CN104009248A - 软包弧形电芯成型方法及成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种软包弧形电芯成型方法，包括：制作电芯、通过模压的方式将电芯冲压为软包弧形电芯，模压过程中成型上模可进行转动，使成型上模与电芯之间滚动接触，电芯与成型上模之间的相对运动产生的摩擦为滚动摩擦。还提供了上述成型方法中使用的模压成型设备，包括至少一组成型模具，成型模具包括呈弧形的成型下模以及与成型下模相配合的成型上模，成型上模包括由上模压头安装架和设置在上模压头安装架的朝向成型下模方向的一侧的上模压头，上模压头外表面为与成型下模的弧形结构相对应的回转结构，且上模压头可绕其回转中心轴转动的设置在上模压头安装架上。

Description

软包弧形电芯成型方法及成型设备

技术领域

本发明涉及电池加工技术领域，尤其涉及一种软包弧形电芯成型方法及成型设备。

背景技术

近些年来，随着电池技术的发展，锂离子电池因其具有放电电流大、稳定性好、安全性好、容量大等特点广泛应用于数码产品、电动工具和动力玩具等领域中，给我们的生活带来了极大的方便。

软包电池是聚合物电池的另一种叫法，与锂离子电池相比，具有体积小、重量轻、比能量高、安全性高、设计灵活等多种优点。

随着人们生活水平的提高，个性化的数码产品层出不穷。如腕式手机，腕式手表，腕式健康仪等。上述电子产品由于其形状与体积的特点对电池的形状有不同的要求，因此随着其的广泛应用，对弧形软包锂电池需求量越来越大。

然而弧形软包锂电池成形一直以来都是业界难题，由于弧形电芯成形对包装膜损伤较大，很容易使包装膜受损漏液，同时，成形过程中，容易导致极片掉料，故阻碍弧形软包锂电池的广泛应用。

现有技术为解决上述问题，提供了一种弯曲电池制造方法，其在包装膜对电芯进行包装前通过弯曲模具将所述电芯的所述芯体热压弯得到弯曲电芯；在包装膜上冲压形成与所述弯曲电芯形状匹配凹槽；电芯与包装膜分别成型后进行包装能够防止包装后进行弯曲成型造成的挤压包装膜，但由于电芯两侧边热封十分困难，热封时对包装膜造成磨损和两侧热封边溶胶不良导致漏液的情况经常发生，并且单独对包装膜进行成型也较困难，因此加工工艺复杂，提高了生产成本，降低了生产效率。同时成型后的包装膜与电芯的匹配通常存在问题，会影响产品的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软包弧形电芯成型方法，其成型工艺简单且能够有效减少在成型过程中对包装膜的磨损造成漏液的现象。

本发明的另一个目的在于提供一种应用于上述软包弧形电芯成型方法的成型设备。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种软包弧形电芯成型方法，包括：制作电芯，通过模压的方式将所述电芯冲压为软包弧形电芯，所述模压过程中成型上模可进行转动，使所述成型上模与所述电芯之间滚动接触，所述电芯与所述成型上模之间的相对运动产生的摩擦为滚动摩擦。

将与所述电芯相接触的成型上模设置为转动结构，使成型上模与电芯之间形成滚动接触，在模压的过程中两者之间的摩擦由传统的滑动摩擦变成滚动摩擦，能够有效的减少摩擦对包装膜的磨损，避免漏液的现象发生。

作为一种优选的技术方案，所述制作电芯包括以下步骤：

S100、卷绕：采用手动卷绕或机械卷绕的方式制造卷芯；

S110、包装膜成形：通过包装膜成形机成形卷芯专用铝塑包装膜；

S120、极耳热封和一封边热封：把卷芯放入铝塑包装膜凹槽，用极耳热封机和一封边热封机分别进行热封；

S130、注液：已热封的电芯进行烘烤后，移到手套箱里将电解液注入电芯并热封注液边；

S140、预充：已注液的电芯静置一段时间后，通过预充柜对电芯进行初次充放电，让电芯拥有初步的电性能；

S150、二封：把已预充的电芯多余电解液和气体抽掉，并热封电芯二封边；

S160、切边：对已热封二封边的电芯进行切边；

S170、折边：沿电芯底部表面进行折边；

S180、续充：对电芯进行充放电，让电芯达到预定的电性能。

作为一种优选的技术方案，所述模压包括以下步骤：

S200、提供一种成型面为弧形且具有相互配合的成型上模以及成型下模的模压成型设备；

S210、把续充后的电芯放入成形下模；

S220、成形上模在气缸作用下下压完成成形，成形后取下弧形电芯。

作为一种优选的技术方案，步骤S210中将所述电芯放入所述成型下模可以将电芯上极耳所在的一侧面朝向所述成型下模内表面设置，或，将电芯上与极耳所在的一侧面相对的侧面朝向所述成型下模内表面设置。

通过改变电芯的摆放方式能够控制电芯的弯折方向从而得到所需结构的软包弧形电芯。

一种如上所述的成型方法中的模压成型设备，包括至少一组成型模具，所述成型模具包括呈弧形的成型下模以及与所述成型下模相配合的成型上模，所述成型上模包括上模压头安装架和设置在所述上模压头安装架的朝向所述成型下模的一侧的上模压头，所述上模压头外表面为与所述成型下模的弧形结构相对应的回转结构，且所述上模压头可绕其回转中心轴转动的设置在所述上模压头安装架上。

作为一种优选的技术方案，所述上模压头安装架上设置有上模轴，所述上模压头通过所述上模轴可绕其回转中心轴转动的安装在所述上模压头安装架上。

作为一种优选的技术方案，所述上模轴相对于所述上模压头安装架固定设置，所述上模轴上套设有轴承，所述上模压头通过所述轴承与所述上模轴可转动连接。

作为一种优选的技术方案，所述轴承为含油轴承，所述含油轴承与所述上模轴之间为间隙配合，所述含油轴承与所述上模压头之间为过盈配合。

作为一种优选的技术方案，所述成型模具有多组，多组所述成型模具同轴设置，相邻两组成型模具的上模压头的转动互不干扰。

作为一种优选的技术方案，所述上模压头为一滚轮，所述滚轮的半径小于所述成型下模的弧形面的半径，所述弧形面的半径与所述滚轮半径的差值为所述电芯的厚度值。

本发明的有益效果为：上模压头滚动设置，使其与电芯接触面的摩擦为滚动摩擦，减少了模压过程中对电芯包装膜的损伤，从而使弧形软包锂电池成形过程中包装膜很容易受损漏液和极片很容易掉料的情况得到很大改善。设置多组成型模具能够同时对多个电芯进行成型，提高工作效率。相邻成型模具的上模压头转动互不影响，使得相邻上模压头可向相反方向旋转，故电芯摆放在成型下模内位置一致性不需要很高要求，使操作者很容易操作，从而提高生产效率。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例所述软包弧形电芯成型方法流程图。

图2为本发明实施例所述卷芯结构示意图。

图3为图2俯视图。

图4为图2左视图。

图5为本实施例所述铝塑包装膜结构主视图。

图6为本实施例所述铝塑包装膜结构俯视图。

图7为本实施例所述极耳热封和一封边热封状态示意图。

图8为图7俯视图。

图9为热封注液口后电芯结构示意图。

图10为二封边热封后电芯结构示意图。

图11为切边后电芯结构示意图。

图12为折边后电芯结构示意图。

图13为图12俯视图。

图14为电芯上极耳所在的一侧面朝向成型下模内表面设置时软包弧形电芯成型后结构示意图。

图15为电芯上极耳所在的一侧面背离成型下模内表面设置时软包弧形电芯成型后结构示意图。

图16为电芯水平状态处于成型下模中结构示意图。

图17为电芯一种倾斜状态处于成型下模中结构示意图。

图18为电芯另一种倾斜状态处于成型下模中结构示意图。

图19为本实施例中软包弧形电芯模压成型设备未安装成型下模时结构示意图。

图20本实施例中软包弧形电芯模压成型设备成型前状态示意图。

图21本实施例中软包弧形电芯模压成型设备成型时状态示意图。

图22为图21中A-A向剖视图。

图中：

101、电芯；102、卷芯；103、极耳；104、铝塑包装膜；105、凹槽；106、注液口；

201、底板；202、支撑板；203、顶板；204、气缸；205、成型下模固定板；206、导柱；207、压缩弹簧；208、含油轴承；209、成型上模固定板；210、成型上模；211、成型下模；212、上模压头安装架；213、滚轮；214、上模轴；215、成型下模固定槽。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1～22所示，于本实施例中，本发明所述的一种软包弧形电芯成型方法，包括制作电芯101，以及将电芯101通过模压的方式加工成软包弧形电芯；模压过程中成型上模210可进行转动，使成型上模210与电芯101之间滚动接触，电芯101与成型上模210之间的相对运动产生的摩擦为滚动摩擦。

如图1～14所示，制作电芯101包括以下步骤：

S100、卷绕：如图2、3、4所示为卷芯102的结构示意图，采用手动卷绕或机械卷绕的方式制造卷芯102。

S110、包装膜成形：通过包装膜成形机成形卷芯102专用铝塑包装膜104；在本实施例中，成型后的铝塑包装膜104结构如图5、6所示，在平面包装膜上加工能够容纳卷绕后的卷芯102的凹槽105。

S120、极耳103热封和一封边热封：如图7、8所示，把卷芯102放入铝塑包装膜的凹槽105中，将铝塑包装膜104沿卷芯102底边方向进行翻折，使铝塑包装膜104两边在极耳103处重合，并将卷芯102上下两表面覆盖。用极耳热封机将相互重合的极耳103处铝塑包装膜104密封，使铝塑包装膜104形成筒状结构，卷芯102位于筒状结构铝塑包装膜104内部极耳103由一侧伸出。再采用一封边热封机密封筒状铝塑包装膜104的一端，使其成为袋装结构。

S130、注液：已热封的电芯101进行烘烤后，移到手套箱里，将铝塑包装膜104的开口作为注液口106，电解液由注液口106注入电芯101，注液完成后采用封边机对注液口106进行热封，如图9所示；在本实施例中电解液的注入采用海霸泵进行。本领域技术人员可以理解的是：步骤S100至步骤S120中的卷芯102在本步骤S130中注液后称为电芯101。

S140、预充：已注液的电芯101静置一段时间后，通过预充柜对电芯101进行初次充放电，让电芯101拥有初步的电性能。

S150、二封：通过抽真空热封机把已预充的电芯101多余电解液和气体抽掉，并热封电芯101二封边；如图10所示，本实施例中二封边位于注液口106与电芯101之间，靠近电芯101的位置。

S160、切边：如图11所示，通过切边机对已热封二封边的电芯101进行切边；

S170、折边：如图12、13所示，通过烫边机沿电芯101底部表面折边；将电芯101周围伸出电芯101所在竖直空间的铝塑包装膜104翻折到电芯101底部(所述底部指图中所示方向下方位置)，

S180、续充：通过化成柜对电芯101进行充放电让电芯101达到预定的电性能，形成合格的电芯101。

其中模压包括以下步骤：

S200、提供一种成型面为弧形且具有相互配合的成型上模210以及成型下模211的模压成型设备；

S210、把续充后的电芯101放入成形下模211；

S220、成形上模210在气缸204作用下下压完成成形，成形后取下电芯101。

步骤S210中将电芯101放入成型下模211，将电芯101上极耳103所在的一侧面朝向成型下模211内表面设置形成如图14所示的软包弧形电芯的结构。

在步骤S210中还可以将电芯101上与极耳103所在的一侧面相对的侧面朝向成型下模211内表面设置形成如图15所示的软包弧形电芯的结构。

下面结合附图16～22介绍软包弧形电芯模压成型设备的具体结构：

其包括由底板201、支撑板202以及顶板203组成的安装架，顶板203中心位置设置有气缸204，顶板203上设置有通孔，气缸204的驱动杆穿过通孔由顶板203上方伸入到顶板203下方。底板201上设置有成型下模固定板205，在成型下模固定板205的周部设置有导柱206，导柱206上套设有压缩弹簧207，导柱206上部位置通过含油轴承208安装有成型上模固定板209；在成型下模固定板205上设置有用于固定成型下模211的成型下模固定槽215，成型下模固定槽215中可拆卸的设置有成型下模211；在成型上模固定板209上与所述成型下模211相对应的位置设置有成型上模210。于本实施例中成型下模211为八个，所述八个成型下模211一体设置，与之对应的成型上模210同样为八个，八个成型上模210与八个成型下模211相配合形成八组成型模具，成型上模210同轴设置，相邻两组成型上模210的上模压头的转动互不干扰。

成型下模211呈弧形结构，成型上模210与所述成型下模211相对应，成型上模210包括上模压头安装架212和设置在上模压头安装架212的朝向成型下模211方向的一侧的上模压头。

上模压头安装架212包括一与所述成型上模固定板209连接的连接板以及设置在连接板两端且垂直于连接板的上模轴安装板，两块上模轴安装板上均设置有上模轴安装孔，上模轴安装孔中设置有用于安装上模压头的上模轴214，上模压头通过上模轴214可绕其回转中心转动的安装在上模压头安装架212上。

上模压头为外表面与成型下模211的弧形结构相对应的回转结构的滚轮213，滚轮213的半径小于成型下模211的弧形面的半径，弧形面的半径与滚轮213半径的差值为电芯101的厚度值，上模轴214相对于上模压头安装架212固定设置，上模轴214上套设有轴承，上模压头通过轴承与上模轴214可转动连接。在本实施例中轴承采用含油轴承208，含油轴承208与上模轴214之间为间隙配合，含油轴承208与上模压头之间为过盈配合。

在模压成型过程中，首先将成型下模211由成型下模固定槽215中取出，将电芯101放置到成型下模211中，本实施例中具有八个成型模具因此可以同时对八个电芯101进行成型。完成电芯101的安装后将成型下模211放置到成型下模固定槽215中进行固定。

在气缸204作用下成型上模210向下运动与成型下模211相配合实现对电芯101的成型，完成成型后在压缩弹簧207的作用下成型上模210实现复位。在模压成型过程中，由于将电芯101放置在成型下模211的过程中电芯101的放置位置不会十分精确，可能会与水平方向发生一定程度的倾斜，在倾斜状态下滚轮213与其接触会带动对其产生向成型下模211的最底部方向的分力，电芯101保持位置不变其将会与滚轮213之间发生摩擦作用，而滚轮213的设置使两者之间的摩擦为滚动摩擦，能够有效的避免对铝塑包装膜104造成损坏。相邻的两个成型下模211中电芯101的放置位置可能不同，在如图17、18所示朝不同的方向倾斜的情况下，滚轮213需要向不同的方向转动，因此将滚轮213设置成相邻的滚轮213之间的转动互不干扰能够提高成型模具的通用性，降低电芯101摆放在成型下模211内时位置一致性的要求。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种软包弧形电芯成型方法，其特征在于，包括：制作电芯、通过模压的方式将所述电芯冲压为软包弧形电芯，所述模压过程中成型上模可进行转动，使所述成型上模与所述电芯之间滚动接触，所述电芯与所述成型上模之间的相对运动产生的摩擦为滚动摩擦。

2.根据权利要求1所述的软包弧形电芯成型方法，其特征在于，所述制作电芯包括以下步骤：

S100、卷绕：采用手动卷绕或机械卷绕的方式制造卷芯；

S110、包装膜成形：通过包装膜成形机成形卷芯专用铝塑包装膜；

S120、极耳热封和一封边热封：把卷芯放入铝塑包装膜凹槽，用极耳热封机和一封边热封机分别进行热封；

S130、注液：已热封的电芯进行烘烤后，移到手套箱里，将电解液注入电芯并热封注液边；

S140、预充：已注液的电芯静置一段时间后，通过预充柜对电芯进行初次充放电，让电芯拥有初步的电性能；

S150、二封：把已预充的电芯多余电解液和气体抽掉，并热封电芯二封边；

S160、切边：对已热封二封边的电芯进行切边；

S170、折边：沿电芯底部表面进行折边；

S180、续充：对电芯进行充放电，让电芯达到预定的电性能。

3.根据权利要求1所述的软包弧形电芯成型方法，其特征在于，所述模压包括以下步骤：

S200、提供一种成型面为弧形且具有相互配合的成型上模以及成型下模的模压成型设备；

S210、把续充后电芯放入成形下模；

S220、成形上模在气缸作用下下压完成成形，成形后取下软包弧形电芯。

4.根据权利要求3所述的软包弧形电芯成型方法，其特征在于，步骤S210中将所述电芯放入所述成型下模可以将电芯上极耳所在的一侧面朝向所述成型下模内表面设置，或，将电芯上与极耳所在的一侧面相对的侧面朝向所述成型下模内表面设置。

5.一种如权利要求1至4中任一项所述的成型方法中的模压成型设备，其特征在于，包括至少一组成型模具，所述成型模具包括呈弧形的成型下模以及与所述成型下模相配合的成型上模，所述成型上模包括上模压头安装架和设置在所述上模压头安装架的朝向所述成型下模的一侧的上模压头，所述上模压头外表面为与所述成型下模的弧形结构相对应的回转结构，且所述上模压头可绕其回转中心轴转动的设置在所述上模压头安装架上。

6.根据权利要求5所述的模压成型设备，其特征在于，所述上模压头安装架上设置有上模轴，所述上模压头通过所述上模轴可绕其回转中心转动的安装在所述上模压头安装架上。

7.根据权利要求6所述的模压成型设备，其特征在于，所述上模轴相对于所述上模压头安装架固定设置，所述上模轴上套设有轴承，所述上模压头通过所述轴承与所述上模轴可转动连接。

8.根据权利要求7所述的模压成型设备，其特征在于，所述轴承为含油轴承，所述含油轴承与所述上模轴之间为间隙配合，所述含油轴承与所述上模压头之间为过盈配合。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的模压成型设备，其特征在于，所述成型模具有多组，多组所述成型模具同轴设置，相邻两组成型模具的上模压头的转动互不干扰。

10.根据权利要求9所述的模压成型设备，其特征在于，所述上模压头为一滚轮，所述滚轮的半径小于所述成型下模的弧形面的半径，所述弧形面的半径与所述滚轮半径的差值为所述电芯的厚度值。