CN105514345B - 超薄热电池极片制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明的超薄热电池极片制备装置，压制模块包括上压垫、上压头、下压垫、下压头、上导轨、下导轨、导轨底座和气动稳定装置；上压垫设置在压机的上压板上，上压头内嵌在上压垫上；下压垫设置在压机的下压板上，下压头内嵌在下压垫；上导轨设置在压机的上压板上，且包围在上压头外；导轨底座设置在压机的下压板上，下导轨设置在导轨底座上，且包围在下压头外；气动稳定装置设置在导轨底座的外侧，用于固定模具部分的位置；脱模模块包括压盖、螺母、拉杆和压头；压盖通过螺母固连在脱模机的上气缸活塞上；螺母设有内腔，拉杆一端与压头固连，拉杆的另一端置于螺内腔内，与螺母活动连接。本发明实现了精准压制和无损脱模，提高了产品的制备合格率。

Description

超薄热电池极片制备装置

技术领域

本发明涉及自动化仪表与装置领域，具体涉及一种超薄热电池极片制备装置。

背景技术

热电池作为一次性贮备电池，在其未激活时电解质为不导电的固体，可长期贮存而无性能衰减；激活时，电解质迅速熔融形成高电导的离子导体，电池可在极短时间内对外高功率输电。这些优势使得热电池在武器系统和空间勘测系统中得以广泛应用。热电池在其它领域也有应用，如电动汽车、飞机应急系统、以及地热钻孔等。

极片作为热电池中的核心部件，其电化学体系包括负极、正极以及电解质隔离层。负极材料可以是锂铝合金、锂硅合金、锂硼合金或者是LAN（金属锂固定在铁粉或其它金属粉中）。电解质为低温共熔盐，可以是混合卤化物体系，也可以是混合硝酸盐体系，如氯化锂-氯化钾体系、氯化锂-溴化锂-氟化锂体系、氯化锂-溴化锂-溴化钾体系等。热电池使用的正极材料中，含有的活性物质可以是金属硫化物、金属氧化物、金属卤化物，如二硫化铁、二硫化钴、氯化镍、钒氧化合物等。

热电池极片激活时由加热粉提供热量，将上述电化学体系激活，形成一个导通的轻薄电池体系，对外输出电能。热电池极片由加热粉、正极粉、隔离粉、负极粉和石棉圈组成，依次摊平，进而通过压制与脱模技术，形成层次清晰，外观平整的超薄热电池极片。四种粉料依据放电性能要求粉料配比不同，重量不同，经过压制成型的极片厚度为0.46~0.54mm，该超薄极片在压制和脱模过程中易造成极片内部的损坏开裂，影响超薄热电池极片的制备合格率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超薄热电池极片制备装置，解决了超薄热电池极片制备过程中的精准压制和无损脱模，提高了超薄热电池极片的制备合格率。

为了达到上述的目的，本发明提供一种超薄热电池极片制备装置包括压制模块和脱模模块，所述压制模块包括模具部分、压头部分和压机导轨部分；所述压头部分包括上压垫、上压头、下压垫和下压头；所述上压垫设置在压机的上压板上，所述上压头内嵌在所述上压垫上；所述下压垫设置在压机的下压板上，所述下压头内嵌在所述下压垫；所述模具部分放置在所述下压垫上；所述压机导轨部分包括上导轨、下导轨、导轨底座和气动稳定装置；所述上导轨设置在压机的上压板上，且包围在所述上压垫和上压头外；所述导轨底座设置在压机的下压板上，所述下导轨设置在所述导轨底座上，且所述导轨底座和下导轨包围在所述下压垫和下压头外；所述气动稳定装置设置在所述导轨底座的外侧，用于固定所述模具部分的位置；所述脱模模块包括压盖、螺母、拉杆和压头；所述压盖通过所述螺母固连在脱模机的上气缸活塞上；所述螺母设有内腔，所述拉杆一端与所述压头固连，所述拉杆的另一端置于所述螺母的内腔内，与螺母活动连接。

上述超薄热电池极片制备装置，其中，所述气动稳定装置包括气缸、支架和折形构件，所述气缸和支架均设置在压机的下压板上，且均位于所述导轨底座的外侧，所述折形构件的折点与所述支架连接，所述折形构件的一端与所述气缸的连杆连接，其另一端伸入所述导轨底座内，所述折形构件伸入导轨底座的一端设有凸起。

上述超薄热电池极片制备装置，其中，所述导轨底座的侧壁上设有开窗，所述折形构件通过该开窗伸入所述导轨底座内。

上述超薄热电池极片制备装置，其中，有两套气动稳定装置，分别置于所述导轨底座的两侧；有四个开窗，该四个开窗沿所述导轨底座的侧壁圆周均匀排布。

上述超薄热电池极片制备装置，其中，所述压制模块还包括模具部分，所述模具部分包括分体模具上部件、分体模具下部件和模芯；所述分体模具上部件置于所述分体模具下部件的内腔内，且支撑在所述分体模具下部件上；所述模芯的上部活动支撑在所述分体模具上部件上；所述模芯的顶端与所述分体模具上部件的内腔之间形成一容置腔。

上述超薄热电池极片制备装置，其中，所述上压头的凸起部位的直径与所述容置腔的直径相匹配；所述压头的直径与所述容置腔的直径相匹配。

上述超薄热电池极片制备装置，其中，所述下导轨的内径等于所述上导轨的外径。

本发明的超薄热电池极片制备装置，通过导轨设计，有效保障了下压板上升过程中上压头与下压头精确对准，通过气动稳定装置，有效保障了下压板上升过程中模具部分位置的稳定，保证模具部分在压制过程中不会出现错位，可实现精准压制，在下气缸活塞将热电池极片顶出置腔过程中，压头与热电池极片一起运动，延缓了热电池极片内部应力的瞬时释放，实现了热电池极片的无损脱模，大大减少了压制过程中对极片的损坏，减少了出现热电池极片厚薄不均、表面粗糙等问题，大大提高了超薄热电池极片的制备合格率。

附图说明

本发明的超薄热电池极片制备装置由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明较佳实施例中压制模块内部结构示意图。

图2是本发明较佳实施例中压制模块外部结构示意图。

图3是本发明较佳实施例中脱模模块的结构示意图。

图4（a）～图4（c）是本发明较佳实施例中脱模模块的工作原理图。

具体实施方式

以下将结合图1～图4（c）对本发明的超薄热电池极片制备装置作进一步的详细描述。

本发明的超薄热电池极片制备装置包括压制模块和脱模模块，现以一具体实施例详细说明本发明超薄热电池极片制备装置的压制模块和脱模模块。

1）压制模块

热电池极片的四种粉料（加热粉、正极粉、隔离粉、负极粉）需经过一次压制成型才能使用。超薄热电池极片制备过程对压制有着极高的要求，需要对超薄热电池极片进行精准压制，减少压制过程中对极片的损坏，减少出现热电池极片厚薄不均、表面粗糙等问题。

图1所示为本发明较佳实施例中压制模块内部结构示意图，图2所示为本发明较佳实施例中压制模块外部结构示意图。参见图1和图2，本实施例中，所述压制模块包括模具部分、压头部分和压机导轨部分。

所述模具部分包括分体模具上部件11、分体模具下部件12和模芯13；所述分体模具上部件11置于所述分体模具下部件12的内腔内，且支撑在所述分体模具下部件12上；所述模芯13位于所述分体模具下部件12的内腔内，且其上部置于所述分体模具上部件11的内腔内，所述模芯13的上部活动支撑在所述分体模具上部件11上，所述模芯13可在所述分体模具上部件11和分体模具下部件12的内腔内移动。所述模芯13的顶端与所述分体模具上部件11的内腔之间形成一容置腔14，该容置腔14用于盛装热电池极片的制备材料（即四种粉料）。

所述压头部分包括上压垫21、上压头22、下压垫23和下压头24；所述上压垫21设置在压机的上压板31上，所述上压头22内嵌在所述上压垫21上，并通过螺母锁死定位；所述下压垫23设置在压机的下压板32上，所述下压头24内嵌在所述下压垫23，并通过螺母锁死定位。

所述压机导轨部分包括上导轨41、下导轨42、导轨底座43和气动稳定装置；所述上导轨41设置在压机的上压板31上，且包围在所述上压垫21和上压头22外，即所述上导轨41为环柱体结构，所述上压垫21和上压头22位于该环柱体内；所述导轨底座43设置在压机的下压板31上，所述下导轨42设置在所述导轨底座43上，且所述导轨底座43和下导轨42包围在所述下压垫23和下压头24外，即所述导轨底座43和下导轨42均为环柱体结构，所述下压垫23和下压头24位于该环柱体内；所述气动稳定装置设置在所述导轨底座43的外侧，压制热电池极片时，该气动稳定装置用于固定模具部分的位置。

较佳地，所述气动稳定装置包括气缸44、支架45和折形构件46，所述气缸44和支架45均设置在压机的下压板31上，且均位于所述导轨底座43的外侧，所述折形构件46的折点与所述支架45连接，所述折形构件46的一端与所述气缸44的连杆连接，其另一端伸入所述导轨底座43内，所述折形构件46伸入导轨底座的一端设有凸起47。较佳地，所述导轨底座43的侧壁上设有开窗48，所述折形构件46通过该开窗48伸入所述导轨底座43内。本实施例中，有两套气动稳定装置，分别置于所述导轨底座43的两侧；所述导轨底座43的侧壁设有四个开窗48，该四个开窗48沿侧壁圆周均匀排布。

本实施例的压制模块工作原理如下：热电池极片的制备材料按要求逐层铺设于所述模具部分的容置腔14内；所述下导轨42套在所述上导轨41上；将模具部分放置在所述下压垫23上，具体地，所述分体模具下部件12放置在所述下压垫23上，所述下压头24的凸起部位25位于所述分体模具下部件12的内腔内托住所述模芯13的底端；所述气动稳定装置压住模具部分，用于固定模具部分的位置，具体地，所述气动稳定装置通过气动将所述折形构件46的一端抬起，其另一端的凸起47直接压在所述分体模具上部件11上；固定所述下导轨42，即连接所述下导轨42与所述导轨底座43；启动压机，压机的下压板31上升，带动所述下导轨42、模具部分及热电池极片一起上升，上升过程中，所述下导轨42套在所述上导轨41上并沿所述上导轨41向上移动，直至所述上压头22的凸起部位26压到热电池极片，依靠所述上压头22的压力将热电池极片的制备材料一次一体压制成型。

本实施例的压制模块，通过导轨设计，有效保障了下压板31上升过程中上压头22与下压头24精确对准，通过气动稳定装置，有效保障了下压板31上升过程中模具部分位置的稳定，保证模具部分在压制过程中不会出现错位，可实现精准压制，大大减少了压制过程中对极片的损坏，减少了出现热电池极片厚薄不均、表面粗糙等问题。

所述上压头22的凸起部位26的直径与所述容置腔14的直径相匹配（相等），当所述容置腔14的直径的尺寸更换时，所述凸起部位26的直径的尺寸应相应更换。本实施例中，所述凸起部位26的直径范围为40mm～60mm。

所述下导轨42的内径等于所述上导轨41的外径。

受压机上压板与下压板之间空间的限制，下压板上的导轨分段设计，即设计为导轨底座和下导轨两端，以方便导轨安装和拆卸。

2）脱模模块

超薄热电池极片因极片厚度为0.46~0.54mm，厚度较薄，极片容易变形损坏。极片经过压机压制后，极片内部存在一定的应力，脱模过程若应力释放不当极易造成极片的损坏。

图3所示为本发明较佳实施例中脱模模块的结构示意图。

参见图3，所述脱模模块包括压盖51、螺母52、拉杆53、压头54和脱模底座55；所述压盖51通过所述螺母52固连在脱模机的上气缸活塞61上；所述螺母52设有内腔56，所述拉杆53一端与所述压头54固连，所述拉杆53的另一端置于所述螺母52的内腔56内，与螺母52活动连接，所述拉杆53可在所述螺母52的内腔56内上下自由移动；所述脱模底座55设置在脱模机上，脱模机的下气缸活塞61置于所述脱模底座55的内腔内。

图4（a）～图4（c）所示为本发明较佳实施例中脱模模块的工作原理图。

本发明较佳实施例的脱模模块的工作原理如下：将压制后带热电池极片的模具部分放置在所述脱模底座55上，如图4（a）；启动脱模机的上气缸活塞61，使其向下运动，带动所述压盖51、压头54一起向下运动，直至所述压盖51压在模具上，此时，所述压头54在自身重力作用下轻压在热电池极片上，如图4（b）；启动脱模机的下气缸活塞61，使其向上运动，下气缸活塞61接触到所述模芯13后继续向上运动，推动所述模芯13及热电池极片一起向上运动，同时，所述压头54也在向上力的作用下向上运动，直至将热电池极片推出所述容置腔14，如图4（c）；启动脱模机的上气缸活塞61，使其向上运动，带动所述压盖51、压头54一起离开模具，再用镊子取出热电池极片即可完成脱模过程。

本发明中，在下气缸活塞61将热电池极片顶出置腔14过程中，压头54与热电池极片一起运动，延缓了热电池极片内部应力的瞬时释放，实现了热电池极片的无损脱模。

所述压头54的直径与所述容置腔14的直径相匹配（相等），当所述容置腔14的直径的尺寸更换时，所述压头54的直径的尺寸应相应更换。本实施例中，所述压头54的直径范围为40mm～60mm。

试验表明，本发明的超薄热电池极片制备装置大大提高了超薄热电池极片的制备合格率。

Claims (5)

1.超薄热电池极片制备装置，包括压制模块和脱模模块，其特征在于，所述压制模块包括模具部分、压头部分和压机导轨部分；

所述压头部分包括上压垫、上压头、下压垫和下压头；所述上压垫设置在压机的上压板上，所述上压头内嵌在所述上压垫上；所述下压垫设置在压机的下压板上，所述下压头内嵌在所述下压垫；

所述模具部分放置在所述下压垫上；

所述压机导轨部分包括上导轨、下导轨、导轨底座和气动稳定装置；所述上导轨设置在压机的上压板上，且包围在所述上压垫和上压头外；所述导轨底座设置在压机的下压板上，所述下导轨设置在所述导轨底座上，且所述导轨底座和下导轨包围在所述下压垫和下压头外；所述气动稳定装置设置在所述导轨底座的外侧，用于固定所述模具部分的位置；

所述脱模模块包括压盖、螺母、拉杆和压头；所述压盖通过所述螺母固连在脱模机的上气缸活塞上；所述螺母设有内腔，所述拉杆一端与所述压头固连，所述拉杆的另一端置于所述螺母的内腔内，与所述螺母活动连接；

所述气动稳定装置包括气缸、支架和折形构件，所述气缸和支架均设置在压机的下压板上，且均位于所述导轨底座的外侧，所述折形构件的折点与所述支架连接，所述折形构件的一端与所述气缸的连杆连接，其另一端伸入所述导轨底座内，所述折形构件伸入导轨底座的一端设有凸起；

所述导轨底座的侧壁上设有开窗，所述折形构件通过该开窗伸入所述导轨底座内。

2.如权利要求1所述的超薄热电池极片制备装置，其特征在于，有两套气动稳定装置，分别置于所述导轨底座的两侧；有四个开窗，该四个开窗沿所述导轨底座的侧壁圆周均匀排布。

3.如权利要求1所述的超薄热电池极片制备装置，其特征在于，所述模具部分包括分体模具上部件、分体模具下部件和模芯；所述分体模具上部件置于所述分体模具下部件的内腔内，且支撑在所述分体模具下部件上；所述模芯的上部活动支撑在所述分体模具上部件上；所述模芯的顶端与所述分体模具上部件的内腔之间形成一容置腔。

4.如权利要求3所述的超薄热电池极片制备装置，其特征在于，所述上压头的凸起部位的直径与所述容置腔的直径相匹配；所述压头的直径与所述容置腔的直径相匹配。

5.如权利要求1所述的超薄热电池极片制备装置，其特征在于，所述下导轨的内径等于所述上导轨的外径。