CN107681101A - 一种电池极耳焊接设备及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池极耳焊接设备及其焊接方法，涉及电池制造技术领域，电池极耳焊接设备包括工作台、机架、真空吸附装置以及执行机构；所述工作台用于支撑电池的电芯；所述真空吸附装置可升降地设置在所述机架上；所述执行机构固定设置在所述机架上，用于驱动所述真空吸附装置抬起和落下；所述真空吸附装置用于负压吸附固定硬极耳；所述硬极耳随着所述真空吸附装置落下并抵靠在所述电芯的软极耳上。本发明提供的一种电池极耳焊接设备，结构简单，大大提高了极耳的焊接精度，以及生产效率，同时降低了废品率和生产成本。

Description

一种电池极耳焊接设备及其焊接方法
技术领域
本发明涉及电池制造技术领域，尤其是涉及一种叠片电池极耳焊接设备及其焊接方法。
背景技术
极耳是锂离子聚合物电池产品的一种原材料。例如我们生活中用到的手机电池，蓝牙电池，笔记本电池等都需要用到极耳。电池是分正负极的，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。这个接触点并不是我们看到的电池外表的那个铜片，而是电池内部的一种连接。
目前叠片电池极耳焊接分为直焊和弯折焊两种，弯折焊是在将硬极耳焊接到叠片后电池的正、负极软极耳上后，再将焊接后极耳弯折90°，翻折180°后固定，实现电池集流体(软极耳)的引出。焊接的效果，直接决定了极耳弯折后，正、负极极耳位置的稳定性，所以选择合适的焊接方法很重要。
现有工艺中缺乏有效的焊接夹具对硬极耳和软极耳进行快速夹持和对正。
另外，弯折时易导致负极片被拉扯移位，使负极片移动超出隔膜边缘，隔膜失去绝缘作用，导致电池短路发生，影响安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池极耳焊接设备及其焊接方法，以解决现有技术中存在的缺乏有效的焊接夹具对硬极耳和软极耳进行快速夹持和对正的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种电池极耳焊接设备，包括：工作台、机架、真空吸附装置以及执行机构；
所述工作台用于支撑电池的电芯；
所述真空吸附装置可升降地设置在所述机架上；
所述执行机构固定设置在所述机架上，用于驱动所述真空吸附装置抬起和落下；
所述真空吸附装置用于负压吸附固定硬极耳(或者简称极耳)；
所述硬极耳随着所述真空吸附装置落下并抵靠在所述电芯的软极耳(或称集流体)上。
进一步地，还包括超声波焊接机构，用于将贴靠在一起的所述硬极耳和软极耳焊接在一起。
进一步地，所述真空吸附装置包括壳体，壳体内设置有空腔，所述空腔通过管路与负压发生器连通；壳体上设置有与所述空腔连通用于吸附所述硬极耳的吸气孔。
进一步地，所述硬极耳预折弯呈90度设置，所述硬极耳包括水平部和弯折后竖直设置的垂直部；所述壳体的前侧面上设置有所述吸气孔；
所述垂直部面向所述壳体的前侧面设置；所述真空吸附装置通过所述垂直部吸附住所述硬极耳；
所述水平部与电芯的软极耳上下对应设置。
其中，所述执行机构通过所述机架设置在所述工作台的上方，所述壳体设置在所述执行机构的下方。
进一步地，所述执行机构为气缸、电动伸缩杆或者液压缸；
所述真空吸附装置固定设置在所述气缸或者液压缸的活塞杆、或者电动伸缩杆的末端。
进一步地，所述壳体的顶部设置有用于所述硬极耳限位的限位顶板，所述限位顶板的前侧面伸入所述壳体的前侧面，限位顶板的前侧面上设置有限位沉槽；
所述限位沉槽的截面为U型，且截面轮廓与所述垂直部外形轮廓一致，垂直部贴靠在限位沉槽内，限位沉槽在高度和左右方向上对所述硬极耳进行限位。从而在两个维度上限定所述硬极耳的位置。
进一步地，所述限位顶板高度可调地设置所述壳体的顶面上；从而满足不同规格硬极耳的焊接需求。
具体而言，限位顶板的高度调节范围为15-50mm。
其中优选地，所述限位顶板与所述壳体顶面之间可通过加垫不同厚度的垫片实现限位顶板高度的调整；当然高度可调的方式很多，如还可以通过设置高度上可以随停的导向机构，限位顶板高度可调。
进一步地，所述硬极耳包括负极硬极耳和正极硬极耳，所述壳体上设置有用于分别吸附固定所述正极硬极耳和负极硬极耳的正极部和负极部。
所述限位顶板包括分别设置在正极部和负极部上的左限位顶板和右限位顶板。
进一步地，所述正极部和负极部左右对称设置，所述正极部和负极部的侧面上设置有所述吸气孔。
进一步地，所述工作台上设置有用于所述电芯限位的限位块。
进一步地，所述机架与所述真空吸附装置之间设置有导向结构。
其中，所述导向结构包括竖直设置在所述机架上或者所述工作台上的导向柱、以及设置在所述真空吸附装置上与所述导向柱导向配合导向块。
当然，导向结构的形式很多，如导向结构还可以是分别设置在机架和真空吸附装置壳体上的导向槽和滑块、导向杆和滑套等。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种电池极耳焊接设备，结构简单，大大提高了极耳的焊接精度，以及生产效率，同时降低了废品率和生产成本。
另外，本发明还公开了一种采用上述电池极耳焊接设备的焊接方法，其包括如下步骤：
S1.将硬极耳预弯折90°；
S2.利用负压吸力以及配合限位机构(限位顶板)将折弯后的硬极耳吸附在执行机构的下方；吸附过程中，硬极耳在被真空吸附(或称负压吸附)时，自动实现高度上、左右方向上的位置调整；
S3.将电池的电芯放置在工作台上的焊接位上；硬极耳与电芯上的软极耳上下对应；
在执行机构的带动下，所述硬极耳落下并贴靠在软极耳上，并利用超声波将两者焊接在一起。
进一步地，还包括步骤：
S4.撤除负压吸力，硬极耳与所述执行机构分离，将电芯从焊接位取出，将硬极耳翻折180°后进行固定作业。
在上述步骤S2中，限位顶板的高度可调，其调节范围为15-50mm；在上述步骤S3.中，软极耳被硬极耳压住，超声焊头压住两者后直接进行焊接，无需进行预焊。
本发明采用极耳预弯折、真空吸附固定焊接法，极耳弯折在焊接前，避免了极耳折弯对负极片的拉扯，能够保证极耳焊接的安全性，
同时，弯折90度后的硬极耳，在被真空吸附(负压吸附)时，自动实现了高度上、左右方向上的位置调整，自动实现了硬极耳和下方软极耳的对正，同时解决了硬极耳固定和定位的问题，精确度高，安全性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电池极耳焊接设备的立体图；
图2为本发明实施例提供的电池极耳焊接设备的分解图；
图3为本发明实施例中硬极耳的结构示意图；
图4为本发明实施例中真空吸附装置的结构示意图；
图5为本发明实施例中限位顶板的结构示意图。
附图标记：
10-工作台；11-限位块；20-机架；21-导向结构；30-真空吸附装置；31-壳体；31a-负极部；31b-正极部；32-吸气孔；33-限位槽；40-执行机构；50-电芯；51-软极耳；60-硬极耳；60a-负极硬极耳；60b-正极硬极耳；61-垂直部；62-水平部；70-限位顶板；71-限位沉槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
如图1-2所示，本实施例提供的一种电池极耳焊接设备，包括：工作台10、机架20、真空吸附装置30以及执行机构40；
工作台10用于支撑电池的电芯50；
真空吸附装置30可升降地设置在机架20上；
执行机构40固定设置在机架20上，用于驱动真空吸附装置30抬起和落下；
真空吸附装置30用于负压吸附固定硬极耳60(或者简称极耳)；
硬极耳60随着真空吸附装置30落下并抵靠在电芯50的软极耳51(或称集流体)上。
其中，硬极耳60通常由铜片或者铝片等金属薄皮制成，厚度在0.2-0.5mm，优选地为0.3mm；而软极耳51由铜箔制成，厚度在0.08mm，其数量与电池的叠片数量相对应，在本实施例中，软极耳51的数量为36片，软极耳51的实际总厚度为0.08*36＝2.88mm；硬极耳60跟软极耳51焊接到一起，两者实际厚度2.88+0.3＝3.18mm左右。
本实施例还包括超声波焊接机构，用于将贴靠在一起的硬极耳60和软极耳51焊接在一起。
如图4所示，真空吸附装置30包括壳体31，壳体31内设置有空腔，空腔通过管路与负压发生器连通；壳体31上设置有与空腔连通用于吸附硬极耳60的吸气孔32。
如图3所示，硬极耳60预折弯呈90度设置，硬极耳60包括水平部62和弯折后竖直设置的垂直部61；壳体31的前侧面上设置有吸气孔32；
垂直部61面向壳体31的前侧面设置；真空吸附装置30通过垂直部61吸附住硬极耳60；壳体31的前侧面上设置有用于硬极耳60左右方向上限位的限位槽33，限位槽33的宽度与硬极耳60宽度相符。
水平部62与电芯50的软极耳51上下对应设置。
其中，执行机构40通过机架20设置在工作台10的上方，壳体31设置在执行机构40的下方。
执行机构40为气缸、电动伸缩杆或者液压缸；真空吸附装置30固定设置在气缸或者液压缸的活塞杆、或者电动伸缩杆的末端。
壳体31的顶部设置有用于硬极耳60限位的限位顶板70，限位顶板70的前侧面伸入壳体31的前侧面，如图5所示，限位顶板70的前侧面上设置有限位沉槽71；
硬极耳60包括弯折后竖直设置的垂直部61；垂直部61面向壳体31的前侧面设置；
限位沉槽71的截面为U型，且截面轮廓与垂直部61外形轮廓一致，垂直部61贴靠在限位沉槽71内，限位沉槽71下端开口与限位槽33对齐设置，且限位沉槽71与限位槽33的底面处于同一平面内，限位沉槽71与限位槽33协同工作，在高度和左右方向上对硬极耳60进行限位。
限位顶板70高度可调地设置壳体31的顶面上；从而满足不同规格硬极耳60的焊接需求。
具体而言，限位顶板70的高度调节范围为15-50mm。
其中优选地，限位顶板70与壳体31顶面之间可通过加垫不同厚度的垫片实现限位顶板70高度的调整；当然高度可调的方式很多，如还可以通过设置高度上可以随停的导向机构，限位顶板70高度可调。
硬极耳60包括负极硬极耳60a和正极硬极耳60b，壳体31上设置有用于分别吸附固定正极硬极耳60b和负极硬极耳60a的正极部31b和负极部31a。
限位顶板70包括分别设置在正极部和负极部上的左限位顶板和右限位顶板。
正极部31b和负极部31a左右对称设置，正极部31b和负极部31a的前侧面上设置有吸气孔32。
工作台10上设置有用于电芯50限位的限位块11。
机架20与真空吸附装置30之间设置有导向结构21。
其中，导向结构21包括竖直设置在机架20上或者工作台10上的导向柱、以及设置在真空吸附装置30上与导向柱导向配合导向块。
当然，导向结构21的形式很多，如导向结构21还可以是分别设置在机架20和真空吸附装置30壳体31上的导向槽和滑块、导向杆和滑套等。
本发明提供的一种电池极耳焊接设备，结构简单，大大提高了极耳的焊接精度，以及生产效率，同时降低了废品率和生产成本。
实施例2
本实施例还公开了一种采用上述电池极耳焊接设备的焊接方法，其中参照图1-5所示，其包括如下步骤：
S1.将硬极耳60预弯折90°；
S2.利用负压吸力以及配合限位机构(限位顶板70)将折弯后的硬极耳60吸附在执行机构40的下方；吸附过程中，硬极耳60在被真空吸附(或称负压吸附)时，自动实现高度上、左右方向上的位置调整；
S3.将电池的电芯50放置在工作台10上的焊接位上；硬极耳60与电芯50上的软极耳51上下对应；
在执行机构40的带动下，硬极耳60落下并贴靠在软极耳51上，并利用超声波将两者焊接在一起。
S4.撤除负压吸力，硬极耳60与执行机构40分离，将电芯50从焊接位取出，将硬极耳60翻折180°后进行固定作业。
在上述步骤S2中，限位顶板70的高度可调，其调节范围为15-50mm；在上述步骤S3.中，软极耳51被硬极耳60压住，超声焊头压住两者后直接进行焊接，无需进行预焊。
本发明采用极耳预弯折、真空吸附固定焊接法，极耳弯折在焊接前，避免了极耳折弯对负极片的拉扯，能够保证极耳焊接的安全性，
同时，弯折90度后的硬极耳60，在被真空吸附(负压吸附)时，自动实现了高度上、左右方向上的位置调整，自动实现了硬极耳60和下方软极耳51的对正，同时解决了硬极耳60固定和定位的问题，精确度高，安全性好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池极耳焊接设备，其特征在于，包括：工作台、机架、真空吸附装置以及执行机构；
所述工作台用于支撑电池的电芯；
所述真空吸附装置可升降地设置在所述机架上；
所述执行机构固定设置在所述机架上，用于驱动所述真空吸附装置抬起和落下；
所述真空吸附装置用于负压吸附固定硬极耳；
所述硬极耳随着所述真空吸附装置落下并抵靠在所述电芯的软极耳上。
2.根据权利要求1所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，还包括超声波焊接机构，用于将贴靠在一起的所述硬极耳和软极耳焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述真空吸附装置包括壳体，壳体内设置有空腔，所述空腔通过管路与负压发生器连通；壳体上设置有与所述空腔连通用于吸附所述硬极耳的吸气孔。
4.根据权利要求3所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述硬极耳预折弯呈90度设置，所述硬极耳包括水平部和弯折后竖直设置的垂直部；所述壳体的前侧面上设置有所述吸气孔；
所述垂直部面向所述壳体的前侧面设置；所述真空吸附装置通过所述垂直部吸附住所述硬极耳；
所述水平部与电芯的软极耳上下对应设置。
5.根据权利要求1所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述执行机构为气缸、电动伸缩杆或者液压缸；
所述真空吸附装置固定设置在所述气缸或者液压缸的活塞杆、或者电动伸缩杆的末端。
6.根据权利要求4所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述壳体的顶部设置有用于所述硬极耳限位的限位顶板，所述限位顶板的前侧面伸入所述壳体的前侧面，限位顶板的前侧面上设置有限位沉槽；
所述限位沉槽的截面为U型，且截面轮廓与所述垂直部外形轮廓一致，垂直部贴靠在限位沉槽内，限位沉槽在高度和左右方向上对所述硬极耳进行限位。
7.根据权利要求6所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述限位顶板高度可调地设置所述壳体的顶面上；从而满足不同规格硬极耳的焊接需求。
8.根据权利要求6所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述硬极耳包括负极硬极耳和正极硬极耳，所述壳体上设置有用于分别吸附固定所述正极硬极耳和负极硬极耳的正极部和负极部；
所述限位顶板包括分别设置在正极部和负极部上的左限位顶板和右限位顶板。
9.根据权利要求8所述的电池极耳焊接设备，其特征在于，所述正极部和负极部左右对称设置，所述正极部和负极部的侧面上设置有所述吸气孔。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的电池极耳焊接设备的焊接方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1.将硬极耳预弯折90°；
S2.利用负压吸力以及配合限位机构将折弯后的硬极耳吸附在执行机构的下方；吸附过程中，硬极耳在被真空吸附时，自动实现高度上、左右方向上的位置调整；
S3.将电池的电芯放置在工作台上的焊接位上；硬极耳与电芯上的软极耳上下对应；
在执行机构的带动下，所述硬极耳落下并贴靠在软极耳上，并利用超声波将两者焊接在一起。
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