CN105206876B - 圆柱形锂离子电池自动预化成设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱形锂离子电池自动预化成设备，包括机架，设置在机架上的若干可变条件的充放电电源箱、若干电池夹装运动机构、电池托盘、若干托盘输送机构以及设置在机架外PC机内的控制机构，可变条件的充放电电源箱与电池夹装运动机构通过连接导线束电气连接；电池托盘通过所述的托盘输送机构传送到电池夹装运动机构；电池夹装运动机构包括运动机构基板和设置在运动机构基板上的用于放置电池托盘的电池托盘支撑板、探针板升降机构、上探针、下探针、用于连接可变条件的充放电电源箱的连接导线束，电池托盘支撑板的上方设置有上探针，探针板升降机构用于升降上探针，当上探针下降至压缩行程，上、下探针的接触面与电池的正负电极紧密接触。

Description

圆柱形锂离子电池自动预化成设备

技术领域

本发明涉及一种圆柱形锂离子电池自动预化成设备，属于电池制造设备技术领域。

背景技术

圆柱形锂离子电池的生产工艺中，预化成是一个重要的工序，预化成是用电的能量对电池内部活性进行激活，在电池负极形成SEI膜，质量好的化成设备可以保证电池具有较好的充放电性能与循环寿命。

目前，由于单体重量大的原因，多数依赖人工单节周转的制造方式。人工操作的方法导致出现电池品质不良率高，本体易出现人为的划伤、变形，化成分容数据不能可靠追溯，搬运流转效率低下，安全性差等问题。

发明内容

为了克服现有圆柱形锂离子电池预化成工序中大多依赖人工周转的制造方式而导致劳动强度大，设备数量多利用率低下，使用安全性差等的问题，本发明提供一种采用自动流转的形式对接前后道自动输送线、以全自动的形式完成实现圆柱形锂离子电池制造过程高品质、高效率的圆柱形锂离子电池自动预化成设备。

本发明采用的技术方案是：

圆柱形锂离子电池自动预化成设备，包括机架，其特征在于：还包括设置在机架上的若干可变条件的充放电电源箱、若干电池夹装运动机构、电池托盘、若干托盘输送机构以及设置在机架外PC机内的控制机构，所述的可变条件的充放电电源箱与所述的电池夹装运动机构通过连接导线束电气连接；所述的电池托盘通过所述的托盘输送机构传送到所述的电池夹装运动机构；若干所述的可变条件的充放电电源箱、电池夹装运动机构与托盘输送机构一一对应；

所述的电池夹装运动机构包括运动机构基板和设置在运动机构基板上的用于放置电池托盘的电池托盘支撑板、探针板升降机构、上探针、下探针、用于连接可变条件的充放电电源箱的连接导线束，所述的电池托盘支撑板的上方设置有所述的上探针，所述的探针板升降机构用于升降所述的上探针，当上探针下降至压缩行程，所述的上、下探针的接触面与电池的正负电极紧密接触。

所述的可变条件的充放电电源箱包括电源机箱和设置在电源机箱内的用于接收对电池充放电功能的控制的单片机板、驱动功率板、用于供电的系统辅助电源、充电用AC/DC电源以及散热风机，所述的单片机板通过通讯接口与所述的控制机构连接；所述的电源机箱内设置有若干块驱动功率板，每块所述的驱动功率板上设有若干路充放电电路，所述的充放电电路与所述的充电用AC/DC电源连接。针对单节圆柱形锂离子电池充放电的DC/DC单元，电池电压和充放电电流的实时高精度高速采样线路，接受精确控制的充放电恒压控制线路，接受精确控制的充放电恒流控制线路，电压电流异常保护线路；单片机及其内置软件包括通讯和控制接口，可按照预定通讯协议与设置于PC机内的控制机构进行数据交互，采集电池的实时数据并对电池的充放电过程进行控制，并根据需要对电池夹装运动机构进行控制；充电用AC/DC电源连接电网和DC/DC单元，将电网能量由交流转换为直流并降压；系统辅助电源连接电网和电子线路各部分供电端，为各芯片和器件提供所需电能。

所述的驱动功率板包括多路程控DC/DC单元、电压电流采集线路、散热器和恒流恒压控制线路。

所述的电池托盘包括托盘本体，所述的托盘本体上设置有若干用于放置电池的电池放置槽和电池托盘ID号码。

所述的电池放置槽有256个，电池直立放置在所述的电池放置槽内。

所述的电池托盘支撑板上设置有用于限制探针板下降位置的限位块。

所述的托盘输送机构包括上层导入输送线和下层导入输送线，所述的上层导入输送线和下层导入输送线分别与上层的电池夹装运动机构、下层的电池夹装运动机构配合使用。

电池托盘采用阻燃材质，注塑成型，每次可装载256节电池，电池在电池托盘中为直立放置形式，在转运中保护电池本体不受损伤。这种托盘形式充分利用圆柱形锂离子电池的外形高度高，直径小的特点，最大效率的利用了平面空间，节省了生产和储存的占地，同时，在生产流转中，以电池托盘为载体，也大大提高流转的效率和安全性。

使用时，机器或人工方式将电池托盘放置在电池托盘支撑板上，探针板升降机构将上探针板下降，并连同电池托盘一起下降至限位块限定位置，使上、下探针的接触面和电池正负电极紧密接触，并达到设定压缩行程，通过连接导线束通电进行工作。电池托盘内的256节电池同时夹装，每节电池的工作状态可以达到很好的一致性，相对于传统的人工装夹操作可以大幅度提高生产效率，杜绝因操作不当造成的不良品。

本发明的有益效果体现在：

1、该设备可完成方形锂离子电池的化成和分容两个工序，简化设备品种，提高生产效率。

2、采用托盘作为锂电池制造环节载体配合自动物流系统实现自动化成分容功能，实现方形锂离子电池制造过程的高品质、高效率、可追溯性。

3、每节电池的工作状态可以达到很好的一致性，相对于传统的人工单节装夹操作可以大幅度提高生产效率，杜绝因操作不当造成的不良品。

附图说明

图1a是本发明立体结构示意图。

图1b是本发明整体结构平面示意图。

图2a是本发明可变条件充放电电源箱结构立体图。

图2b是本发明可变条件充放电电源箱结构平面图。

图2c是本发明系统辅助电源示意图。

图2d是本发明散热风机示意图。

图3是本发明驱动功率板结构示意图。

图4a是本发明电池夹装运动机构结构立体图。

图4b是本发明电池夹装运动机构平面图。

图4c是本发明电池夹装运动机构局部示意图。

图4d是本发明限位块位置示意图。

图5是本发明托盘输送机构结构示意图。

具体实施方式

参照图1a至图5，圆柱形锂离子电池自动预化成设备，包括机架1，还包括设置在机架1上的若干可变条件的充放电电源箱2、若干电池夹装运动机构3、电池托盘4、若干托盘输送机构5以及设置在机架1外PC机内的控制机构，所述的可变条件的充放电电源箱2与所述的电池夹装运动机构3通过连接导线束36电气连接；所述的电池托盘4通过所述的托盘输送机构5传送到所述的电池夹装运动机构3；若干所述的可变条件的充放电电源箱2、电池夹装运动机构3与托盘输送机构5一一对应；

所述的电池夹装运动机构3包括运动机构基板31和设置在运动机构基板31上的用于放置电池托盘的电池托盘支撑板32、探针板升降机构33、上探针34、下探针35、用于连接可变条件的充放电电源箱的连接导线束36，所述的电池托盘支撑板32的上方设置有所述的上探针34，所述的探针板升降机构33用于升降所述的上探针34，当上探针下降至压缩行程，所述的上、下探针34、35的接触面与电池的正负电极紧密接触。

所述的可变条件的充放电电源箱2包括电源机箱21和设置在电源机箱内的用于接收对电池充放电功能的控制的单片机板22、驱动功率板23、用于供电的系统辅助电源24、充电用AC/DC电源25以及散热风机26，所述的单片机板22通过通讯接口与所述的控制机构连接；所述的电源机箱21内设置有若干块驱动功率板23，每块所述的驱动功率板23上设有若干路充放电电路，所述的充放电电路与所述的充电用AC/DC电源连接。针对单节圆柱形锂离子电池充放电的DC/DC单元，电池电压和充放电电流的实时高精度高速采样线路，接受精确控制的充放电恒压控制线路，接受精确控制的充放电恒流控制线路，电压电流异常保护线路；单片机及其内置软件包括通讯和控制接口，可按照预定通讯协议与设置于PC机内的控制机构进行数据交互，采集电池的实时数据并对电池的充放电过程进行控制，并根据需要对电池夹装运动机构进行控制；充电用AC/DC电源连接电网和DC/DC单元，将电网能量由交流转换为直流并降压；系统辅助电源连接电网和电子线路各部分供电端，为各芯片和器件提供所需电能。

所述的驱动功率板23包括多路程控DC/DC单元231、电压电流采集线路232、散热器233和恒流恒压控制线路234。

所述的电池托盘4包括托盘本体41，所述的托盘本体上设置有若干用于放置电池42的电池放置槽和电池托盘ID号码43。

所述的电池放置槽有256个，电池直立放置在所述的电池放置槽内。

所述的电池托盘支撑板32上设置有用于限制探针板下降位置的限位块37。

所述的托盘输送机构5包括上层导入输送线51和下层导入输送线52，所述的上层导入输送线和下层导入输送线分别与上层的电池夹装运动机构、下层的电池夹装运动机构配合使用。

当锂电池充电时功率回路从充电用AC/DC电源获得能量，充入锂电池；当锂电池放电时功率回路将锂电池能量转化为热量通过散热器和散热风机排出设备。

机箱内的单片机板22通过通讯接口与控制机构相连接，接收对电池的充放电功能的控制，同时记录锂电池各种电参数信息反馈至PC机软件。电池托盘4可放置256节圆柱形锂电池42，电池托盘4上的ID号码43是托盘内256个锂电池42的载体号码，用于流程管理。电池托盘4载入锂电池42后被从前道输送线输送到下层导入滚筒输送线51送入下层电池夹装机构内，或上层导入滚筒输送线52送入上层电池夹装机构内。当电池托盘被传送在电池托盘支撑板32上之后，探针板升降机构33将上探针板34下降，并连同电池托盘4一起下降至限位块37限定位置，使上、下探针34、35的接触面和电池正负电极紧密接触，并达到设定压缩行程，通过连接导线束36通电进行工作和可变条件的充放电电源箱2的驱动功率板23连接。对锂电池42进行化成或分容。当PC机发出的预化成结束的指令后，可变条件充放电电源箱驱动板23停止充放电，探针板升降机构33反方向将电池托盘4和上探针板34提升回初始位置，等待后道物流装置将托盘取走。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.圆柱形锂离子电池自动预化成设备，包括机架，其特征在于：还包括设置在机架上的若干可变条件的充放电电源箱、若干电池夹装运动机构、电池托盘、若干托盘输送机构以及设置在机架外PC机内的控制机构，所述的可变条件的充放电电源箱与所述的电池夹装运动机构通过连接导线束电气连接；所述的电池托盘通过所述的托盘输送机构传送到所述的电池夹装运动机构；若干所述的可变条件的充放电电源箱、电池夹装运动机构与托盘输送机构一一对应；

所述的电池夹装运动机构包括运动机构基板和设置在运动机构基板上的用于放置电池托盘的电池托盘支撑板、探针板升降机构、上探针、下探针、用于连接可变条件的充放电电源箱的连接导线束，所述的电池托盘支撑板的上方设置有所述的上探针，所述的探针板升降机构用于升降所述的上探针，当上探针下降至压缩行程，所述的上、下探针的接触面与电池的正负电极紧密接触；

所述的可变条件的充放电电源箱包括电源机箱和设置在电源机箱内的用于接收对电池充放电功能的控制的单片机板、驱动功率板、用于供电的系统辅助电源、充电用AC/DC电源以及散热风机，所述的单片机板通过通讯接口与所述的控制机构连接；所述的电源机箱内设置有若干块驱动功率板，每块所述的驱动功率板上设有若干路充放电电路，所述的充放电电路与所述的充电用AC/DC电源连接；

所述的驱动功率板包括多路程控DC/DC单元、电压电流采集线路、散热器和恒流恒压控制线路；

所述的电池托盘包括托盘本体，所述的托盘本体上设置有若干用于放置电池的电池放置槽和电池托盘ID号码；

所述的电池放置槽有256个，电池直立放置在所述的电池放置槽内；

所述的电池托盘支撑板上设置有用于限制探针板下降位置的限位块；

所述的托盘输送机构包括上层导入输送线和下层导入输送线，所述的上层导入输送线和下层导入输送线分别与上层的电池夹装运动机构、下层的电池夹装运动机构配合使用。