CN101567446B - 空间锌银电池阴极片模块成型装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池制造技术领域的空间锌银电池阴极片模块成型装置及其方法，包括：端盘、压块、膏体控制阀、三自由度直角坐标机器人和工作台，其中：端盘通过导轨活动设置于工作台上，若干个膏体控制阀固定设置于三自由度直角坐标机器人的活动臂上。本发明方法涂覆的双层膏体分布均匀，提高电池性能，延长寿命，同时有效控制膏体外溢，从而避免了膏体对电池的污染。本发明取代了现有对空间锌银电池阴极片模块的完全手工成型的操作工艺，精度、成品率、效率都大幅度提高。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种电池制造技术领域的装置及其方法，具体是一种空间锌银电池阴极片模块成型装置及其方法。
背景技术
太阳电池广泛的应用于空间环境，确保航天器安全可靠地运行。空间锌银电池阴极片模块是太阳电池重要的组成部分，但目前我国空间锌银电池阴极片模块成型仍然采用手工操作，精度低、劳动强度大，效率不高，粗糙的做工也影响了成型品质，而且有毒介质对人体具有一定的伤害。其技术上的不足主要体现在：手工操作使得空间锌银电池阴极片模块内部锌银膏体分布不均匀，影响电池性能和寿命。因此，能否实现阴极片模块成型中涂膏分布的均匀性，采用自动化涂膏是提高空间锌银电池制造质量的关键。
经对现有技术的文献检索发现，发明专利申请号200310122802.1记载了一种“超薄型空间太阳电池片涂胶成型一体化三自由度直角坐标机器人”，该现有技术解决了本领域中的胶层中的气泡问题，但没解决涂膏量和膏体均匀性的问题，因此不适合空间锌银电池阴极片模块的成型方法。
又经检索发现，发明专利申请号03115776.9，记载了一种“太阳电池封装胶层厚度可控的连续滴胶方法”，该技术采用数字控制技术将太阳电池片表面的胶层厚度严格控制一定的指标范围内(小于0.1mm)，解决了粘度较低的透明胶体的涂胶问题，但不适用于具有高粘度的锌银膏体。因此，现阶段急需一种能够解决高粘度锌银膏体的涂膏方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种空间锌银电池阴极片模块成型装置及其方法，该方法成本低，操作方便，使位置误差、锌银膏体量、膏体均匀性等指标限制在一定的范围内，同时减少或避免了有毒粘结剂对操作人员健康的损害。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及空间锌银电池阴极片模块成型装置包括：端盘、压块、膏体控制阀、三自由度直角坐标机器人和工作台，其中：端盘通过导轨活动设置于工作台上，若干个膏体控制阀固定设置于三自由度直角坐标机器人的活动臂上。
所述的端盘的一面上设有若干凹槽以存放空间锌银电池阴极片模块，该凹槽的排列方式为矩阵形式，该端盘的另一面上设有若干定位托盘以实现端盘的定位。
所述的膏体控制阀的出膏量精确度达到0.1g。
所述的三自由度直角坐标机器人包括：控制器、活动臂、电动机和气泵，其中：控制器分别连接至三个电动机和气泵，三个活动臂之间活动设置且该三个活动臂分别在三个相互垂直的自由度中一维活动，气泵固定设置于一个活动臂上并与膏体控制阀相连接。
所述的三自由度直角坐标机器人在三个自由度上的运动误差为±0.02mm。
所述的活动臂的运动速度为100mm/s～200mm/s。
本发明涉及空间锌银电池阴极片模块的成型方法包括以下步骤：
第一步、首先测量确定空间锌银电池阴极片模块的外形尺寸和定位位置，设定工作温度为15～25℃的室内温度，然后裁剪出对应的包封纸片；
第二步、生成膏体控制阀的控制文件并将控制文件下载至三自由度直角坐标机器人的控制器内，将端盘放于空间锌银电池定位托盘内；
所述的控制文件包括：膏体控制阀的运动轨迹三维参数和膏体控制阀的流量时间参数。
第三步、将裁定的包封纸片铺于端盘内并盖上压纸板，然后将空间锌银电池定位托盘沿滑轨送至设定位置，再将三自由度直角坐标机器人复位重启后使膏体控制阀的膏嘴与包封纸片保持0.2～0.6mm的距离，同时启动气泵和三自由度直角坐标机器人，使气泵以4.8bar～172bar的压力控制膏体控制阀将膏体从膏嘴喷出，同时三自由度直角坐标机器人按照设定的运动轨迹精确行走，喷涂出第一膏体层；
所述的压纸板的形状与端盘的凹槽相配合以固定包封纸片，该压纸板上设有镂空部分，所述镂空部分的尺寸与电池阴极片模块的尺寸相匹配以防止涂膏过程中膏体外溢；
所述的第一膏体层的厚度为0.4～0.5mm；
第四步、将极片骨架放于第一膏体层上，骨架边缘贴合压纸板镂空部分的边缘，控制三自由度直角坐标机器人，由气缸带动压块将极片骨架轻轻压平。后再将三自由度直角坐标机器人复位重启后使膏体控制阀的膏嘴与极片骨架保持0.2～0.6mm的距离，同时启动气泵和三自由度直角坐标机器人，使气泵以4.8bar～172bar的压力控制膏体控制阀将膏体从膏嘴喷出，同时三自由度直角坐标机器人按照设定的运动轨迹精确行走，喷涂出第二膏体层；
所述的极片骨架是指厚度为0.25mm～0.4mm的银质丝网，该丝网的边沿设有120mm～150mm的长柄。
所述的第二膏体层的厚度0.4～0.5mm；
第五步、取出端盘并将包封纸片折叠后置于压模内进行初步压合并通风干燥，最后将干燥后的模块初坯进行成品压合后制成空间锌银电池阴极片模块。
所述的初步压合是指：采用厚度为0.8～1.0mm的压模腔内，以20～50N的压力进行挤压，制成厚度为0.8～1.0mm的模块初坯。
所述的成品压合是指：采用厚度为0.7～0.9mm的压模腔内，以20～50N的压力进行挤压，制成厚度为0.7～0.9mm的空间锌银电池阴极片模块。
本发明方法涂覆的双层膏体分布均匀，提高电池性能，延长寿命，同时有效控制膏体外溢，从而避免了膏体对电池的污染。本发明取代了现有对空间锌银电池阴极片模块的完全手工成型的操作工艺，精度、成品率、效率都大幅度提高。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：端盘1、定位托盘2、导轨3、压块4、膏体控制阀5、三自由度直角坐标机器人6、工作台7、控制器8、活动臂9、电动机10和气泵11，其中：端盘1通过导轨3活动设置于工作台7上，4个膏体控制阀5固定设置于三自由度直角坐标机器人6的活动臂上。
所述的端盘1上设有盛放空间锌银电池阴极片模块的若干定位托盘2，如图1所示，所述的4个膏体控制阀5与4个定位托盘2的个数及位置相匹配。
所述的三自由度直角坐标机器人6包括：控制器8、活动臂9、电动机10和气泵11，其中：控制器8分别连接至三个电动机10和气泵11，三个活动臂9之间活动设置且该三个活动臂9分别在三个相互垂直的自由度中一维活动，气泵11固定设置于一个活动臂9上并与4个膏体控制阀5相连接。
所述的气泵11与4个膏体控制阀5相连接的位置分别设有4个压块4。
如图2所示，本实施例涉及空间锌银电池阴极片模块成型具体通过以下步骤进行：
第一步、在15～25℃的室温下测量空间锌银电池阴极片模块的外形尺寸为67×27mm，根据包封要求，将包封纸片裁为115×67mm。
第二步、用计算机对膏体控制阀5的膏体控制阀的运动轨迹三维参数和膏体控制阀的流量时间参数进行编程形成成型所需的控制文件，将文件以波特率9.6kbps串行下载到三自由度直角坐标机器人6的控制器8内，该运动轨迹三维参数包括行程：X＝400，Y＝400，Z＝200毫米，重复定位精度：0.02毫米。
第三步、将端盘11放于定位托盘2内，八片包封纸片分别铺于端盘11的八个槽内，盖上压纸板后，由定位托盘2沿导轨3送至设定位置，再将三自由度直角坐标机器人6复位重启后使膏体控制阀5的膏嘴与包封纸片保持0.4mm的距离，同时启动气泵11和三自由度直角坐标机器人6，使气泵11以89bar的压力控制膏体控制阀5将膏体从膏嘴喷出，同时三自由度直角坐标机器人6按照设定的运动轨迹精确行走，喷涂出第一膏体层；
所述的压纸板的形状与端盘1的凹槽相配合以固定包封纸片，该压纸板上设有镂空部分，所述镂空部分的尺寸与电池阴极片模块的尺寸相匹配以防止涂膏过程中膏体外溢；
所述的第一膏体层的厚度为0.45mm；
第四步、将极片骨架放于第一膏体层上，骨架边缘贴合压纸板镂空部分的边缘，控制三自由度直角坐标机器人6，由气缸带动压块4将极片骨架轻轻压平。后再将三自由度直角坐标机器人6复位重启后使膏体控制阀5的膏嘴与极片骨架保持0.4mm的距离，同时启动气泵11和三自由度直角坐标机器人6，使气泵11以89bar的压力控制膏体控制阀5将膏体从膏嘴喷出，同时三自由度直角坐标机器人6按照设定的运动轨迹精确行走，喷涂出第二膏体层；
所述的极片骨架是指厚度为0.3mm的银质丝网，该丝网的边沿设有135mm的长柄。
所述的第二膏体层的厚度0.45mm；
第五步、取出端盘1并将包封纸片折叠后置于压模内进行初步压合并通风干燥，最后将干燥后的模块初坯进行成品压合后制成空间锌银电池阴极片模块。
所述的初步压合是指：采用厚度为0.9mm的压模腔内，以45N的压力进行挤压，制成厚度为0.9mm的模块初坯。
所述的成品压合是指：采用厚度为0.8mm的压模腔内，以35N的压力进行挤压，制成厚度为0.8mm的空间锌银电池阴极片模块。
本实施例相比现有技术具有膏体分布均匀，精度高，效率高的技术效果。
Claims (7)
1.一种空间锌银电池阴极片模块成型装置，包括：端盘、压块、膏体控制阀、三自由度直角坐标机器人和工作台，其特征在于：端盘通过导轨活动设置于工作台上，若干个膏体控制阀固定设置于三自由度直角坐标机器人的活动臂上；
所述的端盘上设有盛放空间锌银电池阴极片模块的若干定位托盘；
所述的膏体控制阀与若干定位托盘的个数及位置相匹配；
所述的三自由度直角坐标机器人包括：控制器、活动臂、电动机和气泵，其中：控制器分别连接至三个电动机和气泵，三个活动臂之间活动设置且该三个活动臂分别在三个相互垂直的自由度中一维活动，气泵固定设置于一个活动臂上并与膏体控制阀相连接。
2.根据权利要求1所述的空间锌银电池阴极片模块成型装置，其特征是，所述的活动臂的运动速度为100mm/s～200mm/s。
3.一种根据权利要求1所述装置进行成型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、首先测量确定空间锌银电池阴极片模块的外形尺寸和定位位置，设定工作温度为15～25℃的室内温度，然后裁剪出对应的包封纸片；
第二步、生成膏体控制阀的控制文件并将控制文件下载至三自由度直角坐标机器人的控制器内，将端盘放于空间锌银电池定位托盘内；
第三步、将裁定的包封纸片铺于端盘内并盖上压纸板，然后将空间锌银电池定位托盘沿滑轨送至设定位置，再将三自由度直角坐标机器人复位重启后使膏体控制阀的膏嘴与包封纸片保持0.2～0.6mm的距离，进行第一膏体层喷涂；
第四步、将极片骨架放于第一膏体层上后再将三自由度直角坐标机器人复位重启后使膏体控制阀的膏嘴与包封纸片保持0.2～0.6mm的距离，进行第二膏体层喷涂；
第五步、取出端盘并将包封纸片折叠后置于压模内进行初步压合并通风干燥，最后将干燥后的包封纸片成品压合后制成空间锌银电池阴极片模块。
4.根据权利要求3所述的空间锌银电池阴极片模块的成型方法，其特征在于，所述的控制文件包括：膏体控制阀的运动轨迹三维参数和膏体控制阀的流量时间参数。
5.根据权利要求3所述的空间锌银电池阴极片模块的成型方法，其特征在于，所述的极片骨架是指：厚度为0.25mm～0.4mm的银质丝网，该丝网的边沿设有120mm～150mm的长柄。
6.根据权利要求3所述的空间锌银电池阴极片模块的成型方法，其特征在于，所述的初步压合是指：采用厚度为0.8～1.0mm的压模腔内，以20～50N的压力进行挤压，制成厚度为0.8～1.0mm的模块初坯。
7.根据权利要求3所述的空间锌银电池阴极片模块的成型方法，其特征在于，所述的成品压合是指：采用厚度为0.7～0.9mm的压模腔内，以20～50N的压力进行挤压，制成厚度为0.7～0.9mm的空间锌银电池阴极片模块。
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