一种电池负压化成装置的制作方法

本实用新型属于二次电池生产设备技术领域，涉及一种电池负压化成装置。

背景技术：

锂离子电池是一款高性能、环保、储能电池，在近年来，快速发展为商业化电池以高电压、高能密、良好的循环寿命被广泛应用于整车、医疗、军事等领域。为相应市场需求，提高锂离子电池安全性能及使用寿命，锂离子电池对前期极板制作过程、装配、化成各环节制作工艺都有着严格的控制。

其中，锂离子电池在化成阶段，对电池性能有很重要的影响。在化成阶段，为使负极表面生成良好的SEI膜，在化成阶段采用负压化成，及时排出电池化成时产生的气体，使SIE膜生成的均匀稳定，提高电池性能。

目前，为了提高电池质量，铝壳电池化成多采用负压化成，如中国专利申请(申请号：201810264406.9)公开的一种电池真空化成机构，包括具有密封型腔的箱体和化成夹具；化成夹具包括底板，设置在底板上的升降机构，升降机构上设有探针组件和吸嘴机构，探针组件与化成电源电连接，吸嘴机构与第一抽真空机构管道联通，以及设置在升降机构上的升降板，和设置在升降板上的电池定位组件，所述升降机构驱动所述升降板上下运动；所述密封型腔与第二抽真空机构管道联通。电池放置于电池定位组件上，通过升降机构推动电池上移，使探针与电池接触并进行化成，同时，吸嘴机构与电池注液孔相吻合连通，进而通过第一抽真空机构将电池内部的气体排出到箱体内，并通过第二抽真空机构将箱体内的空气排出，进而达到负压化成效果。

然而，由于该吸嘴机构的吸嘴仅简单地通过上下运动使吸嘴的端面与注液孔贴合，常遇到吸嘴的轴线相对注液孔发生倾斜的问题，导致吸嘴的端面与注液孔所在的盖板表面之间具有间隙，即吸嘴与注液孔无法紧密吻合，负压真空度达不到要求，导致化成工艺不一致且电池成品质量较差的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电池负压化成装置，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提高对电池的抽真空效果。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种电池负压化成装置，包括机架，所述机架上设有用于放置电池的托盘、用于升降托盘的升降机构、用于对电池进行化成的探针组件和用于对电池抽真空的负压组件，所述负压组件包括固定筒、滑动连接于固定筒内的负压杯，所述负压杯朝向托盘的一端具有与负压杯内腔连通的吸嘴，所述吸嘴采用柔性材料制成，所述固定筒和负压杯之间设有使吸嘴受到向上顶推力时能够驱动负压杯绕吸嘴轴线转动的转动机构。

本电池负压化成装置使用时，先将电池固定与托盘上，使电池的电极和注液孔朝上，然后通过升降机构驱动托盘上移，使探针分别与正极和负极电极接触，以对电池进行化成反应，同时，电池的注液孔与负压组件的吸嘴贴靠吻合，以对电池进行抽真空。固定筒相对机架固定不动，负压杯滑动连接于固定筒内，且负压杯上的吸嘴朝下，电池上移后，吸嘴的下端面会电池盖板开有注液孔的部位抵靠，由于吸嘴为柔性材料制成，具有一定的弹性，在转动机构的作用下，负压杯绕吸嘴的轴线转动，从而带动吸嘴也绕其自身的轴线转动，使吸嘴与电池盖板的表面产生相对滑动并产生更大变形量，增大与电池盖板之间的接触面积，使吸嘴与盖板贴合更紧密，与注液孔的吻合效果更好，避免吸嘴与注液孔之间发生漏气，对电池的抽真空效果更好，从而保证电池化成的效果和一致性。

在上述的电池负压化成装置中，所述固定筒、负压杯和吸嘴均位于同一轴线上，所述转动机构包括开设于固定筒侧壁上的导向槽和位于负压杯外侧壁上的滑块或者包括开设于负压杯外侧壁上的导向槽和位于固定筒内壁上的滑块，所述导向槽沿固定筒的周向自下而上螺旋上升，所述滑块嵌入导向槽内并与导向槽滑动配合。上述两种结构均能够保证吸嘴受压后发生转动，使吸嘴与开有注液孔的电池盖板贴合更紧密。

在上述的电池负压化成装置中，所述固定筒内还设有使负压杯相对固定筒始终具有向下运动趋势的复位弹簧。复位弹簧的设置能够保证负压杯复位的精确性与及时向，便于再次使用。

在上述的电池负压化成装置中，所述导向槽的螺旋升角为30～60°。在该角度范围内，负压杯在受压后转动更顺畅，工作稳定性更好。

在上述的电池负压化成装置中，所述导向槽和滑块均为多个且一一对应，所述导向槽和滑块均绕固定筒的轴心线均匀分布。这样，负压杯受压后的受力更平衡，使吸嘴能够与电池盖板保持垂直，不易因受力不平衡而发生倾斜，吸嘴与电池盖板贴合更紧密。

在上述的电池负压化成装置中，所述吸嘴具有通孔，所述吸嘴的端部具有环绕通孔设置并用于和电池盖板贴合抵靠的抵靠部，所述抵靠部朝向托盘的端面上具有环绕通孔设置的环形凸台。这样吸嘴与注液孔配合时，环形凸台能够嵌入注液孔内且抵靠部与电池盖板贴合密封，以保证注液孔与吸嘴的配合精度。

在上述的电池负压化成装置中，所述抵靠部的下端面上还开有若干同心的环形凹槽，所述环形凹槽均环绕环形凸台设置，相邻的环形凹槽之间形成环形的密封唇。这样，当抵靠部与电池盖板贴靠时，多个环形的密封唇能够与电池盖板之间形成多重密封，以保证吸嘴与注液孔之间的密封连接，使电池的抽真空效果更好。

在上述的电池负压化成装置中，所述负压杯上还开有抽气孔，所述抽气孔通过负压管道连接有真空泵，所述抽气孔与真空泵之间的负压管道上依次设有余液罐和缓冲罐，所述余液罐的底部还连接有储存罐。真空泵抽取电池内气体的时候还会附带抽取一定的液体，当液体进入余液罐后会从底部进入储存罐并被收集，从而实现气体与液体的分离，而缓冲罐的设置能够使负压管道上的气压更稳定，即对电池的抽真空效果也更稳定。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的吸嘴与开有注液孔的电池盖板贴合抵靠时能够相对电池盖板转动，使吸嘴能够自动相对电池盖板调整位置，吸嘴与电池盖板贴合更紧密，吻合效果更好，对电池的抽真空效果也更好，从而保证电池化成质量。

2、本吸嘴的端部设置环形抵靠部和环形凸台，吸嘴与注液孔配合时，环形凸台能够嵌入注液孔内，同时抵靠部上的密封唇能够与电池盖板形成多重密封，进一步提高了吸嘴与注液孔的配合精度与密封效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型在化成时的结构简图；

图3是负压组件的结构示意图；

图4是沿图3中A-A线的剖视图；

图5是吸嘴与注液孔配合的示意图。

图中，1、机架；11、上固定板；12、下固定板；2、托盘；3、升降机构；4、探针组件；5、负压组件；51、固定筒；511、导向槽；52、负压杯；521、滑块；522、抽气孔；53、吸嘴；531、抵靠部；531a、环形凸台；531b、环形凹槽；531c、密封唇；54、复位弹簧；6、电池；61、注液孔；71、负压管路；72、真空泵；73、余液罐；74、储存罐；75、缓冲罐；76、真空表。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，一种电池负压化成装置，包括机架1、托盘2、升降机构3、探针组件4和负压组件5，其中，机架1呈大致方形的中空结构，包括上下间隔设置的上固定板11和下固定板12，托盘2位于上固定板11和下固定板12之间，托盘2上具有用于固定电池6的电池固定机构，升降机构3固设于机架1上并与托盘2固连，使托盘2能够相对机架1上下移动，探针组件4和负压组件5均固设于上固定板11上并向下伸出，两个探针组件4和一个负压组件5组合成一组，用于和一个电池6配合，当电池6上移后，一组内的两个探针组件4分别与电池6的正极和负极电极贴合，从而对电池6进行化成，而负压组件5则与电池盖板上的注液孔61吻合连通，以对电池6内进行抽真空。

具体的，如图2、3所示，负压组件5包括固定筒51和负压杯52，其中，固定筒51呈两端均封闭的筒状，固定筒51竖直地固定于上固定板11的下端面上，负压杯52也呈中空的圆柱状，负压杯52沿轴向滑动连接于固定筒51内，负压杯52的上端开有抽气孔522，用于和真空泵72连通，负压杯52的下端具有向下伸出固定筒51外并与负压杯52内腔连通的吸嘴53，吸嘴53采用橡胶等柔性材料制成，吸嘴53、负压杯52和固定筒51均同轴设置，且固定筒51和负压杯52之间还设有使吸嘴53受压时驱动负压杯52绕吸嘴53轴向转动的转动机构。如图3、图4所示，转动机构包括开设于固定筒51侧壁上的导向槽511和位于负压杯52侧壁上的滑块521，导向槽511沿固定筒51的周向自下而上螺旋上升，且螺旋升角为30～60°之间，优选45°，滑块521嵌入导向槽511内并与导向槽511滑动配合，这样，当吸嘴53与电池盖板抵靠受压时，负压杯52相对固定筒51向上移动，同时滑块521沿导向槽511滑动，从而驱使负压杯52绕吸嘴53的轴线转动，吸嘴53与电池盖板抵靠的端面相对电池盖板转动，以自动调整吸嘴53与电池盖板之间的位置，使吸嘴53与电池盖板贴靠更紧密。固定筒51内还设有复位弹簧54，复位弹簧54的两端分别与负压杯52的顶壁和固定筒51的顶壁抵靠。当然，负压杯52能够在重力的作用下向下运动以复位，而复位弹簧54的设置能够进一步保证复位的及时性与稳定性。

进一步的，所述导向槽511和滑块521可以是均为一个也可以是均为多个，如果是多个的，则导向槽511和滑块521的数量相同且一一对应，导向槽511和滑块521均绕固定筒51的轴心线均匀分布。本实施例中，如图4所示，转动机构为对称设置的两个，导向槽511沿固定筒51轴向的投影呈60°的圆弧形，当然，圆弧形的角度可以是45°，也可以是90°，这样既能够保证固定筒51的结构强度，又能够使负压杯52的受力更平衡，转动更方便。

进一步的，如图5所示，吸嘴53上开有通孔，吸嘴53的端部具有环绕通孔设置的抵靠部531，抵靠部531采用橡胶或树脂等柔性材料制成，抵靠部531的下端面具有环绕通孔设置的环形凸台531a，且抵靠部531的下端面还开有若干环绕环形凸台531a的环形凹槽531b，这些环形凹槽531b的直径依次增大，相邻的环形凹槽531b之间均形成环形的密封唇531c；电池盖板上的注液孔61为前端呈扩口状的阶梯孔，吸嘴53与注液孔61抵靠后，环形凸台531a能够嵌入该阶梯孔内并与台阶面抵靠，同时，抵靠部531的下端面与电池盖板抵靠，使密封唇531c与电池盖板之间形成多重密封，避免吸嘴53与注液孔61之间出现泄漏。

如图2所示，负压杯52的抽气孔522通过负压管道连接有真空泵72，负压管道采用橡胶软管，且负压管道在抽气孔522的位置留有一定的余量，使负压杯52转动时不会产生干涉。负压管道到真空泵72的负压管路71上还依次设有相连通的余液罐73和缓冲罐75，余液罐73的底部开有排液口并与储存罐74连通，这样，真空泵72对电池6抽真空时，会将电池6内的气体和部分液体抽入负压管道内，当液体进入余液罐73后会从排液口进入储存罐74内储存，实现气体与液体的分离。其中，余液罐73和负压杯52支架的负压管路71上还设置有真空表76。负压管路71和负压杯52均采用耐腐蚀塑料或耐腐蚀橡胶等耐腐蚀材料制成。

本实施例中，升降机构3可以是竖直设置在上固定板11或下固定板12上的液压缸，液压缸的液压杆与托盘2固连，通过液压缸的伸缩即可实现托盘2的升降。当然，升降机构3也还可以采用齿轮齿条传动机构或丝杆传动机构。

实施例二

本实施例的技术方案与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中，负压杯52和固定筒51之间的转动机构包括开设在负压杯52上的导向槽511和位于固定筒51内壁上的滑块521，导向槽511也沿负压杯52的周向自下而上螺旋上升，滑块521嵌入导向槽511内并与导向槽511滑动配合，这样，也能够实现吸嘴53受压后，负压杯52和吸嘴53的转动。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了机架1、托盘2、升降机构3、探针组件4、负压组件5、固定筒51、负压杯52、吸嘴53、负压管路71、真空泵72、余液罐73、储存罐74、缓冲罐75等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。