CN108899588A - 一种软包锂电池水循环加热化成夹具及加热加压方法 - Google Patents

Abstract

一种软包锂电池水循环加热化成夹具及加热加压方法，所述化成夹具包括若干用于夹紧电池的加热压板、用于与电池极耳接触的探针组件、用于调整加热压板对电池夹紧度的驱动装置、用于控制加热压板温度的温控水箱以及化成驱动板，加热压板的两端设有用于与驱动装置的驱动端相连的安装座以及用于与电池极耳接触连接的探针组件，加热压板内嵌用于通水并对加热压板进行加热的铜管，铜管的进水口和出水口分别通过相应管路与温控水箱的进出水口管路连通，形成可对加热压板进行加热的水循环回路，探针组件的连接端口通过导线与集合在驱动箱内的化成驱动板的连接端口电连接。本发明的有益效果是：加热均匀，控制精准，节约能源。

Description

一种软包锂电池水循环加热化成夹具及加热加压方法

技术领域

本发明涉及一种软包锂电池水循环加热化成夹具及加热加压方法。

背景技术

软包装锂离子电池是聚合物电池的另外一种叫法，具有高能量、体积小、重量轻、比能量高、安全性好、设计灵活等多种优点，被广泛用于新能源汽车、移动数目类产品中。

软包装锂离子电池的生产过程中，化成工序是非常关键的工序之一，化成就是对刚制造出来的软包装锂离子电池进行第一次小电流充电，充电的目的是为了使负极表面形成一层SEI膜，该层SEI膜对锂电池的性能有重大影响。以前加压化成加热的方式采用硅胶板电加热的电加热方式。电加热的方式需要很多的元器件控制，加热的过程中也会消耗很大的电能，硅胶导热性能差导致单个电芯表面温度的均匀性不是很好。电加热没有降温功能，当电芯在充电的过程中会导致热量聚集升温，会使该通道的电池表面温度过高，整个夹具和整条线的温度均匀性差。实际上整个夹具温控精度只能达到±3℃。我们知道，加压化成过程中，单个电池表面的温度均匀性和整台设备温度均匀性对生产出来的电池性能有很大的影响。温度均匀性差，生产出来电池性能就不是非常理想。

伴随着锂电池行业的发展，锂电池的生产厂家对电池的性能有越来越高的要求，以赢得更高的市场占有率。在加压化成这道电池制作工序，必将是朝着温控精度更好、自动化程度更高、电能损耗更少的方向发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种软包锂电池的化成方法，在加热温度控制上，能实现单个加热板、整台夹具、整条线温度的均匀性改善，能够使电池化成的温度一致性有很大的提高。

本发明所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具，其特征在于：包括若干用于夹紧电池的加热压板、用于与电池极耳接触的探针组件、用于调整加热压板对电池夹紧度的驱动装置、用于控制加热压板温度的温控水箱以及化成驱动板，所述加热压板的两端设有用于与驱动装置的驱动端相连的安装座以及用于与电池极耳接触连接的探针组件，所述加热压板平行相对布置，相邻两加热压板之间留有用于夹紧电池的格挡，并且通过驱动装置调整相邻两加热压板之间间隙以调整对电池的夹紧度；所述加热压板内嵌用于通水并对加热压板进行加热的铜管，其中铜管具有可与外界连通的进水口和出水口，其中铜管的进水口和出水口分别通过相应管路与温控水箱的进出水口管路连通，形成可对加热压板进行加热的水循环回路；所述探针组件具有电流针和电压针分别与电池的极耳接触，探针组件的连接端口通过导线与集合在驱动箱内的化成驱动板的连接端口电连接。

所述加热压板包括两块铝夹板、用于绝缘的绝缘纸以及用于缓冲的硅胶片，所述铝夹板相对平行布置且边沿处封闭，并且铝夹板之间留有用于容纳铜管的间隙，铜管的进水口和出水口设置在铝夹板底沿；绝缘纸、硅胶片依次从内向外贴覆在铝夹板外表面形成绝缘缓冲层。

所述探针组件包括用于与电池极耳接触连接的探针以及用于调整探针位置的探针导向组件，所述探针具有可与电池极耳接触的电压针和电流针，所述探针导向组件安装在加热压板的端部，探针与探针导向组件锁定连接。

所述探针导向组件包括导向座和导向轨道，所述导向座安装在加热压板侧沿，并且导向座上固装供探针上下滑动的导向轨道，所述探针与导向轨道滑动锁定连接。

所述温控水箱包括用于储水的水箱、用于控制水箱内水温的温控器以及用于向加热压板内泵入热水的水泵，所述水箱的进出水口分别通过至少一套管路系统与加热压板的进、出水口连通，水泵设置在管路系统上，温控器的温控探头伸入水箱内，对水箱内的水进行控温；所述管路系统包括总进水管、总出水管、分进水管和分出水管，所述总进水管一端与水箱出水口连通，另一端与分进水管的一端连通；分进水管另一端与加热压板的进水口连通，分出水管一端与加热压板的出水口连通，分出水管的另一端与总出水管一端连通，总出水管另一端与水箱进水口连通；水泵安装在总进水管上，用于控制水流速度。

所述总进水管、所述分进水管上分别设有用于控制管路内水流的球阀。

所述铜管为蛇形管。

利用本发明所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具进行加热化成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将封装好的软包锂电池放置在夹具上；

将电池放置在两加热压板之间的格挡内，此时，电池与铝夹板表面的硅胶片接触，在压紧时和电池软接触；通过探针导向组件调整探针组件的纵向位置，以适配待加工的软包锂电池，位置调整好后锁定夹板的两侧安装的探针，；

2)加热、加压；

铝夹板内有埋铸铜管，设定好温度的热水通过铜管对铝板进行升温从而对电池进行加热，并通过驱动装置调整两加热压板之间距离以调整对电池的夹紧度，从而对电池进行加压，压紧软包锂电池；

3)预充电；

探针与化成驱动板连接，化成驱动板集合在电路板集合放在驱动箱中，夹具机在加压后，探针分别与电池正负极极耳紧密接触，在加热加压的条件下预充电；

4)出料；

电池在预充电完毕之后，加热压板会张开，然后将电池取出下料装进托盘。

步骤2)中温度控制在20～60℃，加压的压力介于100～1000kg。

单个夹具机夹板内形成管路，串并结合，多个加热压板间通过主水管路并联。总控温水箱通主管路进水，再分进到每个加热压板中，然后再次到主管道，最后回水到总控温水箱中。同时利用总控温水箱进行温度控制，进行水循环，单夹具温控精度达到±1℃，整线温控制精度达到±2℃。

加热压板采用的是铸铝的制作工艺。以前加热压板采用的是直接将铝材加工成形，而水循环加热中的加压板是利用模具，将铜管埋铸在铝材中，铸造好之后的毛坯件再进行精加工而成。铜和铝本身就具有很好的导热性能，当热水通过加压板中的铜管时，热量通过传导能够均匀的分布在铝板表面，使铝板本身作为一个加热源对电池进行加热。

当预充电的过程中，电池会产生热量，温度会高于水温，此时，水流会起到冷却的作用；

探针线连接着化成驱动板，对电池进行充放电。

本发明的有益效果：

(1)单个电池和整台设备的温度均匀性有很大的提高。现在采用铝铸铜管加压板做为加热板，加压板本身就具有很好的热传导性，相对于以前硅胶加热板，有很大的提升。用水进行加热，当充电过程中热量聚集使电芯的温度过高时，水流本身可以带走热量，起到降温的效果，使整体的温度稳定在设定值，温控精度更高。

(2)以前所使用硅胶板加热方式，每块加热板的功率一般为250W。如果是25台夹具每台夹具40通道，整条加压化成夹具的加热功率为250kW。现在采用水循环加热，加热源只是控温水箱，控温水箱的功率不超过30kW，整条线的加热功率不会超过30kW，节能效果大大提升。

(3)采用水循环的加热方式，相比与硅胶加热板，电控上会减少硅胶加热板、继电器等电器元器件，在控制和后期的维护上更加简便。

(4)加热的介质为水，对环境无污染，符合绿色环保的理念。

附图说明

图1是本发明的加热压板结构图。

图2是本发明的管路系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具，包括若干用于夹紧电池的加热压板1、用于与电池极耳接触的探针组件2、用于调整加热压板对电池夹紧度的驱动装置、用于控制加热压板温度的温控水箱3以及化成驱动板，所述加热压板1的两端设有用于与驱动装置的驱动端相连的安装座11以及用于与电池极耳接触连接的探针组件2，所述加热压板平行相对布置，相邻两加热压板之间留有用于夹紧电池的格挡，并且通过驱动装置调整相邻两加热压板之间间隙以调整对电池的夹紧度；所述加热压板1内嵌用于通水并对加热压板进行加热的铜管4，其中铜管4具有可与外界连通的进水口41和出水口42，其中铜管4的进水口41和出水口42分别通过相应管路与温控水箱3的进出水口管路连通，形成可对加热压板进行加热的水循环回路；所述探针组件2具有电流针和电压针分别与电池的极耳接触，探针组件2的连接端口通过导线与集合在驱动箱内的化成驱动板的连接端口电连接。

所述加热压板1的两端各设有2个安装座11，并且每个安装座11上设有一供导向杆贯穿的圆孔111，探针夹在同一侧的两安装座之间，加热压板通过导向杆平行布置，并且驱动装置的驱动端与最外侧的加热压板相连，用于调整加热压板之间的间隙。

所述加热压板1包括两块铝夹板、用于绝缘的绝缘纸以及用于缓冲的硅胶片，所述铝夹板相对平行布置且边沿处封闭，并且铝夹板之间留有用于容纳铜管的间隙，铜管的进水口和出水口设置在铝夹板底沿；绝缘纸、硅胶片依次从内向外贴覆在铝夹板外表面形成绝缘缓冲层。

所述探针组件2包括用于与电池极耳接触连接的探针21以及用于调整探针位置的探针导向组件22，所述探针具有可与电池极耳接触的电压针和电流针，所述探针导向组件安装在加热压板的端部，探针与探针导向组件锁定连接。

所述探针导向组件22包括导向座和导向轨道，所述导向座安装在加热压板侧沿，并且导向座上固装供探针上下滑动的导向轨道，所述探针与导向轨道滑动锁定连接。

所述温控水箱3包括用于储水的水箱34、用于控制水箱内水温的温控器以及用于向加热压板内泵入热水的水泵31，所述水箱的进出水口分别通过至少一套管路系统与加热压板的进、出水口连通，水泵31设置在管路系统32上，温控器的温控探头伸入水箱内，对水箱内的水进行控温；所述管路系统32包括总进水管321、总出水管322、分进水管323和分出水管324，所述总进水管一端与水箱出水口连通，另一端与分进水管的一端连通；分进水管另一端与加热压板的进水口连通，分出水管一端与加热压板的出水口连通，分出水管的另一端与总出水管一端连通，总出水管另一端与水箱进水口连通；水泵安装在总进水管上，用于控制水流速度。

所述总进水管、所述分进水管上分别设有用于控制管路内水流的球阀33。

所述铜管为蛇形管。

实施例2利用实施例1所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具进行加热化成方法，包括以下步骤：

1)将封装好的软包锂电池放置在夹具上；

将电池放置在两加热压板之间的格挡内，此时，电池与铝夹板表面的硅胶片接触，在压紧时和电池软接触；通过探针导向组件调整探针组件的纵向位置，以适配待加工的软包锂电池，位置调整好后锁定夹板的两侧安装的探针，；

2)加热、加压；

铝夹板内有埋铸铜管，设定好温度的热水通过铜管对铝板进行升温从而对电池进行加热，并通过驱动装置调整两加热压板之间距离以调整对电池的夹紧度，从而对电池进行加压，压紧软包锂电池；

3)预充电；

探针与化成驱动板连接，化成驱动板集合在电路板集合放在驱动箱中，夹具机在加压后，探针分别与电池正负极极耳紧密接触，在加热加压的条件下预充电；

4)出料；

电池在预充电完毕之后，加热压板会张开，然后将电池取出下料装进托盘。

步骤2)中温度控制在20～60℃，加压的压力介于100～1000kg。

单个夹具机夹板内形成管路，串并结合，多个加热压板间通过主水管路并联。总控温水箱通主管路进水，再分进到每个加热压板中，然后再次到主管道，最后回水到总控温水箱中。同时利用总控温水箱进行温度控制，进行水循环，单夹具温控精度达到±1℃，整线温控制精度达到±2℃。

加热压板采用的是铸铝的制作工艺。以前加热压板采用的是直接将铝材加工成形，而水循环加热中的加压板是利用模具，将铜管埋铸在铝材中，铸造好之后的毛坯件再进行精加工而成。铜和铝本身就具有很好的导热性能，当热水通过加压板中的铜管时，热量通过传导能够均匀的分布在铝板表面，使铝板本身作为一个加热源对电池进行加热。

当预充电的过程中，电池会产生热量，温度会高于水温，此时，水流会起到冷却的作用；

探针线连接着化成驱动板，对电池进行充放电。

图1中的四个圆孔111穿有导向杆，导向杆穿过若干数量的加热压板，每块加热压板1上挂有硅胶，然后两个加热压板之间有绝缘纸，电池放置在绝缘纸上。探针导向块组件22的作用是当电池自动下放到夹具机上时，探针导向块组件22能对电池在下放的过程中的极耳起到导向的作用，保证电池极耳不被探针21刮弯。

图1中铝压板3中埋铸有铜管4，管路进出口41、42分别连接水路的进出口。每个加热压板1通过串并联的方式进行进出水循环。每台夹具会有若干数量的如图1所示的加热压板1，然后又会有若干台夹具组成一整条加压化成线。每条加压化成线有进出主水管路，每个夹具的支管路与主管路相连，主管路形成一个水路循环，一般每2个夹具的支管路也形成一个小水循环。总管路上通过一个温控水箱进行控温，夹具的水路循环通过水泵和球阀控制。主管路做好保温措施，温控水箱设定好出水的温度，整个系统进行水路循环，每个加热压板1作为加热源对电池进行升温加热。整个的水循环示意图如图2所示。

当温度达到化成设定的温度后，通过治具上的伺服电机带动压板进行加压。整体在加压加温的条件下，探针21压紧电池极耳，另外一头连接电路板，对电池进行预充电。电池预充电完毕之后，压板松开，进行下料。

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包括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 (9)

1.一种软包锂电池水循环加热化成夹具，其特征在于：包括若干用于夹紧电池的加热压板、用于与电池极耳接触的探针组件、用于调整加热压板对电池夹紧度的驱动装置、用于控制加热压板温度的温控水箱以及化成驱动板，所述加热压板的两端设有用于与驱动装置的驱动端相连的安装座以及用于与电池极耳接触连接的探针组件，所述加热压板平行相对布置，相邻两加热压板之间留有用于夹紧电池的格挡，并且通过驱动装置调整相邻两加热压板之间间隙以调整对电池的夹紧度；所述加热压板内嵌用于通水并对加热压板进行加热的铜管，其中铜管具有可与外界连通的进水口和出水口，其中铜管的进水口和出水口分别通过相应管路与温控水箱的进出水口管路连通，形成可对加热压板进行加热的水循环回路；所述探针组件具有电流针和电压针分别与电池的极耳接触，探针组件的连接端口通过导线与集合在驱动箱内的化成驱动板的连接端口电连接。

2.如权利要求1所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具，其特征在于：所述加热压板包括两块铝夹板、用于绝缘的绝缘纸以及用于缓冲的硅胶片，所述铝夹板相对平行布置且边沿处封闭，并且铝夹板之间留有用于容纳铜管的间隙，铜管的进水口和出水口设置在铝夹板底沿；绝缘纸、硅胶片依次从内向外贴覆在铝夹板外表面形成绝缘缓冲层。

3.如权利要求1所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具，其特征在于：所述探针组件包括用于与电池极耳接触连接的探针以及用于调整探针位置的探针导向组件，所述探针具有可与电池极耳接触的电压针和电流针，所述探针导向组件安装在加热压板的端部，探针与探针导向组件锁定连接。

4.如权利要求3所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具，其特征在于：所述探针导向组件包括导向座和导向轨道，所述导向座安装在加热压板侧沿，并且导向座上固装供探针上下滑动的导向轨道，所述探针与导向轨道滑动锁定连接。

5.如权利要求1所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具，其特征在于：所述温控水箱包括用于储水的水箱、用于控制水箱内水温的温控器以及用于向加热压板内泵入热水的水泵，所述水箱的进出水口分别通过至少一套管路系统与加热压板的进、出水口连通，水泵设置在管路系统上，温控器的温控探头伸入水箱内，对水箱内的水进行控温；所述管路系统包括总进水管、总出水管、分进水管和分出水管，所述总进水管一端与水箱出水口连通，另一端与分进水管的一端连通；分进水管另一端与加热压板的进水口连通，分出水管一端与加热压板的出水口连通，分出水管的另一端与总出水管一端连通，总出水管另一端与水箱进水口连通；水泵安装在总进水管上，用于控制水流速度。

6.如权利要求3所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具，其特征在于：所述总进水管、所述分进水管上分别设有用于控制管路内水流的球阀。

7.如权利要求1所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具，其特征在于：所述铜管为蛇形管。

8.利用权利要求1～7所述的一种软包锂电池水循环加热化成夹具进行加热化成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将封装好的软包锂电池放置在夹具上；

将电池放置在两加热压板之间的格挡内，此时，电池与铝夹板表面的硅胶片接触，在压紧时和电池软接触；通过探针导向组件调整探针组件的纵向位置，以适配待加工的软包锂电池，位置调整好后锁定夹板的两侧安装的探针，；

2)加热、加压；

铝夹板内有埋铸铜管，设定好温度的热水通过铜管对铝板进行升温从而对电池进行加热，并通过驱动装置调整两加热压板之间距离以调整对电池的夹紧度，从而对电池进行加压，压紧软包锂电池；

3)预充电；

探针与化成驱动板连接，化成驱动板集合在电路板集合放在驱动箱中，夹具机在加压后，探针分别与电池正负极极耳紧密接触，在加热加压的条件下预充电；

4)出料；

电池在预充电完毕之后，加热压板会张开，然后将电池取出下料装进托盘。

9.如权利要求8所述的加热化成方法，其特征在于：步骤2)中温度控制在20～60℃，加压的压力介于100～1000kg。