CN109004256A - 插座连接式电池化成柜 - Google Patents

Abstract

一种插座连接式电池化成柜包括机架、多个化成装置及多个夹具组件。化成装置包括化成架、分层组件及驱动气缸，每一化成装置上均设置有多个夹具组件，每一夹具组件均包括托板、定位夹、公接头、母插座及加热板，插座连接式电池化成柜通过设置机架、多个化成装置及多个夹具组件，多个化成装置分布在机架上，多个夹具组件分别设置于多个化成装置上，在将夹具组件放入化成装置中，使得电池的装夹操作可以不在化成柜上进行，化成柜上也不用留有供装夹电池所需的空间，合理利用化成柜内部有限的空间，提高化成柜的电池容量，各个化成装置之间相互独立，可同时容纳多批电池，减少存取电池时的等待时间、提高电池的化成效率。

Description

插座连接式电池化成柜

技术领域

本发明涉及电池加工领域，特别是涉及一种插座连接式电池化成柜。

背景技术

电池制造后，通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成。锂电芯的化成是电池的初使化,使电芯的活性物质激活，即是一个能量转换的过程。锂电池化成柜用于对制造好的电池进行化成操作。

然而，现有的锂电池热压夹具化成柜，电池夹具都是安装在化成柜的柜体上，操作空间狭小，放置和取下电池时都很不方便，且需等上一批生产完的电池取下后才能放置下一批待生产的电池，造成生产效率慢。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种插座连接式电池化成柜，能够在化成柜外进行电池的装夹操作，并且具有多个相互独立的化成的部位，实现交替化成，存取电池时不需等待，进而提高电池的化成效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种插座连接式电池化成柜包括：机架、多个化成装置及多个夹具组件；

多个化成装置分别设置于所述机架上，在一个所述化成装置中，所述化成装置包括化成架、分层组件及驱动气缸，所述驱动气缸设置于所述机架上，所述化成架安装于所述机架上，所述分层组件设置于所述化成架内，所述驱动气缸的输出轴与所述分层组件连接；

每一所述夹具组件对应与一个所述化成装置连接，所述夹具组件包括多个电池夹具，各所述电池夹具分别设置于所述化成装置上，在一个所述电池夹具中，所述电池夹具包括托板、定位夹、公接头、母插座及加热板，所述托板设置于所述分层组件上，所述加热板安装于所述分层组件远离所述托板的侧面上，所述公接头安装于所述托板上，所述母插座安装于所述分层组件上，所述母插座用于与所述公接头卡接，所述定位夹安装于所述托板上，所述定位夹及所述加热板均与所述公接头电连接。

在其中一个实施例中，所述化成架包括基板、上支撑板及多个导向柱，所述基板安装于所述机架上，多个所述导向柱安装于所述基板上，各所述导向柱远离所述基板的一端均与所述上支撑板连接。

在其中一个实施例中，所述分层组件包括压板、拉带及多个隔板，所述压板上开设有多个滑动孔，多个滑动孔与多个所述导向柱一一对应，多个所述导向柱分别穿设所述滑动孔，所述拉带的第一端与所述压板连接，所述拉带的第二端与所述上支撑板连接，多个所述隔板间隔设置于所述拉带上。

在其中一个实施例中，所述分层组件还包括多个抵持件，多个所述抵持件间隔设置于所述拉带上，多个所述抵持件分别与多个所述隔板连接。

在其中一个实施例中，所述抵持件包括连接块及锁紧块，所述连接块及所述锁紧块分别设置于所述拉带相对的两侧面上。

在其中一个实施例中，所述定位夹包括PCB电路板、支架、上夹座、金属夹持片及扭簧，所述PCB电路板安装于所述托板上，所述PCB电路板与所述公接头电连接，所述支架安装于所述PCB电路板上，所述上夹座与所述支架铰接，所述扭簧设置于所述上夹座和所述支架之间，所述扭簧的第一端与所述上夹座抵接，所述扭簧的第二端与所述PCB电路板抵接，所述扭簧用于驱使所述上夹座与所述PCB电路板抵接，所述金属夹持片安装于所述上夹座上，所述金属夹持片位于所述上夹座与所述PCB电路板抵接的位置处。

在其中一个实施例中，所述定位夹还包括金属触片，所述金属触片焊接于所述PCB电路板上，所述金属触片位于所述上夹座与所述PCB电路板抵接的位置处。

在其中一个实施例中，所述定位夹设置有多个，多个所述定位夹均设置于所述托板上。

在其中一个实施例中，所述电池夹具还包括定位把手，所述定位把手安装于所述托板上，所述定位把手位于所述托板远离所述公接头的一端上。

在其中一个实施例中，所述电池夹具还包括调节螺丝，所述调节螺丝安装于所述加热板上，所述调节螺丝用于与所述定位把手抵接。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

上述插座连接式电池化成柜通过设置机架、多个化成装置及多个夹具组件，多个化成装置分布在机架上，多个夹具组件分别设置于多个化成装置上，待进行化成工艺的电池先装夹在夹具组件上，在将夹具组件放入化成装置中，进行充电操作，使得电池的装夹操作可以不在化成柜上进行，提高电池装夹效率，化成柜上也不用留有供装夹电池所需的空间，合理利用化成柜内部有限的空间，提高化成柜的电池容量，多个化成装置分别对电池进行化成，各个化成装置之间相互独立，可同时容纳多批电池，减少存取电池时的等待时间、提高电池的化成效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一实施例中的插座连接式电池化成柜结构示意图；

图2为本发明一实施例中的化成装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例中的电池夹具的结构示意图；

图4为本发明一实施例中的分层组件的结构示意图；

图5为本发明一实施例中的定位夹的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种插座连接式电池化成柜10包括：机架100、多个化成装置200及多个夹具组件。多个化成装置200安装于机架100上，每一个化成装置200上设置有多个夹具组件，化成装置200对夹具组件上的电池进行化成操作。

请一并参阅图1及图2，多个化成装置200分别设置于机架100上，在一个化成装置200中，化成装置200包括化成架210、分层组件220及驱动气缸230，驱动气缸230设置于机架100上，化成架210安装于机架100上，分层组件220设置于化成架210内，驱动气缸230的输出轴与分层组件220连接。

多个化成架210均设置在机架100上，各个化成架210之间设置有间隔，为分层组件220提供放置的载体，使得插座连接式电池化成柜10的结构更加稳固、紧凑。各化成架210上均设置有多个分层组件220，多个电池夹具300分别设置在多个分层组件220中，驱动气缸230推动分层组件220，使得设置在分层组件220上的各个电池夹具300堆叠在一起，以进行热压化成操作，分层组件220与驱动气缸230相互配合，采用单一驱动源对多个电池夹具300进行热压操作，可以减少设备的制作成本，也能缩小设备整体体积，使得插座连接式电池化成柜10的结构更加紧凑。

需要说明的是，现有的化成柜在工作时会遇到产品堆积以及长时间待机的情况，即电池由上一工位进行加工，需要等电池累积到一定数量，再集体转移到化成柜中进行化成工序，而在等待上一工位加工电池时，化成柜长时间处于待机状态，浪费了大量时间，另一方面，由于化成工序需要耗费较长的时间，若上一工位加工产品的效率因其他因素加快，而此时化成柜在对上一批电池进行化成操作，不能停机，则待化成的电池会被堆积，堆积的电池需要占用车间内的空间，且在堆积的电池数量较多时，不易进行统计，容易造成遗漏等问题。为了方便操作，机架100上划分有A、B、C、D四个化成工作区，各个化成工作区间隔设置，且各个工作区均设置有产品取放口，各个化成工作区的产品取放口分布于机架100的边缘设置，多个化成装置200一一对应A、B、C、D四个化成工作区设置于机架100上，各个化成装置200之间相互独立，均可单独对电池进行化成工序，例如，在上一工序中生产好的电池先装夹在电池夹具300中，再转移到化成架210上，此时待化成的电池的量较少，数量仅够填充满A化成工作区上的化成装置200，可直接启动插座式电池化成柜10，让插座连接式电池化成柜10对A化成工作区内的电池进行充电，B、C、D上没有电池，则不进行化成操作，在A化成工作区进行化成操作的过程中，上一工位加工完成的电池不断地累积，逐个装夹在电池夹具300上，并将电池依次转移到其他化成工作区内的化成装置200上，这样，使得各个化成工作区之间的化成时间错开，由于多个化成装置200的化成时间不同，其完成化成工艺完成的时间也会错开，使得各个化成装置200交替对电池进行化成操作，由于各个化层区交替工作，上一工位生产好的电池的数量只需累积到较小的数量即可转移到其中一个化成装置200中进行化成工艺，不需要长时间的等待，这样，多个化成装置200交替、有序的消化上一工位生产出来的待化成的电池，有效地避免电池的堆积现象，同时，由于各个化成装置200完成化成的时间不一，每次完成化成的电池量适中，可方便对化成好的电池进行统计，若后续检测过程中电池出现质量问题，能够很快的对电池的批次进行追踪，方便管理。通过这种方式对电池进行化成，能够减少操作人员单次运输电池的数量，有效地降低车间内工作人员的工作强度。

请参阅图2及图3，每一所述夹具组件对应与一个所述化成装置连接，所述夹具组件包括多个电池夹具300，各所述电池夹具300分别设置于所述化成装置200上，在一个所述电池夹具300中，电池夹具300包括托板310、定位夹320、公接头330、母插座340及加热板350，托板310设置于分层组件220上，加热板350设置于分层组件远离所述托板310的侧面上，公接头330安装于托板310上，母插座340安装于分层组件220上，母插座340用于与公接头330卡接，母插座340与公接头330卡接时，公接头330和母插座340内部的金属零件相互接触，以实现公接头330和母插座340的电连接，即，电池夹具300上的公接头330与分层组件220上的母插座340卡接时，插座连接式电池化成柜10上的充电电流将通过母插座340和公接头330进入电池夹具300中，对电池夹具300上的电池进行充电，定位夹320安装于托板310上，定位夹320及加热板350均与公接头330电连接。

每一电池夹具300的托板310上的公接头330均与设置在分层组件220上的母插座一一对应，工作人员将电池放置在托板310上，通过定位夹320夹持电池的极耳，对电池进行固定，且使电池与电池夹具300上的公接头330电连接。此时电池夹具300上的定位夹320、公接头330及待化成的电池形成一个缺少电源的电路，其中定位夹320和公接头相当于电路中的导线，待化成的电池相当于电路中的负载，而设置有母接头340的分层组件220相当于电路中的电源，这样，将装夹好电池的电池托盘放入分层组件时，相当于将电源接入电路中，形成闭合的回路，进而对电池夹具300上的电池进行充电、激活。

下面对上述插座式电池化成柜10的工作原理进行介绍：

将需要进行化成工序的电池分别放置在电池夹具300的托板310上，并通过定位夹320对电池的极耳进行夹持，然后将装夹有电池的电池夹具300搬送到插座连接式电池化成柜10处，将电池夹具300上的公接头330朝向设置在分层组件220上的母插座340放置到分层组件220上，并推动托板310，直到公接头330与母插座340卡接，即可完成上料动作，不断的重复上料动作，将待化成的电池设置在各个分层组件220中，此时各个分层组件220上的电池均与插座连接式电池化成柜10内的充电电源连接，启动插座连接式电池化成柜10，驱动气缸230推动分层组件220，使得化成架210中的各个电池夹具300相互靠近，直到各个电池夹具300顺序堆叠在化成架210中，待化成电池受收到相邻两个托板310的挤压；此时，位于上方的电池夹具300中的加热板和与之相邻的位于下方的电池夹具300中的待化成电池贴合，即此时位于上述插座连接式电池化成柜中的电池的正反面均有加热板对其进行加热，这样，对电池进行热压，以降低电池内部的电解液的粘度。接着，对电池进行充电操作。

最后，驱动气缸230的输出轴缩回，各个分层组件220中的电池夹具300相互分离，恢复初始状态，工作人员拉动托板310，取出装夹有电池的托板310，将托板310上的电池取出，即可完成电池的化成工序。

需要说明的是，可以设置富余的电池夹具300，在插座连接式电池化成柜10工作期间，将上一工位加工好的电池装夹在富余的电池夹具300上，在其中一个化成装置200完成化成工序，取出化成装置200上的电池夹具300的同时，将装夹好新电池的电池夹具300插入分层组件中，“即取即存”进一步加快上料效率。

请参阅图2，进一步的，为了提高化成架210的结构强度，化成架210包括基板211、上支撑板212及多个导向柱213，基板211安装于机架100上，多个导向柱213安装于基板211上，各导向柱213远离基板211的一端均与上支撑板212连接。通过基板211和上支撑板212之间通过多个导向柱213相互连接，多个导向柱213同时对基板211和上支撑板212提高支撑力，各个导向柱213均可分担压力，以提高化成架210的结构强度，且在基板211和上支撑板212之间留有较大的空间，可用于容纳更多的电池夹具300。

请一并参阅图2及图4，进一步的，为了提高各个化成装置200中可容纳电池的数量，分层组件220包括压板221、拉带222及多个隔板223，压板221上开设有多个滑动孔，多个滑动孔与多个导向柱213一一对应，多个导向柱213分别穿设滑动孔，拉带222的第一端与压板221连接，拉带222的第二端与上支撑板连接，多个隔板223间隔设置于拉带222上，分层组件220还包括多个抵持件224，多个抵持件224间隔设置于拉带222上，多个抵持件224分别与多个隔板223连接，抵持件224包括连接块225及锁紧块226，连接块225及锁紧块226分别设置于拉带222相对的两侧面上。

请参阅图5，一实施例中，定位夹320包括PCB电路板321、支架322、上夹座323、金属夹持片324及扭簧，PCB电路板321安装于托板310上，PCB电路板321与公接头330电连接，支架322安装于PCB电路板321上，上夹座323与支架322铰接，扭簧设置于上夹座323和支架322之间，扭簧的第一端与上夹座323抵接，扭簧的第二端与PCB电路板321抵接，扭簧用于驱使上夹座323与PCB电路板321抵接，金属夹持片324安装于上夹座323上，金属夹持片324位于上夹座323与PCB电路板321抵接的位置处。

请再次参阅图5，进一步的，为了提高插座连接式电池化成柜的化成效果，定位夹320还包括金属触片325，金属触片325焊接于PCB电路板321上，金属触片325位于上夹座323与PCB电路板321抵接的位置处，金属触片325与PCB电路板321电连接，定位夹320设置有多个，多个定位夹320均设置于托板310上。

请参阅图3，进一步的，在将电池夹具300装入分层组件220中时，由于公接头330需要和分层组件220上的母插座340对接，对接时需要判断公接头330是否完全与母插座340完全卡接，若没有卡接成功，则插座连接式电池化成柜10不能对电池夹具300上的电池进行充电操作。因此，电池夹具300还包括定位把手360，定位把手360安装于托板310上，定位把手360位于托板310远离公接头330的一端上，电池夹具300还包括调节螺丝，调节螺丝安装于加热板350上，调节螺丝用于与定位把手360抵接。在推动电池夹具300上的托板310时，若定位把手360的端面与调节螺丝抵接，则证明此时公接头330与母插座完全卡接，否则，证明此时卡接不完全，需要继续推动托板310，通过增加定位把手360和调节螺丝，使得判断电池夹具300是否装好更加直观。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

上述插座连接式电池化成柜通过设置机架、多个化成装置及多个电池夹具300，多个化成装置分布在机架上，多个电池夹具300分别设置于多个化成装置上，待进行化成工艺的电池先装夹在电池夹具300上，在将电池夹具300放入化成装置中，进行充电操作，使得电池的装夹操作可以不在化成柜上进行，提高电池装夹效率，化成柜上也不用留有供装夹电池所需的空间，合理利用化成柜内部有限的空间，提高化成柜的电池容量，多个化成装置分别对电池进行化成，各个化成装置之间相互独立，可同时容纳多批电池，减少存取电池时的等待时间、提高电池的化成效率。

进一步的，在对电池进行化成工序时，需要对电池进行充电，若进行化成的电池本身质量存在问题，或者电池夹具300在长期使用后发生损坏时，在充电过程中有可能发生短路等问题，有可能会引发整个化成柜短路，损坏设备，降低设备的安全性能。为了防止电池在化成工序时发生短路引发一系列的安全问题，上述插座式连接式电池化成柜还包括短路保护机构，所述短路保护机构包括：保护罩、变形片、输入接线端子、输出接线端子、金属导电片，所述保护罩安装于所述PCB电路板上，所述输入接线端子及所述输出接线端子分别安装于所述保护罩相对的两侧面上，所述金属导电片安装于所述保护罩内，所述金属导电片的第一端与所述输入接线端子连接，所述金属导电片的第二端与所述输出接线端子抵接，所述输入接线端子与所述定位夹320电连接，所述输出接线端子与所述公接头330电连接，所述金属导电片上开设有安装槽，所述变形片嵌置于所述安装槽内。

需要说明的是，上述变形片为钛镍合金，即现有技术中的记忆金属，常温时，对其拉伸折弯可以使变形片变成所需的形状，接着对其加热，待温度上升高后，变形片会恢复到最初的形状，短路保护机构利用变形片的这一特性，将变形片嵌置于金属导电片后，进行折弯使得导电金属片的第二端与输出接线端子抵接，亦即，金属导电片连通输入接线端子及输出接线端子，这样，在对电池进行化成工序时，插座式电池化成柜上的充电电流会先经过短路保护机构，在流入设置在电池夹具300上的电池中，对电池进行充电激活的操作。

进一步的，金属导电片为质地较软的铜片，由于铜的导电性能较好，能够很好的起到导电的作用，且铜片质地较软，以保证变形片在受热发生形变的时，能够带动金属导电片一起发生形变。

当在进行化成工序时发生短路时，电池夹具300会产生大量的热量，会导致充电电路急剧升温，当连接在电池夹具300上的短路保护机构中的变形片在外部异常升温的情况时，会发生形变，在变形片发生形变的同时会带动金属导电片发生形变，这样，使得金属导电片的第二端离开输出接线端子，即断开电池夹具300上公接头330与定位夹320之间的电路连接，使得化成柜上的电路不在流向电池夹具300，由此避免化成柜因短路发生危险事故，有效地提高了设备的安全性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种插座连接式电池化成柜，其特征在于，包括：

机架，

多个化成装置，多个化成装置分别设置于所述机架上，在一个所述化成装置中，所述化成装置包括化成架、分层组件及驱动气缸，所述驱动气缸设置于所述机架上，所述化成架安装于所述机架上，所述分层组件设置于所述化成架内，所述驱动气缸的输出轴与所述分层组件连接；及

多个夹具组件，每一所述夹具组件对应与一个所述化成装置连接，所述夹具组件包括多个电池夹具，各所述电池夹具分别设置于所述化成装置上，在一个所述电池夹具中，所述电池夹具包括托板、定位夹、公接头、母插座及加热板，所述托板设置于所述分层组件上，所述加热板安装于所述分层组件远离所述托板的侧面上，所述公接头安装于所述托板上，所述母插座安装于所述分层组件上，所述母插座用于与所述公接头卡接，所述定位夹安装于所述托板上，所述定位夹及所述加热板均与所述公接头电连接。

2.根据权利要求1所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述化成架包括基板、上支撑板及多个导向柱，所述基板安装于所述机架上，多个所述导向柱安装于所述基板上，各所述导向柱远离所述基板的一端均与所述上支撑板连接。

3.根据权利要求2所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述分层组件包括压板、拉带及多个隔板，所述压板上开设有多个滑动孔，多个滑动孔与多个所述导向柱一一对应，多个所述导向柱分别穿设所述滑动孔，所述拉带的第一端与所述压板连接，所述拉带的第二端与所述上支撑板连接，多个所述隔板间隔设置于所述拉带上。

4.根据权利要求3所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述分层组件还包括多个抵持件，多个所述抵持件间隔设置于所述拉带上，多个所述抵持件分别与多个所述隔板连接。

5.根据权利要求4所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述抵持件包括连接块及锁紧块，所述连接块及所述锁紧块分别设置于所述拉带相对的两侧面上。

6.根据权利要求1所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述定位夹包括PCB电路板、支架、上夹座、金属夹持片及扭簧，所述PCB电路板安装于所述托板上，所述PCB电路板与所述公接头电连接，所述支架安装于所述PCB电路板上，所述上夹座与所述支架铰接，所述扭簧设置于所述上夹座和所述支架之间，所述扭簧的第一端与所述上夹座抵接，所述扭簧的第二端与所述PCB电路板抵接，所述扭簧用于驱使所述上夹座与所述PCB电路板抵接，所述金属夹持片安装于所述上夹座上，所述金属夹持片位于所述上夹座与所述PCB电路板抵接的位置处。

7.根据权利要求6所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述定位夹还包括金属触片，所述金属触片焊接于所述PCB电路板上，所述金属触片位于所述上夹座与所述PCB电路板抵接的位置处。

8.根据权利要求7所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述定位夹设置有多个，多个所述定位夹均设置于所述托板上。

9.根据权利要求1所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述电池夹具还包括定位把手，所述定位把手安装于所述托板上，所述定位把手位于所述托板远离所述公接头的一端上。

10.根据权利要求9所述的插座连接式电池化成柜，其特征在于，所述电池夹具还包括调节螺丝，所述调节螺丝安装于所述加热板上，所述调节螺丝用于与所述定位把手抵接。