200的抽气腔202和吸附孔204以及设置于抽气基体200的第一真空管206和第二真空管208。其中，第一真空管206与抽气腔202连通，实现负压抽气，第二真空管208与吸附孔204连通，实现负压吸合，第一真空管206与第二真空管208均与真空泵连通，并且，两真空管的管路中均配备有真空表，可以实时反馈真空度。抽气基体200还包括密封腔210、第一密封圈212和第二密封圈214，其中，密封腔210环绕抽气腔202设置，第一密封圈212套设于抽气腔202的腔体的外壁，以密封抽气腔202，进而在抽气过程中增大抽气腔202的真空度。第二密封圈214嵌设于与密封腔210连通的环形腔体内，密封腔210通过第一密封圈212和第二密封圈214共同实现密封。

吸附孔204设置于密封腔210内，吸附孔204与第二真空管208连通，以在刺破口周围形成打开预留气囊的负压，密封腔210可以提高真空度，由此可以增大在吸附孔204处产生的负压，增加吸附时的牢固度。

如图3所示，气囊刺破机构3包括刺破基体300、刺破部302和作用部304。其中，刺破部302用于刺破预留气囊，并在预留气囊上形成贯穿预留气囊的刺破口，作用部304可以在预留气囊的另一侧向预留气囊施加作用力，在作用部304和吸附孔204的共同作用下，预留气囊的两个膜层相分离，预留气囊被打开。

由此可知，被刺破部302刺穿后形成的刺破口为抽气机构2和预留气囊建立了抽气通道，在抽气机构2和作用部304打开预留气囊的同时，抽气机构2可以连同产生在电池容置区内的气体抽出。

根据以上的描述，在化成过程中，预留气囊被刺破并打开，为抽气机构2建立了抽气通道，由此使得产生在电池容置区内的大量气体可以经由抽气机构2被抽走，减小了由于气体滞留在预留气囊内而向热封边施加的压力，提高了袋型电池的安全性。

请继续参考图3，刺破部302可以相对刺破基体300活动设置，该活动行程包括刺破预留气囊的刺破行程和复位时的缩回行程，在刺破行程中，刺破部302伸出并与预留气囊接触，在缩回行程中，刺破部302复位至初始位置。并且，在缩回行程的一个位置处，刺破部302设置成不超出刺破基体300或作用部304的最外侧表面。该方案可以起到保护刺破部302的作用，避免刺破部302与硬质物体发生磕碰。

当然，刺破部302还可以设置成相对于刺破基体保持固定，此时，刺破部302需突出于刺破基体300和作用部304之外，以确保刺破部302能够与预留气囊相接触。

一种实施例，刺破部302可以设置成针状结构，针状结构可以降低刺破预留气囊时的难度，在图3所示的实施例中，刺破部302设置为锥形结构，其横截面积由顶部向根部逐渐增大，如此设置后，顶部容易形成应力集中，预留气囊在顶部的作用下很快被刺破，且随着刺破行程的增加，刺破部302不断伸出，形成在预留气囊上的刺破口的尺寸也随之增大，从而可以使得最终形成的抽气通道的过流面积相对较大，进而可以方便抽气机构2将电池容置区内的气体快速抽出。

刺破部302可以采用耐腐蚀的不锈钢材质，形状也可以选择为菱形等，而不限于上述的锥形。

可选择的，作用部304可以设置为环形作用部，环形作用部环绕刺破部302设置，环形作用部可以增大与预留气囊的接触面积，从而增大打开预留气囊时的作用力。

一种可选择的实施例中，环形作用部可以设置成真空吸附作用部，也就是说，作用部304也是通过抽真空的方式向预留气囊施加作用力，该方式相对于以拉扯的方式打开预留气囊而言，机构设置相对简单，且作用方式更加可靠。

在图3所示的实施例中，作用部304为围绕刺破部302设置的环形空腔，该环形空腔与负压源连通，当负压源开启，该环形空腔内即产生真空吸附力，从而可以吸附膜层以打开预留气囊。

进一步，为了确保打开预留气囊时具有足够的真空度，该气囊刺破机构3还包括第一环形密封部306，第一环形密封部306嵌设于环形空腔的内壁，该第一环形密封部306可以密封环形空腔，以确保真空度。

更进一步，该气囊刺破机构3还包括第二环形密封部308，第二环形密封部308环绕设置于刺破部302与作用部304之间。容易理解的，当刺破部302刺破预留气囊后，气体会快速从刺破后的刺破口中排出，此时，气体容易发生外泄，而在刺破部302的外部设置第二环形密封部308可以起到密封作用，并可以将气体暂时存储在刺破部302与第二环形密封部308之间的废气腔310内，并最终可以通过抽气机构2抽出。

此外，为了确保第二环形密封部308的可靠性，第二环形密封部308包括密封圈3080和环形支撑件3082，环形支撑件3082设置于刺破基体300，且环绕刺破部302设置，密封圈3080套设于环形支撑件3082的外部，环形支撑件3082可以起到固定密封圈3080的作用，有了环形支撑件3082的支撑作用，密封圈2080不容易发生移动或变形，密封位置更加稳定。

在以上所描述的实施例中，抽气机构2的内部结构与气囊刺破机构3的内部结构可以对应设置，例如，抽气腔202与废气腔310对应设置，作用部304与密封腔210对应设置等。

抽气结束后，还需要对袋型电池进行热封，如图4所示，该袋型电池化成装置还包括热封机构4，热封机构4相对机架14活动设置，从而可以根据袋型电池的位置调整自身位置，实现热封操作。需要说明的是，热封机构4可以相对于化成装置独立设置，无需与基体1连接。

在图4所示的实施例中，热封机构4包括相连接的热封部400和驱动部402，驱动部402可以实施为气缸，驱动部402伸缩运动，带动热封部400上下运动，以靠近和远离袋型电池，但驱动部402的实施方式不仅限于此。

此外，驱动部402也可以活动设置于机架14，例如两者之间可以采用滑动配合或滚动配合，机架14沿袋型电池的排布方向延伸，从而可以使得驱动部402带动热封部400沿袋型电池的排布方向移动，

如图5所示，热封部400包括热封本体4000和相对热封本体4000运动的第一热封部分4002和第二热封部分4004，第一热封部分4002和第二热封部分4004的结构基本相同，本申请对第一热封部分4002进行详细说明，对第二热封部分4004不再赘述。

如图6所示，第一热封部分4002包括滑块40020和连接于滑块40020的热封头40022、热电偶40024以及发热管40026，其中，滑块40020与热封本体4000滑动配合，可以实现第一热封部分4002的位置移动。

热封头40022可以设置为环形封头，在热封过程中，环形封头可以环绕预留气囊的刺破口，并热封该刺破口。热封头40022的材料可以采用黄铜等。

发热管40026发热可以向热封头40022传递热量，热电偶40024可以检测热封头40022的温度，避免温度过热或不足导致热封缺陷。

需要说明的是，热封机构4不仅限于以上所示出的方案，根据具体使用环境的不同，热封机构4还有其它方案可供选择。例如，热封头40022的结构不仅限于环形，还可以是半环形或圆形等。

下面简单描述袋型电池的抽气和热封过程。

抽气机构2和气囊刺破机构3在活动部分102的带动下运动至袋型电池的预留气囊处，通过直线电机10、12控制抽气机构2和气囊刺破机构3压合预留气囊，刺破部302伸出刺破预留气囊，刺破后，吸附孔204与作用部304开始抽气并在刺破口的外围形成负压，直线电机10、12再次控制抽气机构2和气囊刺破机构3分别朝远离预留气囊的一侧运动，以拉开预留气囊。

抽气机构2从刺破口处开始抽气直至化成结束，化成结束后停止抽真空，并且，抽气机构2和气囊刺破机构3在活动部分102的带动下远离预留气囊。

热封机构4由处初始位置移动至预留气囊的刺破口位置，热封头40022对刺破口周围进行热封，并通过运动实现对多个袋型电池依次热封，热封完成后，热封机构4上升并远离袋型电池，至此，抽气以及热封完成。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。