CN109119671A - 一种电芯热压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电芯热压装置，其包括有机架、第一驱动装置、第一工作平台、第一上热压组件、第一下热压组件和耐压测试组件，所述第一上热压组件固定在所述第一工作平台上，所述第一驱动装置可驱动所述第一工作平台相对所述机架上下运动，所述第一上热压组件可靠近或远离所述第一下热压组件，以完成上下热压动作或空置出热压位置，所述第一工作平台上还设置有所述耐压测试组件，所述耐压测试组件可对热压后的电芯进行耐压测试。本发明通过在第一工作平台上设置耐压测试组件，当第一上热压组件和第一下热压组件完成热压后，耐压测试组件可立即对电芯进行耐压检测，可实时检测热压装置的热压情况，有利于保证电芯合格连续生产。

Description

一种电芯热压装置
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电芯热压装置。
背景技术
在锂离子电池生产过程中，极片生产完成后，采用卷绕或者叠片方式将正、负极极片和隔膜组装制造形成基本的电芯。
无论在卷绕中或者Z型叠片中，必须对隔膜施加一定的张力，以确保正极片、隔膜、负极片之间的整齐程度，然而工艺过程中的张力会使隔膜在走带方向被拉长，隔膜在走带方向的收缩量很大，会使得隔膜严重挤压极片，从而导致电芯组装工艺后，特别是绕卷工艺，电芯发生变形，变形后的电芯不仅外观平整度差，内部还会存在隔膜褶皱等缺陷，这会导致容量低、循环性能差及自放电快等质量问题，而卷绕较厚的电芯，卷绕后的变形问题尤为突出。另外，松散状态的电芯厚度一致性也差，会影响电芯入壳工艺，增加入壳工艺的难度，甚至导致入壳时电芯损伤。
因此，一般需要对电芯进行热压整形，以提升电芯的体积能量密度及对电芯进行顺利装配，然而现有的热压装置不具备对热压后的电芯进行耐压检测的功能，无法及时检测热压后的电芯的绝缘性能，功能单一，效率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，在于如何使得热压设备具有耐压检测功能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种电芯热压装置，包括有机架、第一驱动装置、第一工作平台、第一上热压组件、第一下热压组件和耐压测试组件，所述第一上热压组件固定在所述第一工作平台上，所述第一驱动装置可驱动所述第一工作平台相对所述机架上下运动，所述第一上热压组件可靠近或远离所述第一下热压组件，以完成上下热压动作或空置出热压位置，所述第一工作平台上还设置有所述耐压测试组件，所述耐压测试组件可对热压后的电芯进行耐压测试。
在一种优选的实施方式中，所述耐压测试组件包括有安装架和测试电极，所述安装架和测试电极设置有第一弹性元件，所述第一弹性元件给予所述测试电极一个远离所述安装架的弹性作用力。
在一种优选的实施方式中，还包括有第一左热压组件、第一右热压组件和第二驱动装置，所述第一左热压组件和第一右热压组件可相对所述机架左右滑动，所述第一左热压组件和第一右热压组件在所述第二驱动装置的驱动下可相互靠近或远离，以配合所述第一上热压组件和第一下热压组件并完成左右热压动作或空置出热压位置。
在一种优选的实施方式中，还包括有第二工作平台、第二上热压组件、第二下热压组件、第二左热压组件和第二右热压组件，所述第二上热压组件固定在所述第二工作平台的下表面，所述第二下热压组件固定在所述机架的底板上，所述第一工作平台可带动所述第二工作平台相对所述机架上下运动，所述第二上热压组件可靠近或远离所述第二下热压组件，以完成上下热压动作或空置出热压位置，所述第二左热压组件和第二右热压组件可相对所述底板滑动，所述第二驱动装置可驱使所述第二左热压组件和第二右热压组件相互靠近或远离，以配合所述第二上热压组件和第二下热压组件并完成左右热压动作或空置出热压位置。
在一种优选的实施方式中，还包括有限位螺栓，所述第一工作平台和第二工作平台均串接在所述限位螺栓上，所述第一工作平台相对所述限位螺栓固定，所述第二工作平台可相对所述限位螺栓滑动。
在一种优选的实施方式中，所述第一工作平台与第二工作平台之间设置有第一限位柱，所述第二工作平台与所述底板之间设置有第二限位柱，所述第一限位柱可限定所述第一工作平台相对所述第二工作平台的最短距离，所述第二限位柱可限定所述第二工作平台相对所述底板的最短距离。
在一种优选的实施方式中，所述第一工作平台与第二工作平台之间设置有第一位置传感器，所述第二工作平台与所述底板之间设置有第二位置传感器，当所述第一工作平台碰触到所述第一限位柱时，所述第一位置传感器触发，当所述第二工作平台碰触到所述第二限位柱时，所述第二位置传感器触发。
在一种优选的实施方式中，所述第二驱动装置包括有丝杆螺母组件和驱动元件，所述第二左热压组件和第二右热压组件分别固定在所述丝杆螺母组件的第一螺母和第二螺母上，所述第二左热压组件上固定有第一推杆，所述第二右热压组件上固定有第二推杆，所述第一推杆可推动所述第一左热压组件相对所述第二工作平台滑动，所述第二推杆可推动所述第一右热压组件相对所述第二工作平台滑动。
在一种优选的实施方式中，所述第一推杆与所述第一左热压组件之间设置有压力传感器，或者所述第二推杆与所述第一右热压组件之间设置有压力传感器。
在一种优选的实施方式中，所述第一左热压组件与所述第二工作平台之间设置有第二弹性元件，所述第二弹性元件给予所述第一左热压组件远离所述第一右热压组件的弹性作用力；所述第一右热压组件与所述第二工作平台之间设置有第三弹性元件，所述第三弹性元件给予所述第一右热压组件远离所述第一左热压组件的弹性作用力。
在一种优选的实施方式中，所述第一上热压组件、第一下热压组件、第一左热压组件、第一右热压组件、第二上热压组件、第二下热压组件、第二左热压组件和第二右热压组件均包括有发热元件和测温元件。
在一种优选的实施方式中，所述发热元件为电热管，所述测温元件为热电偶。
本发明的有益效果是：
本发明通过在第一工作平台上设置耐压测试组件，当第一上热压组件和第一下热压组件完成热压后，耐压测试组件可立即对电芯进行耐压检测，检测耐压后的电芯的绝缘性能，可实时检测热压装置的热压情况，有利于保证电芯合格连续生产，热压装置功能集成度高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是本发明一个实施例的电芯热压装置的轴测图；
图2是本发明一个实施例的电芯热压装置的正视图；
图3是本发明第一上热压组件、第一下热压组件、第二上热压组件和第二下热压组件的一个实施例的示意图；
图4是本发明第一下热压组件和耐压测试组件的一个实施例的爆炸图；
图5是本发明第一左热压组件、第一右热压组件、第二左热压组件和第二右热压组件的一个实施例的示意图；
图6是本发明第一右热压组件的一个实施例的爆炸图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。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组合。
参照图2和图5，本实施例的电芯热压装置包括有第一驱动装置1、机架2、第一工作平台3、第一上热压组件4、第一下热压组件5、第二工作平台6、第二上热压组件7、第二下热压组件8、第二驱动装置9、第二位置传感器10、第二限位柱11、限位螺栓12、第一位置传感器13、第一限位柱14、耐压测试组件15、第二右热压组件16、第二推杆17、第一右热压组件18、第二左热压组件19和第一左热压组件20。
参照图1和图2，机架2包括有顶板201、支撑柱202、导向柱203和底板204，支撑柱202设置有四根，分布在顶板201和底板204的四角位置，支撑柱202分别与顶板201、底板204锁接固定，导向柱203也设置有四根，导向柱203的两端也分别锁接固定在顶板201和底板204，第一工作平台3和第二工作平台6均串接在导向柱203上，且通过导向套(未标示)与导向柱203滑动连接。
第一驱动装置1固定在机架2的顶板201上，第一驱动装置1的输出端穿过顶板201后与第一工作平台3固定连接，且可驱动第一工作平台3相对机架2上下运动，具体的，第一驱动装置1为伺服电动缸，包括有伺服电机11、减速机12和丝杆螺母组合件13，丝杆螺母组合件13将伺服电机11的转动转化为第一工作平台3相对机架2的上下直线运动，伺服电动缸可将伺服电机11的精确转速控制、精确转数控制和精确扭矩控制转变为第一工作平台3的精确速度控制、精确位置控制和精确推力控制，是一个优选选择，当然，第一驱动装置1也可选择气动驱动装置或液压驱动装置。
参照图2和图4，第一工作平台3的下表面固定有第一上热压装置4，第二工作平台6的上表面固定有第一下热压装置5，第二工作平台6的前侧面设置有第一凹槽61，耐压测试组件15固定在第一凹槽61中，第一工作平台3在第一凹槽61和耐压测试组件15的设置上与第二工作平台6相同。
具体的,第一下热压装置5包括有绝缘板501、上垫板502、第一测温元件503、第一加热元件504、第一加热板505和下垫板506，上垫板502、第一加热板505和下垫板506从上至下依次层叠设置，相邻板件之间锁接固定，绝缘板501和上垫板502位于同一平面上，且均位于第一加热板505的一侧。第一加热元件504均匀分布在第一加热板505中，第一加热板505中同时设置有第一测温元件503，以对第一加热板505的温度进行监控，绝缘板501用于垫起电芯的电极，方便进行耐压检测，绝缘板501采用绝缘材料制成，由此可防止电芯的两极短路。
上垫板502上可涂覆或贴附防粘材料，防止电芯热压后与上垫板502粘连，同时上垫板502还可设置导气孔，在导气孔中导入正压气体，方便电芯热压后脱离。
本实施例的第一加热元件504为电热管，第一测温元件503为热电偶，第一加热板505沿其长度方向设置有三个长孔5052，三个长孔5052等间隔设置，电热管插接在长孔5052中，第一加热板505沿其厚度方向还开有锁紧孔5053，锁紧孔5053与长孔5052位置对应，且与长孔5052连通，通过在锁紧孔5053中旋入锁紧螺钉(未展示)可将电热管锁紧固定在第一加热板505上。长孔5052之间还开有盲孔5051，热电偶锁接在盲孔5051中。
第一上热压装置4与第一下热压装置5结构类似，区别在于第一上热压装置4未设置绝缘板501。
参照图4，耐压测试组件15包括有垫片1501、固定座1502、安装架1503、轴套1504、轴1505、第一弹性元件1506、支撑座1507、绝缘片1508和测试电极1509，安装架1503沿横向开有通槽，螺钉(未展示)穿过通槽后将两个固定座1502锁紧固定在安装架1503上，由此可方便地调节两个固定座1502之间的间距；安装架1503沿竖向开有通孔，轴套1504固定在该通孔中，轴1505插接在轴套1504中，且可相对轴套1504上下滑动，轴1505的上端锁紧固定有垫片1501，轴1505穿过第一弹性元件1506后与支撑座1507锁接固定，第一弹性元件1506给予支撑座1507与固定座1502相互远离的弹性作用力，测试电极1509固定在绝缘片1508上，且绝缘片1508沿前后方向开有腰型孔，由此，测试电极1509获得有一个远离安装架1503的弹性作用力，两个测试电极1509相互之间的间距及测试电极1509相对安装架1503的前后距离均可调节，有利于提高耐压测试装置15的通用性。在本实施例中，第一弹性元件1506为压缩弹簧。
由此，当第一驱动装置1驱使第一工作平台3靠近第二工作平台6时，第一上热压组件4与第一下热压组件5合拢对电芯完成热压，同时，耐压测试装置15的测试电极1509将电芯的电极压紧在第一下热压组件5的绝缘板501上，电芯热压完成后，即可进行耐压测试，检测热压后的电芯的绝缘性是否合格。
参照图3，第一上热压组件4与第一下热压组件5合拢对电芯进行热压只是一种较简单的热压示例，本实施例的电芯热压装置还设置有第二上热压组件7和第二下热压组件8，第二上热压组件7固定在第二工作平台6的下表面，第二下热压组件8固定在底板204上，第二上热压组件7的结构和第一上热压板4的结构相同，第二下热压组件8和第一下热压组件5的结构相同，通过设置双工位，可提高电芯热压装置的热压效率。
参照图2和图3，为防止对电芯的过度挤压，第二工作平台6上还固定有第一限位柱14，底板204上还固定有第二限位柱11，为实时反馈热压动作是否已完成，第二工作平台6和底板204上分别设置有第一位置传感器13和第二位置传感器10，在本实施例中，第一位置传感器13和第二位置传感器10均为接近开关。
为使第一驱动装置1可同时带动第一工作平台3和第二工作平台6空置出热压位置，第一工作平台3和第二工作平台6之间还设置有限位螺栓12，其中，第二工作平台6可相对限位螺栓12上下滑动。
本实施例的电芯热压装置还可在上下热压位进行左右热压，以解决电芯热压后左右两侧具有较大圆弧的问题。
参照图5和图6，第一左热压组件20和第一右热压组件18可相对第二工作平台6左右滑动，第二左热压组件19和第二右热压组件16可相对底板204左右滑动，第二驱动装置9可驱动第二左热压组件19和第二右热压组件16相互靠或远离，且当第二工作平台6靠近底板204到一定距离时，第二左热压组件19可通过与其固定连接的第一推杆(未图示)推动第一左热压组件20，第二右热压组件16可通过与其固定连接的第二推杆17推动第一右热压组件18靠近第一左热压组件20。
具体的，以第一右热压组件18和第二右热压组件16的动作为例进行说明。第二驱动装置包括驱动元件901、固定件902、联轴器903、丝杆904、第一螺母(未图示)和第二螺母905，丝杆904、第一螺母(未图示)和第二螺母905组成了丝杆螺母组件，且丝杆904分别与第一螺母、第二螺母905配合的螺纹旋向相反；驱动元件901通过固定件902进行固定，驱动元件901的输出端通过联轴器903与丝杆904固定连接。
第一右热压组件18包括有滑动副1801、第一光电传感器1802、限位螺柱1803、第二弹性元件1804、热压座1805、右底板1806、第二加热板1807、第三加热板1808、第二测温元件1809、第二加热元件1810，第三加热板1808、第二加热板1807和右底板1806依次层叠设置，第三加热板1808锁接固定在第二加热板1807上，第二加热板1807和右底板1806一起锁接固定在热压座1805上，第二加热板1807、第三加热板1808设置第二测温元件1809和第二加热元件1810的方法与第一下热压组件5类似，通过设置第二加热板1807和第三加热板1808，可加强加热效果。
热压座1805通过滑动副1801与第二工作平台6滑动连接，热压座1805与第二工作平台6之间还设置有限位螺柱1803和第二弹性元件1804，第二弹性元件1804给予热压座1805一个远离第一左热压组件20的弹性作用力，同时限位螺柱1803可防止热压座1805向右滑出，热压座1805与第二工作平台6之间还设置有第一光电传感器1802，第一光电传感器1802可检测第一右热压组件18离开或回到原始位置时的状态。
第二工作平台6开有第二凹槽62，第二推杆17沿第二凹槽62左右运动，第二推杆17与第二右热压组件16固定，第二驱动装置9带动第二右热压组件16运动的同时，第二推杆17可推动第一右热压组件18靠近第一左热压组件20。
第二推杆17上还可设置压力传感器(未图示)，以检测左右方向的热压压力。
第二右热压组件16与第一右热压组件18结构类似，不同的是第二右热压组件16未设置与第一光电传感器1802、限位螺柱1803及第二弹性元件1804功能相同的零件。
第一左热压组件20与第一右热压组件18结构相同，第二左热压组件19与第二右热压组件16结构相同。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (12)

1.一种电芯热压装置，其特征在于，包括有机架、第一驱动装置、第一工作平台、第一上热压组件、第一下热压组件和耐压测试组件，所述第一上热压组件固定在所述第一工作平台上，所述第一驱动装置可驱动所述第一工作平台相对所述机架上下运动，所述第一上热压组件可靠近或远离所述第一下热压组件，以完成上下热压动作或空置出热压位置，所述第一工作平台上还设置有所述耐压测试组件，所述耐压测试组件可对热压后的电芯进行耐压测试。
2.根据权利要求1所述的电芯热压装置，其特征在于，所述耐压测试组件包括有安装架和测试电极，所述安装架和测试电极设置有第一弹性元件，所述第一弹性元件给予所述测试电极一个远离所述安装架的弹性作用力。
3.根据权利要求1所述的电芯热压装置，其特征在于，还包括有第一左热压组件、第一右热压组件和第二驱动装置，所述第一左热压组件和第一右热压组件可相对所述机架左右滑动，所述第一左热压组件和第一右热压组件在所述第二驱动装置的驱动下可相互靠近或远离，以配合所述第一上热压组件和第一下热压组件并完成左右热压动作或空置出热压位置。
4.根据权利要求3所述的电芯热压装置，其特征在于，还包括有第二工作平台、第二上热压组件、第二下热压组件、第二左热压组件和第二右热压组件，所述第二上热压组件固定在所述第二工作平台的下表面，所述第二下热压组件固定在所述机架的底板上，所述第一工作平台可带动所述第二工作平台相对所述机架上下运动，所述第二上热压组件可靠近或远离所述第二下热压组件，以完成上下热压动作或空置出热压位置，所述第二左热压组件和第二右热压组件可相对所述底板滑动，所述第二驱动装置可驱使所述第二左热压组件和第二右热压组件相互靠近或远离，以配合所述第二上热压组件和第二下热压组件并完成左右热压动作或空置出热压位置。
5.根据权利要求4所述的电芯热压装置，其特征在于，还包括有限位螺栓，所述第一工作平台和第二工作平台均串接在所述限位螺栓上，所述第一工作平台相对所述限位螺栓固定，所述第二工作平台可相对所述限位螺栓滑动。
6.根据权利要求4所述的电芯热压装置，其特征在于，所述第一工作平台与第二工作平台之间设置有第一限位柱，所述第二工作平台与所述底板之间设置有第二限位柱，所述第一限位柱可限定所述第一工作平台相对所述第二工作平台的最短距离，所述第二限位柱可限定所述第二工作平台相对所述底板的最短距离。
7.根据权利要求6所述的电芯热压装置，其特征在于，所述第一工作平台与第二工作平台之间设置有第一位置传感器，所述第二工作平台与所述底板之间设置有第二位置传感器，当所述第一工作平台碰触到所述第一限位柱时，所述第一位置传感器触发，当所述第二工作平台碰触到所述第二限位柱时，所述第二位置传感器触发。
8.根据权利要求4所述的电芯热压装置，其特征在于，所述第二驱动装置包括有丝杆螺母组件和驱动元件，所述第二左热压组件和第二右热压组件分别固定在所述丝杆螺母组件的第一螺母和第二螺母上，所述第二左热压组件上固定有第一推杆，所述第二右热压组件上固定有第二推杆，所述第一推杆可推动所述第一左热压组件相对所述第二工作平台滑动，所述第二推杆可推动所述第一右热压组件相对所述第二工作平台滑动。
9.根据权利要求8所述的电芯热压装置，其特征在于，所述第一推杆与所述第一左热压组件之间设置有压力传感器，或者所述第二推杆与所述第一右热压组件之间设置有压力传感器。
10.根据权利要求8所述的电芯热压装置，其特征在于，所述第一左热压组件与所述第二工作平台之间设置有第二弹性元件，所述第二弹性元件给予所述第一左热压组件远离所述第一右热压组件的弹性作用力；所述第一右热压组件与所述第二工作平台之间设置有第三弹性元件，所述第三弹性元件给予所述第一右热压组件远离所述第一左热压组件的弹性作用力。
11.根据权利要求4至10任一项所述的电芯热压装置，其特征在于，所述第一上热压组件、第一下热压组件、第一左热压组件、第一右热压组件、第二上热压组件、第二下热压组件、第二左热压组件和第二右热压组件均包括有发热元件和测温元件。
12.根据权利要求11所述的电芯热压装置，其特征在于，所述发热元件为电热管，所述测温元件为热电偶。
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