CN106887541B - 一种柔性电池的制造设备、方法及辊压治具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种辊压治具，用于将柔性电池的第一部分和第二部分压合成波纹形态，包括：支架；多个旋转压块，转动的设置在支架上，并且每个旋转压块的弧形面上均开设有多个平行设置的凹槽，相邻设置的旋转压块上的凹槽相互配合，以逐步的将第一部分和第二部分的不同部位压合成波纹形态。本发明提供的柔性电池的制造设备，通过对柔性电池各部分进行逐步辊压，不仅能够使柔性电池的电极和隔膜(此两者为上述的第一部分或第二部分)弯曲形成波纹，而且避免了电极和隔膜的拉伸，令柔性电池的性能得以保证，大幅提升了柔性电池的生产合格率。本发明还提供了具有上述辊压治具的一种柔性电池的制造设备。另外，本发明还提供了一种柔性电池的制造方法。

Description

一种柔性电池的制造设备、方法及辊压治具

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种辊压治具，本发明还涉及具有上述辊压治具的一种柔性电池的制造设备，还涉及一种柔性电池的制造方法。

背景技术

柔性电池为一种能够发生弯曲的电池，因其形态能够发生改变，设置方式更加灵活，所以越来越受到人们的青睐。

现有的柔性电池，主要包括位于最外层的封装膜，以及封装在封装膜内的电极材料和隔膜材料(后续将其简称为电极和隔膜)。其中，封装膜具有良好的塑性，以满足柔性电池的弯曲要求，而设置在封装膜内侧的电极和隔膜，其塑性相对较差，在受到一定程度的拉伸时非常容易损坏。而为了使柔性电池更加便于弯曲，也为了更好的保证柔性电池的工作性能，柔性电池在进行制造时，一般都会将平板状(在不受外力作用的情况下)的柔性电池加工成波纹状，具体的加工方式是将整个柔性电池一次性压制成波纹形态。在此过程中，柔性电池的封装膜、电极和隔膜的各个部分同时受力而被拉伸，由于电极和隔膜的塑性相对较差，所以在此拉伸过程中非常容易造成电极和隔膜的损坏，使得柔性电池的性能降低甚至失效，导致柔性电池的生产合格率较为低下。

因此，如何提高柔性电池的生产合格率，已经成为目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种辊压治具，在将柔性电池加工为波纹形态时，其能够避免电极和隔膜的拉伸，不会令柔性电池的工作性能降低，提升了柔性电池的生产合格率。本发明还提供了具有上述辊压治具的一种柔性电池的制造设备。另外，本发明还提供了一种柔性电池的制造方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种辊压治具，用于将柔性电池的第一部分和第二部分压合成波纹形态，包括：

支架；

多个旋转压块，转动的设置在所述支架上，并且每个所述旋转压块的弧形面上均开设有多个平行设置的凹槽，相邻设置的所述旋转压块上的所述凹槽相互配合，以逐步的将所述第一部分和所述第二部分的不同部位压合成波纹形态。

优选的，上述辊压治具中，所述支架上平行设置有多个转轴，相互配合的不同所述旋转压块分别设置在不同的所述转轴上。

优选的，上述辊压治具中，全部所述转轴上均设置有齿轮，相互配合的所述旋转压块所在的所述转轴之间，通过所述齿轮的啮合实现联动。

优选的，上述辊压治具中，还包括滑动的设置在所述支架上，并压紧固定所述第一部分，以使未被固定的所述第二部分在压合过程中能够相对于所述第一部分实现缩进的压条。

优选的，上述辊压治具中，所述压条通过滑动设置在所述支架上的齿条与所述支架连接，并且所述齿条与所述齿轮啮合。

优选的，上述辊压治具中，所述压条、所述齿条和设置在同一所述转轴上的所述齿轮，均为分别位于所述旋转压块两侧的多个，并关于全部所述凹槽的长度中点所在的竖直平面对称设置。

优选的，上述辊压治具中，所述旋转压块通过连接套与所述转轴可拆卸连接，并且位于最顶部的所述转轴上的所述连接套上设置有手柄。

优选的，上述辊压治具中，所述支架包括与全部所述转轴转动连接，并平行设置在底座上的多个支撑板。

一种柔性电池的制造设备，包括辊压治具，该辊压治具为上述任意一项所述的辊压治具。

优选的，上述柔性电池的制造设备中，还包括用于在所述柔性电池上加工出定位孔的定位孔治具，以及对所述柔性电池进行定型的成型治具。

一种柔性电池的制造方法，其特征在于，适用于权利要求10所述的柔性电池的制造设备，该方法包括以下步骤：

组装柔性电池，将所述第一部分包裹在所述第二部分的外侧，并使所述第二部分的一端伸出所述第一部分；

按尺寸对所述柔性电池进行预裁；

使用所述定位孔治具在预裁后的所述柔性电池上加工定位孔；

使用所述辊压治具对所述第一部分和所述第二部分的不同部位逐步进行辊压操作，以使所述第二部分相对于所述第一部分缩进，并与所述第一部分压合成波纹状；

利用所述成型治具对波纹状的所述柔性电池进行成型处理；

对所述柔性电池进行表面处理，得到成品的柔性电池。

优选的，上述柔性电池的制造方法中，将所述柔性电池加工成波纹状的操作，包括以下步骤：

通过所述定位孔将所述柔性电池定位安装到所述辊压治具上；

转动所述旋转压块，令相互配合的所述旋转压块上的所述凹槽压合所述第一部分和所述第二部分；

所述第一部分和所述第二部分随同所述旋转压块的转动而移动，以逐步的将所述第一部分和所述第二部分的各个部分压合成波纹状。

本发明提供的辊压治具，其主要包括支架，以及设置在支架上能够对柔性电池的不同部位进行逐步挤压的旋转压块。旋转压块上具有弧形面，在弧形面上开设有多个平行设置的凹槽，旋转压块及其上凹槽的设置方式与齿轮的结构类似，并且旋转压块为多个，相邻设置的旋转压块之间相互啮合(此啮合指的是一个旋转压块上两个相邻凹槽之间的凸出边缘伸入到另一旋转压块的凹槽之中，这也类似于两个齿轮的啮合)而能够实现彼此联动。在将柔性电池加工成波纹形态时，令柔性电池的第一部分和第二部分配合后形成的一端伸到两个旋转压块的啮合部位，并令两个旋转压块同时相向转动而对此端进行挤压，之后随着旋转压块的转动，第一部分和第二部分也随之移动而使此两个部分的不同部位逐步被啮合部位挤压。在此过程中，由于啮合部位不会同时对整个第一部分和第二部分同时进行挤压，而是逐步挤压其不同的部位，所以在挤压形成波纹时，第一部分或第二部分在挤压力的作用下，会从未挤压部位向挤压部位移动(即第一部分和第二部分中的一者相对于另一者进行收缩)，从而使得第一部分或第二部分在挤压部位具有足够的弯曲余量，进而使得其中一者被挤压的部位仅仅发生弯曲而不会被拉伸(或者被拉伸的程度很小)，即波纹是由第一部分或第二部分的弯曲形成而非拉伸形成。本发明提供的柔性电池的制造设备，通过对柔性电池各部分进行逐步辊压，不仅能够使柔性电池的电极和隔膜(此两者为上述的第一部分或第二部分)弯曲形成波纹，而且避免了电极和隔膜的拉伸，令柔性电池的性能得以保证，大幅提升了柔性电池的生产合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的辊压治具的分解图；

图2为辊压治具的结构示意图；

图3为辊压治具的部分结构示意图；

图4为旋转压块从尾端开始挤压柔性电池的工作示意图；

图5为旋转压块从电极引出端开始挤压柔性电池的工作示意图；

图6为定位孔治具的结构示意图；

图7为成型治具的结构示意图。

在图1-图7中：

1-辊压治具，2-定位孔治具，3-成型治具，4-柔性电池；

101-支架，102-旋转压块，103-凹槽，104-转轴，105-齿轮，106-连接套，107-手柄，108-齿条，109-压条，110-底座。

具体实施方式

本发明提供了一种辊压治具，在将柔性电池加工为波纹形态时，其能够避免电极和隔膜的拉伸，不会令柔性电池的工作性能降低，提升了柔性电池的生产合格率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，本发明实施例提供的辊压治具1，用于将柔性电池4的第一部分和第二部分压合成波纹形态，此第一部分可以为柔性电池4的封装膜，第二部分可以为柔性电池4的电极和隔膜，此辊压治具1主要包括：用于支撑辊压治具1其他部件的支架101；转动的设置在支架101上的多个旋转压块102，该旋转压块102是直接与柔性电池4接触，并将其压制成波纹形状的执行部件，具体的，旋转压块102具有弧形面，弧形面上设置有多个半圆形的凹槽103，这些凹槽103均平行设置，从而形成类似于齿轮外形的结构(凹槽103相当于齿轮的齿槽)，并且令旋转压块102两两对正并相互配合(配合方式类似于两个齿轮的啮合)，当柔性电池4的一端(此时作为第一部分的封装膜包裹在作为第二部分的电极和隔膜外侧)伸到两个旋转压块102的啮合部位时，转动旋转压块102，使得相互配合的两个旋转压块102同步联动，从而实现对柔性电池4端部的挤压，以将端部压制成波纹形态，之后随着旋转压块102的继续转动，在旋转压块102的带动下，柔性电池4的其他部分向啮合部位移动并逐步被挤压成波纹形态，而在此过程中，由于柔性电池4未被挤压的部分没有被定位，其完全能够自由伸缩，所以在挤压过程中，被挤压的部分仅会发生弯曲而不会被拉伸，从而仅仅通过弯曲形成了波纹形状，避免了电极和隔膜的过度拉伸，令柔性电池4的性能得以保证，大幅提升了柔性电池4的生产合格率。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的辊压治具1中，支架101上平行设置有多个转轴104，相互配合的不同旋转压块102分别设置在不同的转轴104上，如图2和图3所示。本实施例中，优选通过将旋转压块102设置在转轴104上的方式转动的连接在支架101上，并且令相互配合的两个旋转压块102分别设置在不同的两个平行转轴104上，以保证旋转压块102的正常配合。在具体的设置方式中，由于转轴104为平行设置的多个，所以由两个配合的旋转压块102构成的压制机构，可以为一个，与之对应的，将转轴104设置为两个，如图2和图3所示，当然也可以令压制机构为多个，此时转轴104可以设置为两个，每个转轴104上均设置有多个旋转压块102，从而使得多个压制机构沿两个转轴104的轴向排布，或者转轴104为更多的偶数个，每个转轴104上仅设置一个旋转压块102。

进一步的，还优选全部转轴104上均设置有齿轮105，相互配合的旋转压块102所在的转轴104之间，通过齿轮105的啮合实现联动，如图1-图4所示。本实施例中，为了保证旋转压块102转动的一致性，优选通过在转轴104上设置齿轮105，并通过不同转轴104上的齿轮105的相互啮合，来保证转轴104的同步联动，从而使得设置在转轴104上的旋转压块102也能够同步联动，以更加精确的对柔性电池4进行挤压。更加优选的，本实施例中优选齿轮105为扇形齿轮，如图1-图4所示，以进一步简化辊压治具1的结构。

本实施例提供的辊压治具1，还包括滑动的设置在支架101上，并压紧固定第一部分，以使未被固定的第二部分在压合过程中能够相对于第一部分实现缩进的压条109，如图1-图3所示。在具体的压制过程中，为了避免电极和隔膜在挤压过程中被拉伸，需要使电极和隔膜具有自由端，且能够相对于封装膜进行收缩，而仅仅通过旋转压块102对柔性电池4的挤压，无法有效的对封装膜进行定位，影响电极和隔膜相对于封装膜的移动，所以优选在支架101上设置压紧固定封装膜的压条109，实现封装膜相对于电极和隔膜的固定，便于电极和隔膜相对于封装膜的收缩移动。

在封装膜相对于电极和隔膜固定的前提下，为了避免对柔性电池4的逐步压制造成影响，还优选压条109通过滑动设置在支架101上的齿条108与支架101连接，并且齿条108与齿轮105啮合，如图2所示。将压条109设置在齿条108上，由于齿条108能够相对于支架101进行滑动，所以能够使得封装膜相对于电极和隔膜固定的同时，相对于支架101仍然保持移动，从而令封装膜能够与转动的旋转压块102正常配合，令柔性电池4的压制能够正常进行。而且，还优选齿条108与设置在转轴104上的齿轮105啮合，能够令齿条108及其上的压条109、封装膜与设置在转轴104上的旋转压块102保持同步联动，以更加精准的对柔性电池4实现压制，保证了柔性电池4的压制质量。

优选的，压条109、齿条108和设置在同一转轴104上的齿轮105，均为分别位于旋转压块102两侧的多个，并关于全部凹槽103的长度中点所在的竖直平面对称设置，如图2所示。在设置上述部件时，令其为对称设置的多个，一方面能够进一步提高定位封装膜的稳定性，确保柔性电池4的压纹位置正确，不会左右偏差，也不会自由悬空，并且多个压条109对封装膜配合压紧，也能够为封装膜提供水平方向的拉力(此水平方向以及后面的竖直方向均相对于图2的视角而言)，以确保纹理区域在竖直方向上的拉伸变形不会影响水平方向的尺寸；另一方面，多个齿条108和多个齿轮105的相互配合，能够进一步提高柔性电池4和旋转压块102同步联动的精准度，令本实施例提供的辊压治具1的工作效果更加突出。

更加优选的，旋转压块102通过连接套106与转轴104可拆卸连接，并且位于最顶部的转轴104上的连接套106上设置有手柄107，如图1-图3所示。通过连接套106可拆卸连接旋转压块102，便于旋转压块102的更换，通过安装具有不同型号凹槽的旋转压块102，可以在柔性电池4上压制出不同规格的波纹，令本实施例提供的辊压治具1具有广泛使用性，并且如果凹槽103出现磨损时，可以仅更换旋转压块102，而辊压治具1的其他部件则仍可继续工作，降低了辊压治具1的维护成本。令位于最顶部的连接套106上设置有手柄107，可以使操作人员通过握紧手柄107并施加推力而带动旋转压块102转动，实现对柔性电池4的压制。当然，连接套106上也可以不设置手柄107，旋转压块102的转动，可以通过驱动装置驱动转轴104的转动来实现。

如图1和图2所示，支架101包括与全部转轴104转动连接，并平行设置在底座110上的多个支撑板。本实施例中，优选支架101由两个支撑本沿竖直方向设置而成，并且相互对正，转轴104沿水平方向设置，并穿过两个支撑板，另外还进一步通过底座110连接支撑板并使之与地面接触。此种结构的支架101，结构简单、紧凑，且体积和重量均较小，便于本实施例提供的辊压治具1的安置和搬运。

此外，本实施例还提供了一种柔性电池4的制造设备，该设备包括上述的辊压治具1，另外该设备还包括用于在柔性电池4上加工出定位孔的定位孔治具2，如图6所示，以及对柔性电池4进行定型的成型治具3，如图7所示。定位孔治具2包括上模和下模，两者上分别设置有能够对正配合的定位孔和定位凸块，在进行加工时，将柔性电池4放置到上模和下模之间，然后下压上模，使上模与下模紧密贴合而挤压柔性电池4，并使定位凸块伸入到定位孔中，实现在柔性电池4上加工出定位孔。同样的，成型治具3也包括上模和下模，上模和下模上均设置有标准凹槽，通过上模和下模配合，使标准凹槽挤压波纹形状的柔性电池4，从而实现对波纹形状的校正，令成品的柔性电池4符合工艺标准。

基于上述柔性电池4的制造设备，本实施例还提供了一种柔性电池的制造方法，该方法包括以下步骤：

S101、组装柔性电池4，将作为第一部分的封装膜包裹在作为第二部分的电极和隔膜外侧，并使电极和隔膜的一端伸出封装膜，以使电极和隔膜具有收缩余量；

S102、按尺寸要求对柔性电池4进行预裁；

S103、使用定位孔治具2在预裁后的柔性电池4上加工定位孔，具体的加工方式见前述内容；

S104、使用辊压治具1对电极和隔膜以及封装膜的不同部位逐步进行辊压操作，以使电极和隔膜在被挤压的过程中能够相对于封装膜实现缩进，以与封装膜压合成波纹状；

S105、利用成型治具3对波纹状的柔性电池4进行成型处理，即使用成型治具3对柔性电池4的波纹进行校正；

S106、对柔性电池4进行表面处理，例如在柔性电池4的表面喷涂橡胶漆以实现一定的装饰效果及手感，或者进行表面施胶以为后续的嵌件浇注提供界面结合力等，之后得到成品的柔性电池4。

具体的，将所述柔性电池4加工成波纹状的操作，包括以下步骤：

S401、通过定位孔将柔性电池4定位安装到辊压治具1上，具体的是使用压条109压紧柔性电池4，在压紧时依据定位孔调整柔性电池4的位置，使得旋转压块102的啮合部位与电极和隔膜对正；

S402、转动旋转压块102，令相互配合的旋转压块102上的凹槽103压合作为第一部分的封装膜以及作为第二部分的电极和隔膜；在压合时，辊压治具1可以从柔性电池4的电极引出端开始挤压，如图5所示，也可以从柔性电池4的尾端开始挤压，如图2-图4所示，但无论从那一端开始挤压，均需保证电极和隔膜未被挤压的另一端具有收缩余量，且能够自由收缩；

S403、第一部分和第二部分随同旋转压块102的转动而移动，以逐步的将第一部分和第二部分的各个部分压合成波纹状。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，柔性电池的制造设备及其辊压治具的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种辊压治具，用于将柔性电池的第一部分和第二部分压合成波纹形态，其特征在于，包括：

支架；

多个旋转压块，转动的设置在所述支架上，并且每个所述旋转压块的弧形面上均开设有多个平行设置的凹槽，相邻设置的所述旋转压块上的所述凹槽相互配合，以逐步的将所述第一部分和所述第二部分的不同部位压合成波纹形态；

滑动的设置在所述支架上，并压紧固定所述第一部分，以使未被固定的所述第二部分在压合过程中能够相对于所述第一部分实现缩进的压条；

其中，

所述第一部分为所述柔性电池的封装膜，所述第二部分为所述柔性电池的电极和隔膜；所述支架上设置有用于设置所述旋转压块的多个转轴；全部所述转轴上均设置有齿轮，相互配合的所述旋转压块所在的所述转轴之间，通过所述齿轮的啮合实现联动；所述压条通过滑动设置在所述支架上的齿条与所述支架连接，并且所述齿条与所述齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的辊压治具，其特征在于，多个所述转轴在所述支架上平行设置，相互配合的不同所述旋转压块分别设置在不同的所述转轴上。

3.根据权利要求1所述的辊压治具，其特征在于，所述压条、所述齿条和设置在同一所述转轴上的所述齿轮，均为分别位于所述旋转压块两侧的多个，并关于全部所述凹槽的长度中点所在的竖直平面对称设置。

4.根据权利要求2所述的辊压治具，其特征在于，所述旋转压块通过连接套与所述转轴可拆卸连接，并且位于最顶部的所述转轴上的所述连接套上设置有手柄。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的辊压治具，其特征在于，所述支架包括与全部所述转轴转动连接，并平行设置在底座上的多个支撑板。

6.一种柔性电池的制造设备，包括辊压治具，其特征在于，所述辊压治具为如权利要求1-5中任意一项所述的辊压治具。

7.根据权利要求6所述的柔性电池的制造设备，其特征在于，还包括用于在所述柔性电池上加工出定位孔的定位孔治具，以及对所述柔性电池进行定型的成型治具。

8.一种柔性电池的制造方法，其特征在于，适用于权利要求7所述的柔性电池的制造设备，该方法包括以下步骤：

组装柔性电池，将所述第一部分包裹在所述第二部分的外侧，并使所述第二部分的一端伸出所述第一部分；

按尺寸对所述柔性电池进行预裁；

使用所述定位孔治具在预裁后的所述柔性电池上加工定位孔；

使用所述辊压治具对所述第一部分和所述第二部分的不同部位逐步进行辊压操作，以使所述第二部分相对于所述第一部分缩进，并与所述第一部分压合成波纹状；

利用所述成型治具对波纹状的所述柔性电池进行成型处理；

对所述柔性电池进行表面处理，得到成品的柔性电池。

9.根据权利要求8所述柔性电池的制造方法，其特征在于，将所述柔性电池加工成波纹状的操作，包括以下步骤：

通过所述定位孔将所述柔性电池定位安装到所述辊压治具上；

转动所述旋转压块，令相互配合的所述旋转压块上的所述凹槽压合所述第一部分和所述第二部分；

所述第一部分和所述第二部分随同所述旋转压块的转动而移动，以逐步的将所述第一部分和所述第二部分的各个部分压合成波纹状。

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