半成品聚合物电池方形金属外壳、电池装配装置及工艺的制作方法

本发明涉及电池，尤其涉及半成品聚合物电池方形金属外壳、电池装配装置及工艺。

背景技术：

1、聚合物电池凭借着高容量及良好的安全性而应用越来越广泛。随着科技的发展，在聚合物电池制造过程中，传统的塑壳封装方式也慢慢地被淘汰。金属壳体相对于塑胶外壳来说，其能减少外壳在电池中所占的体积，进而为电池内部提供更大的容积。采用金属壳体作为聚合物电池外壳的应用越来越广泛。

2、然而，现有技术中，采用金属壳体作为外壳制作聚合物电池时，大部分企业依然是采用人工的方式将电芯置入到金属外壳内部，定位好后，再进行注塑处理。也有部分企业引进半自动化设备进行电芯与电池外壳的装配。然而，上述方式均存在不足之处：

3、1、采用人工的方式进行安装时，由于电池金属外壳采用薄型铝箔来制作，其本身厚度很小，操作人员稍不注意就容易使得外壳变形，进而造成电芯无法顺利安装进入外壳内，需要先矫正外壳再进行安装，造成返工，导致效率低下。此外，人工手动安装的方式要求操作人员具备较高的熟练程度，否则，容易存在电芯安装不到位的情况。

4、2、此外，目前采用半自动化设备进行电芯及外壳安装时，由于金属外壳是折弯成型的，在安装电芯后需要折合以包围住电芯，在折合的两侧边存在对接缝。进行半自动化的电芯安装及外壳折合时，由于金属外壳是由薄型金属制成，外壳在受力后容易变形，而半自动化折合过程中，两侧边的可活动性容易导致折合后的对接缝对齐不良，需要人工重新调整，甚至需要重新配置金属外壳。这使得电池在装配时的效率、良品率及成本都得不到有效的控制。

5、为此，需要设计一种新的方案，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种便于电芯置入、无形变、保证良品率且为后续自动化作业提供保障的半成品聚合物电池方形金属外壳。

2、本发明还提供了一种将上述聚合物电池方形金属外壳与电芯组合安装成为聚合物电池的电池装配装置，该装置能够保障聚合物电池实现自动化安装，有效地提高了聚合物电池的装配效率，保证有较高的良品率，且避免了人为因素的干扰。

3、此外，本发明还提供了利用上述电池装配装置进行聚合物电池装配的工艺，该工艺步骤简单，装配得到的聚合物电池对接缝对齐一致，制备的电池外表美观，质量好。

4、上述半成品聚合物电池金属外壳所采用的技术方案是：所述金属外壳由一金属薄片经若干次折弯形成方形包围而成，该金属外壳的两端开口，且在所述金属薄片内形成电芯容纳腔，所述金属薄片经折弯后具有第一对接边和第二对接边，所述半成品聚合物电池方形金属外壳的所述第一对接边和所述第二对接边相对于所述电芯容纳腔向外翘起。

5、上述方案可见，半成品聚合物电池方形金属外壳的所述第一对接边和所述第二对接边相对于所述电芯容纳腔向外翘起，即电芯容纳腔在装配电芯时极大地方便电芯的置入，能够便于后续实现自动化生产，且金属外壳无形变，极大地保证了良品率。

6、进一步地，从该金属外壳的任意一端开口向所述电芯容纳腔的方向投影，所述第一对接边和所述第二对接边相对于水平面均具有向上的夹角，该夹角范围在10～30°。由此可见，具有向上的夹角，确保了电芯容纳腔在半成品时的体积始终是便于电芯置入的，且第一对接边和所述第二对接边与水平面的夹角范围设置在10～30°之间，这确保了针对不同尺寸的电池可采用不同的夹角角度，满足不同的电池技术的要求，保证了设计的多样性。

7、在该金属外壳的最大面积的面上且靠近开口的位置设置有电芯支撑片，所述电芯支撑片向所述电芯容纳腔内延伸设置。由此可见，电芯支撑片的设置能够对置入电芯容纳腔内的电芯形成支撑及定位。

8、在该金属外壳的最小面积的两个侧面上且靠近两端的开口处均设置有注塑口。由此可见，设置多个注塑口，能够确保电池在注胶时能有效地充满电池腔室，且能极大地提高效率。

9、本发明所述电池装配装置所采用的技术方案是：将上述半成品聚合物电池方形金属外壳与电池电芯装配的电池装配装置，所述电池装配装置包括底板，在所述底板上设置有外壳定位槽以及与所述外壳定位槽相对设置的推进压合模块，所述外壳定位槽的厚度与所述半成品聚合物电池方形金属外壳的厚度一致，所述推进压合模块包括压合板，所述压合板的中间位置设置有向外凸起的外壳对接缝矫正凸棱，所述压合板的中部设置为中空状态，在所述压合板的中部配合有对接边压合块，所述压合板设置在位于所述底板上的第一驱动装置的输出端上，所述对接边压合块设置在位于所述第一驱动装置上的第二驱动装置的输出端上，所述第一驱动装置带动所述压合板向所述外壳定位槽靠近或从所述外壳定位槽远离，所述第二驱动装置带动所述对接边压合块向位于所述外壳定位槽内的半成品聚合物电池方形金属外壳靠近或从所述半成品聚合物电池方形金属外壳远离，所述电池装配装置外接电源及控制器，所述底板上设置有对所述第一驱动装置进行限位的限位装置。

10、上述方案可见，限位装置的设置，是为了限定第一驱动装置的移动距离，避免压合板的中间位置设置的外壳对接缝矫正凸棱以及对接边压合块直接撞击到电芯而造成电芯损坏，确保电池装配的安全和稳定性；外壳定位槽的厚度与半成品聚合物电池方形金属外壳的厚度一致，这保证了对接边压合块压合第一对接边和第二对接边时，第一对接边和第二对接边将被压合到位，使得金属外壳形成完整的包围，形成稳定的结构；对接边压合块向半成品聚合物电池方形金属外壳靠近时，对接边压合块将第一对接边和第二对接边向电芯容纳腔的方向压下，使金属外壳对位于电芯容纳腔内的电芯形成包围，同时，压合板向外壳定位槽靠近，此时，外壳对接缝矫正凸棱正好对第一对接边和第二对接边之间的对接缝的宽度进行限定并矫正，由于外壳对接缝矫正凸棱的限位，在第一驱动装置和第二驱动装置退出后，每个金属外壳的第一对接边和第二对接边构成的对接缝的缝隙宽度均为定值，这确保了电池质量的一致性和良品率，避免了人为因素的干扰；此外，装配装置能够保障聚合物电池实现自动化安装，有效地提高了聚合物电池的装配效率。

11、进一步地，所述外壳对接缝矫正凸棱由两段凸棱组成，两段凸棱分别位于所述对接边压合块的两侧，所述外壳对接缝矫正凸棱从其与所述压合板连接的部位往凸起方向，其横截面的宽度逐渐减小。

12、上述方案可见，所述外壳对接缝矫正凸棱的外端比内端的宽度小，这有利于外壳对接缝矫正凸棱插入到第一对接边和第二对接边的对接缝内，且外壳对接缝矫正凸棱的内端的宽度也限定了对接缝的缝隙宽度。

13、进一步地，在所述外壳定位槽内设置有抽真空孔，所述抽真空孔外接抽真空装置，所述抽真空孔设置在所述外壳定位槽的与金属外壳的最大壁面相贴合的面上；所述外壳定位槽的下部设置有外壳支撑凸台，所述外壳支撑凸台上设置有让位槽。上述方案可见，抽真空孔的设置，能够将置入到外壳定位槽内的金属外壳吸附并精准定位到外壳定位槽内，便于电芯与金属外壳精确地装配；外壳支撑凸台的设置同样是为了将金属外壳精确地定位，为后续电芯的精确装配提供保障；而在外壳支撑凸台上设置有让位槽，该让位槽是为了与电芯支撑片相适配。

14、再进一步地，所述对接边压合块由软性胶质材料制成。在这里，采用软性脚趾材料制作对接边压合块，能够保证对接边压合块在压合金属外壳时，不会对电芯造成影响。

15、此外，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均为气缸，所述第一驱动装置包括第一缸体和设置在所述第一缸体的输出轴上且与所述第一缸体相滑动配合的第一移动板，所述第二驱动装置包括第二缸体和设置在所述第二缸体的输出轴上且与所述第二缸体相滑动配合的第二移动板，所述第一移动板上设置有立板，所述第一移动板上设置有垫板，所述第二缸体固定设置在所述垫板上，所述压合板固定设置在所述立板的与所述外壳定位槽相对的侧面上，所述立板的与所述压合板中部的中空处相对应的部分设置为中空，所述对接边压合块依次穿过所述立板及所述压合板到达所述外壳定位槽并对金属外壳的第一对接边和第二对接边进行压合。在该方案中，第一驱动装置驱动压合板移动，第二驱动装置驱动对接边压合块移动，整体上，驱动机构结构紧凑简洁，占用空间萧，结构稳定可靠。

16、本发明所述聚合物电池装配工艺所采用的技术方案是，该工艺包括以下步骤：

17、a.采用冲压的方式对金属薄片进行加工，加工出金属板上的孔或缺口，再通过折弯机对金属薄片进行折弯操作，得到折弯成型的半成品聚合物电池方形金属外壳；

18、b.将所述半成品聚合物电池方形金属外壳置入到所述外壳定位槽内，定位好并真空吸紧；

19、c.将装配好保护板的电芯置入所述电芯容纳腔内并定位好；

20、d.电池装配装置上电，所述第一驱动装置驱动所述压合板向所述外壳定位槽的方向移动，所述压合板上的所述外壳对接缝矫正凸棱进入到所述第一对接边和第二对接边之间的对接缝处并深入到与金属外壳的侧面的宽度位置处；

21、e.所述第一驱动装置停止移动，所述第二驱动装置驱动所述对接边压合块向所述外壳定位槽的方向移动，当所述对接边压合块接触到所述第一对接边和第二对接边时，所述第一对接边和所述第二对接边被压向所述电芯容纳腔的方向，所述第一对接边和所述第二对接边在所述外壳对接缝矫正凸棱的导向下整齐地折合并贴近电芯；

22、f.从金属外壳的上端口去掉电芯正反面的防尘膜，所述第二驱动装置驱动所述对接边压合块继续压向金属外壳，此时，电芯正反面上的背胶与金属外壳的内壁面相粘合，所述第一驱动装置和第二驱动装置后退；

23、g.将装配好电芯的聚合物电池取出，安装电池底部支架，并将电池保护板安装到金属外壳的开口内；

24、h.上注塑机进行冷注塑，往金属外壳内注入树脂，待冷却后，进行电池性能检测；

25、i.检测合格的聚合物电池表面贴标，完成电池装配。

26、上述方案可见，在装配聚合物电池时，利用电池装配装置的外壳对接缝矫正凸棱，使得装配得到的聚合物电池对接缝对齐一致，制备的电池外表美观，质量好；此外，上述方案的工艺步骤简单，操作方便。