CN109604895A - 一种电池组定位夹具及其制造方法 - Google Patents

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庄文生
李正
陈欣义
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Abstract

本发明公开了一种电池组定位夹具及其制造方法，电池组定位夹具包括上层夹具，上层夹具上设有顶部电芯限位槽阵列，电芯限位槽阵列包括多个电芯限位槽；下层夹具，下层夹具上设有底部电芯限位槽阵列，电芯限位槽阵列包括多个电芯限位槽；上层夹具和/或下层夹具上设有导电连接片限位槽，上层夹具能够与下层夹具连接形成整体，并将多个电芯定位在顶部电芯限位槽阵列和底部电芯限位槽阵列之间。其制造方法包括以下步骤：建立模型步骤；分析处理步骤；打印步骤。其操作方便，便于推广，大大提高生产效率，对电芯的定位更加准确，可以避免使用胶水或者支架固定电芯位置，节省材料，便于进行下一步焊接工艺。制造方法节约成本，操作容易。

Description

一种电池组定位夹具及其制造方法
技术领域
本发明用于电池组领域，特别是涉及一种电池组定位夹具及其制造方法。
背景技术
随着新能源、电子技术的飞速发展，锂电池开始大量应用在应用于电子产品、电动工具备用电源、车用电源系统、工作站等多个领域，而圆柱形锂电池电芯更是凭借能量密度大、平均输出电压高、安全性一致性高等优点得到了广泛的应用。由于此种电芯单体较小，可以灵活使用不同排列组合组成电池组达到所需尺寸、容量，电压等参数要求，所以在封装中需要人工排列组合电池组后焊接镍片从而达到生产需求。现阶段大部分排列组合固定电池组的生产工艺是将圆柱形锂电池电芯使用胶水逐个固定或者使用电池支架固定，再进行下一步焊接工艺制作，其过程耗时费力，难度随电池组体积尺寸的增加而增大，并且各个电芯位置之间存在较大误差，精准度不高，容易对锂电池组性能产生不良影响。
并且以现有的夹具制作工艺水平，生产夹具的材料以电木和玻璃纤维板为主，加工工艺一般采用铣床加上人工打磨的方式为主，此种材料经过切割打磨容易产生大量粉末，难以洗去，影响电池点焊效果，容易造成虚焊，并且重量较大，使用期间操作难度较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池组定位夹具及其制造方法，其操作方便，便于推广，大大提高生产效率，对电芯的定位更加准确，可以避免使用胶水或者支架固定电芯位置，节省材料，便于进行下一步焊接工艺。其采用3D打印制造方法操作简便，并且避免采用铣床等大型设备生产，节约成本，不需要对夹具进行切割打磨等工艺，有效避免产生粉末等影响电池焊接效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电池组定位夹具，包括
上层夹具，上层夹具上设有顶部电芯限位槽阵列，电芯限位槽阵列包括多个电芯限位槽；
下层夹具，下层夹具上设有底部电芯限位槽阵列，电芯限位槽阵列包括多个电芯限位槽；
上层夹具和/或下层夹具上设有导电连接片限位槽，上层夹具能够与下层夹具连接形成整体，并将多个电芯定位在顶部电芯限位槽阵列和底部电芯限位槽阵列之间。
进一步作为本发明技术方案的改进，导电连接片限位槽包括镍片限位槽，镍片限位槽中设有磁铁。
进一步作为本发明技术方案的改进，镍片限位槽的槽底设有若干磁铁凹槽，磁铁镶嵌在磁铁凹槽中。
进一步作为本发明技术方案的改进，上层夹具上的电芯限位槽以及下层夹具上的电芯限位槽排列成若干横排和/或纵排，导电连接片限位槽沿各横排或纵排的电芯限位槽的槽底设置。
进一步作为本发明技术方案的改进，电芯限位槽的槽口处设有倒角。
进一步作为本发明技术方案的改进，上层夹具的左右两侧设有上层支撑壁，下层夹具的左右两侧设有下层支撑壁，上层夹具的上层支撑壁和下层夹具的下层支撑壁相互配合，上层支撑壁和下层支撑壁上设有能够使上层夹具与下层夹具连接形成整体的连接件。
一种电池组定位夹具制造方法，包括以下步骤：
建立模型步骤：建立以上任一实施例所述电池组定位夹具的上层夹具、下层夹具的数学模型；
分析处理步骤：数学模型通过3D打印设备的分析处理系统，进行三维切片分层处理，生成相应的打印路径文件程序；
打印步骤：依据打印路径文件程序，通过3D打印设备成型上层夹具、下层夹具。
进一步作为本发明技术方案的改进，打印步骤中，采用聚乳酸作为原材料。
进一步作为本发明技术方案的改进，打印步骤中，采用熔融沉积造型工艺。
进一步作为本发明技术方案的改进，打印步骤中，层厚0.2～0.3mm，填充密度30～50％，底部余料和顶部余料厚度2～3mm，打印移动速度60～90mm/s，基台温度50～55℃，打印温度210～230℃。
本发明的有益效果：其为电池组成型焊接提供定位夹具，电芯能够直接通过上层夹具、下层夹具定位夹紧，夹紧后便可进行下一步焊接工艺。其操作方便，便于推广，大大提高生产效率，对电芯的定位更加准确，可以避免使用胶水或者支架固定电芯位置，节省材料，便于进行下一步焊接工艺。其采用3D打印制造方法操作简便，并且避免采用铣床等大型设备生产，节约成本，不需要对夹具进行切割打磨等工艺，有效避免产生粉末等影响电池焊接效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例整体示意图；
图2是本发明实施例上层夹具或下层夹具结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，是以图1所示的结构为参考描述，但其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征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。
本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”、“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参见图1、图2，本发明提供了一种电池组定位夹具，包括上层夹具1，上层夹具1上设有顶部电芯限位槽阵列，电芯限位槽阵列包括多个电芯限位槽；
下层夹具2，下层夹具2上设有底部电芯限位槽阵列，电芯限位槽阵列包括多个电芯限位槽3；
上层夹具1和/或下层夹具2上设有导电连接片限位槽，上层夹具1能够与下层夹具2连接形成整体，并将多个电芯定位在顶部电芯限位槽3阵列和底部电芯限位槽3阵列之间。
其为电池组成型焊接提供定位夹具，电芯能够直接通过上层夹具1、下层夹具2定位夹紧，夹紧后便可进行下一步焊接工艺。其操作方便，便于推广，大大提高生产效率，对电芯的定位更加准确，可以避免使用胶水或者支架固定电芯位置，节省材料，便于进行下一步焊接工艺。
导电连接片限位槽根据电芯焊接的方式，灵活设置，例如各电芯均在正极端与导电连接片进行焊接，则仅需在上层夹具1或下层夹具2上设置导电连接片限位槽；当各电芯分别在正极端和负极端与导电连接片进行焊接，则需在上层夹具1和下层夹具2上设置导电连接片限位槽。
导电连接片用于与电芯的正极、负极焊接，从而将各电芯并联和/或串联，在某一或某些实施例中，导电连接片采用铝片、铜片、镍片等，作为优选，导电连接片采用镍片，导电连接片限位槽包括镍片限位槽8，镍片限位槽8中设有磁铁9，放置于镍片限位槽8中的镍片可以通过磁铁9吸附定位，方便镍片的定位和焊接。
在某一或某些实施例中，磁铁9通过粘贴、卡槽等方式装配固定，作为优选，镍片限位槽8的槽底设有若干磁铁凹槽4，磁铁镶嵌在磁铁凹槽4中。
在某一或某些实施例中，导电连接片限位槽在上层夹具1和/或下层夹具2上根据导电连接片的形状设置，例如呈条状、分支状等。作为优选，上层夹具1上的电芯限位槽3以及下层夹具2上的电芯限位槽3排列成若干横排和/或纵排，导电连接片限位槽沿各横排或纵排的电芯限位槽3的槽底设置。
在某一或某些实施例中，电芯限位槽3的形状为圆形、椭圆形、多边形、异形，电芯限位槽3的槽口处设有倒角，倒角设计便于安装电芯。
在某一或某些实施例中，上层夹具1能够与下层夹具2通过卡扣或挂钩或装配等方式连接形成整体，作为优选，上层夹具1的左右两侧设有上层支撑壁4，下层夹具2的左右两侧设有下层支撑壁5，上层夹具1的上层支撑壁4和下层夹具2的下层支撑壁5相互配合，上层支撑壁4和下层支撑壁5上设有能够使上层夹具1与下层夹具2连接形成整体的连接件。连接件包括但不限于搭扣、卡扣、螺钉等。
以下以某一实施例的使用过程进行说明：
先将镍片固定到所述下层夹具2的镍片限位槽8中，再将电芯固定在下层夹具2的电芯限位槽3中，再将另外的镍片固定到所述上层夹具1的镍片限位槽8中，将上层夹具1盖在下层夹具2上方，扣紧左右两边的搭扣6和搭扣挂钩7使整个锂电池夹具固定，进行焊接，松开左右两边的搭扣6和搭扣挂钩7，即可取出电芯和镍片。
一种电池组定位夹具制造方法，包括以下步骤：
建立模型步骤：建立以上任一实施例所述电池组定位夹具的上层夹具1、下层夹具2的数学模型；
分析处理步骤：数学模型通过3D打印设备的分析处理系统，进行三维切片分层处理，生成相应的打印路径文件程序；
打印步骤：依据打印路径文件程序，通过3D打印设备成型上层夹具1、下层夹具2。
电池组定位夹具中，上层夹具1、下层夹具2采用3D打印制造方法操作简便，并且避免采用铣床等大型设备生产，节约成本，不需要对夹具进行切割打磨等工艺，有效避免产生粉末等影响电池焊接效果。
在某一或某些实施例中，打印步骤中，打印材料选用塑料、树脂等材料，作为优选，采用聚乳酸作为原材料，聚乳酸绿色环保，一次成型，并且使用此种材料生产出的夹具质量较轻，便于安装。
在某一或某些实施例中，打印步骤中，可以采用多种累积技术，作为优选，采用熔融沉积造型工艺。打印步骤中，层厚0.2～0.3mm，填充密度30～50％，底部余料和顶部余料厚度2～3mm，打印移动速度60～90mm/s，基台温度50～55℃，打印温度210～230℃。其中，打印过程中，打印温度210～230℃下的原材料在基台上堆积打印，打印头打印移动速度60～90mm/s，每打印一层，基台下降一层，下降高度为层厚。为了获得形状、尺寸完整的产品，打印过程中，先在基台上打印底部余料，厚度2～3mm，打印完整的产品后，继续在顶部打印顶部余料，厚度2～3mm，底部余料、顶部余料以及支撑等在打印后去除，得到完整的上层夹具1、下层夹具2。而后在上层夹具1、下层夹具2安装磁铁9、搭扣6和搭扣挂钩7。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，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作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电池组定位夹具，其特征在于：包括
上层夹具，上层夹具上设有顶部电芯限位槽阵列，电芯限位槽阵列包括多个电芯限位槽；
下层夹具，下层夹具上设有底部电芯限位槽阵列，电芯限位槽阵列包括多个电芯限位槽；
上层夹具和/或下层夹具上设有导电连接片限位槽，上层夹具能够与下层夹具连接形成整体，并将多个电芯定位在顶部电芯限位槽阵列和底部电芯限位槽阵列之间。
2.根据权利要求1所述的电池组定位夹具，其特征在于：导电连接片限位槽包括镍片限位槽，镍片限位槽中设有磁铁。
3.根据权利要求2所述的电池组定位夹具，其特征在于：镍片限位槽的槽底设有若干磁铁凹槽，磁铁镶嵌在磁铁凹槽中。
4.根据权利要求1、2或3所述的电池组定位夹具，其特征在于：上层夹具上的电芯限位槽以及下层夹具上的电芯限位槽排列成若干横排和/或纵排，导电连接片限位槽沿各横排或纵排的电芯限位槽的槽底设置。
5.根据权利要求1、2或3所述的电池组定位夹具，其特征在于：电芯限位槽的槽口处设有倒角。
6.根据权利要求1所述的电池组定位夹具，其特征在于：上层夹具的左右两侧设有上层支撑壁，下层夹具的左右两侧设有下层支撑壁，上层夹具的上层支撑壁和下层夹具的下层支撑壁相互配合，上层支撑壁和下层支撑壁上设有能够使上层夹具与下层夹具连接形成整体的连接件。
7.一种电池组定位夹具制造方法，其特征在于，包括以下步骤：建立模型步骤：建立权利要求1～6中任一项所述电池组定位夹具的上层夹具、下层夹具的数学模型；
分析处理步骤：数学模型通过3D打印设备的分析处理系统，进行三维切片分层处理，生成相应的打印路径文件程序；
打印步骤：依据打印路径文件程序，通过3D打印设备成型上层夹具、下层夹具。
8.根据权利要求7所述的电池组定位夹具制造方法，其特征在于：打印步骤中，采用聚乳酸作为原材料。
9.根据权利要求8所述的电池组定位夹具制造方法，其特征在于：打印步骤中，采用熔融沉积造型工艺。
10.根据权利要求9所述的电池组定位夹具制造方法，其特征在于：打印步骤中，层厚0.2～0.3mm，填充密度30～50％，底部余料和顶部余料厚度2～3mm，打印移动速度60～90mm/s，基台温度50～55℃，打印温度210～230℃。
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