CN109728352A - 化成产线及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了化成产线及方法，涉及化成工艺技术领域。化成产线包括导轨、载板、隔板组件、控制单元和多个功能单元。隔板组件沿导轨形成多个可开启或关闭的空间，多个功能单元对应地设置于多个空间内。载板设置于导轨并能沿导轨运动，载板用于放置电芯并将电芯运送至空间内。功能单元包括温控模块和充放电模块，温控模块和充放电模块均与控制单元电连接，控制单元用于通过温控模块控制空间内的温度，控制单元还用于通过充放电模块对电芯充电或放电。本发明还提供一种化成方法。本发明提供的化成产线及方法具有降低升温能耗、降低产线造价、降低故障率和维护难度的特点。

Description

化成产线及方法

技术领域

本发明涉及化成工艺技术领域，具体而言，涉及化成产线及方法。

背景技术

目前，锂离子电池的高温化成生产过程中，往往采用电芯、高温箱固定点位、充放电模块一一对应的方式。采用该种方式,有如下问题：电池换料过程中，高温烤箱需消耗电能重新升温，造成车间温度高、设备停运时间长等问题；为保证过程一致性，对充放电模块精度要求高，使得模块造价高且维护难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化成产线，其具有降低升温能耗、降低产线造价、降低故障率和维护难度的特点。

本发明提供一种关于化成产线的技术方案：

一种化成产线，包括导轨、载板、隔板组件、控制单元和多个功能单元。所述隔板组件沿所述导轨形成多个可开启或关闭的空间，多个所述功能单元对应地设置于多个所述空间内。所述载板设置于所述导轨并能沿所述导轨运动，所述载板用于放置电芯并将所述电芯运送至所述空间内。所述功能单元包括温控模块和充放电模块，所述温控模块和所述充放电模块均与所述控制单元电连接，所述控制单元用于通过所述温控模块控制所述空间内的温度，所述控制单元还用于通过所述充放电模块对所述电芯充电或放电。

可选地，所述隔板组件包括二围板和多个可移动隔板，二所述围板相对地设置于所述导轨的两侧，多个所述可移动隔板相互间隔地设置于二所述围板之间并围成多个所述空间，所述可移动隔板与所述围板滑动配合并用于开启或关闭所述空间。

可选地，所述隔板组件还包括驱动设备，所述驱动设备与所述控制单元电连接，所述驱动设备用于与所述可移动隔板传动连接，所述控制单元用于通过控制所述驱动设备控制所述可移动隔板开启或关闭。

可选地，所述温控模块包括加热器、温度计和数控模块，所述加热器和所述温度计均通过所述数控模块与所述控制单元电连接，所述加热器用于对所述空间加热，所述温度计用于检测所述空间内的温度。

可选地，所述充放电模块设置有连接装置，所述连接装置用于与至少一所述电芯电连接并用于对所述电芯充电或放电。

可选地，所述载板上设置有电芯夹具，所述电芯夹具用于固定所述电芯。

可选地，多个所述空间包括依次设置的第一空间、第二空间、第三空间、第四空间和第五空间，多个充放电模块包括均与所述控制单元电连接的搁置模块、恒流充电模块、恒压充电模块、恒流放电模块和恒压放电模块，多个所述温控模块包括均与所述控制单元电连接的第一温控模块、第二温控模块、第三温控模块、第四温控模块和第五温控模块。所述搁置模块和所述第一温控模块设置于所述第一空间，所述恒流充电模块和所述第二温控模块设置于所述第二空间，所述恒压充电模块和所述第三温控模块设置于所述第三空间，所述恒流放电模块和所述第四温控模块设置于所述第四空间，所述恒压放电模块和所述第五温控模块设置于所述第五空间。

可选地，所述控制单元包括上位机、充放电中位机和控温中位机，所述充放电中位机和所述控温中位机均与所述上位机电连接，所述搁置模块、所述恒流充电模块、所述恒压充电模块、所述恒流放电模块和所述恒压放电模块均与所述充放电中位机电连接，所述第一温控模块、所述第二温控模块、所述第三温控模块、所述第四温控模块和所述第五温控模块均与所述控温中位机电连接。

本发明的另一目的在于提供一种化成方法，其具有降低升温能耗、降低产线造价、降低故障率和维护难度的特点。

本发明提供一种关于化成方法的技术方案：

一种化成方法，所述化成方法包括：将电芯安装于载板并运送至入料区，所述入料区具有多个依次设置并可开启或关闭的空间。将多个所述空间内的温度调节至各自的设定值。将所述电芯运送至所述空间内进行充电或放电操作，并在所述操作完成后将所述电芯运送至下一所述空间，直至完成化成。

可选地，在两相邻所述空间内均有所述电芯进行充电或放电操作，所述电芯包括位于相邻两所述空间内的第一电芯和第二电芯，其中所述第一电芯在前，所述第二电芯在后，所述化成方法还包括：在所述第二电芯完成充放电操作后，所述第二电芯进入后续所述空间，所述第一电芯从当前所述空间进入下一所述空间。

相比现有技术，本发明提供的化成产线及方法的有益效果是：

隔板组件用于围成多个可开启或关闭的空间，载板能够沿导轨移动并用于带动设置于其上的电芯依次经过空间。当电芯位于某一空间内时，功能单元在控制单元的作用下对电芯充电或者放电，进而完成化成。载板将电芯运送至空间内进行充电或放电操作，并在操作完成后将电芯运送至下一空间，直至完成化成。也就是说，在本实施例中，电芯在化成时的每一步骤对应一个空间和设置于空间内的温控模块和充放电模块。温控模块用于控制空间内的温度，充放电模块用于对电芯充电或者放电。当电芯的充电或放电作业完成后，载板将电芯运送至下一空间继续进行充电或者放电的操作，直至化成完成。在每个空间内完成一个步骤，每个空间内的温度保持一定的温度，而不需要反复地升温或降温。维持温度所需的能量远小于升温所需要的能量，进而降低了升温能耗。同时，各步骤分别依次进行，也减少了故障率和降低维护难度，使化成产线故障率更低和更易于维护。

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为本发明的实施例提供的化成产线的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的每一空间的平面结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的化成产线的步进运行示意图；

图4为本发明的可选实施例提供的化成产线支撑本体的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

请结合参阅图1至图2，本实施例提供了一种化成产线，其具有降低升温能耗、降低产线造价、降低故障率和维护难度的特点。

需要说明的是，本实施例提供的化成产线可以用于电池的高温化成生产。相较于现有的高温化成生产而言，本实施例提供的化成产线至少具有降低升温能耗、降低产线造价、降低故障率和维护难度的特点。

本实施例提供的化成产线包括导轨、载板、隔板组件、控制单元和多个功能单元。隔板组件沿导轨形成多个可开启或关闭的空间，多个功能单元对应地设置于多个空间内。载板设置于导轨并能沿导轨运动，载板用于放置电芯并将电芯运送至空间内。功能单元包括温控模块和充放电模块，温控模块和充放电模块均与控制单元电连接，控制单元用于通过温控模块控制空间内的温度，控制单元还用于通过充放电模块对电芯充电或放电。

可以理解的是，隔板组件用于围成多个可开启或关闭的空间，载板能够沿导轨移动并用于带动设置于其上的电芯依次经过空间。当电芯位于某一空间内时，功能单元在控制单元的作用下对电芯充电或者放电，进而完成化成。载板将电芯运送至空间内进行充电或放电操作，并在操作完成后将电芯运送至下一空间，直至完成化成。也就是说，在本实施例中，电芯在化成时的每一步骤对应一个空间和设置于空间内的温控模块和充放电模块。温控模块用于控制空间内的温度，充放电模块用于对电芯充电或者放电。当电芯的充电或放电作业完成后，载板将电芯运送至下一空间继续进行充电或者放电的操作，直至化成完成。

需要说明的是，本实施例提供的化成产线为连续型的产线，按照化成的步骤设置多个空间。可选地，化成步骤依次包括搁置、恒流充电、恒压充电、恒流放电和恒压放电。在每个空间内完成一个步骤，每个空间内的温度保持一定的温度，而不需要反复地升温或降温。维持温度所需的能量远小于升温所需要的能量，进而降低了升温能耗。同时，各步骤分别依次进行，也减少了故障率和降低维护难度，使化成产线故障率更低并更易于维护。

可选地，隔板组件包括二围板和多个可移动隔板，二围板相对地设置于导轨的两侧，多个可移动隔板相互间隔地设置于二围板之间并围成多个空间，可移动隔板与围板滑动配合并用于开启或关闭空间。

可以理解的是，可移动隔板在开启时，载板通过，并进入下一个空间或者在化成完成后出料。可移动隔板关闭后，通过充放电模块对电芯进行充电或者放电。

可选地，隔板组件还包括驱动设备，驱动设备与控制单元电连接，驱动设备用于与可移动隔板传动连接，控制单元用于通过控制驱动设备控制可移动隔板开启或关闭。

需要说明的是，本实施例提供的化成产线通过驱动设备控制可移动隔板开启或关闭。在充电或放电操作完成后，通过驱动设备使可移动隔板开启，在载板的作用下，电芯进入到下一空间并进行下一步骤。

可以理解的是，驱动设备可以为气缸、液压缸、齿轮齿条机构等用于驱动的设备。此外，在围板上可以设置供可移动隔板滑动的滑槽。

可选地，温控模块包括加热器、温度计和数控模块，加热器和温度计均通过数控模块与控制单元电连接，加热器用于对空间加热，温度计用于检测空间内的温度。

可以理解的是，上述加热器用于对空间内加热或者提供维持温度所需的热量，温度计用于检测空间内的温度。在数控模块的作用下，空间内始终保持恒定温度，进而便于对电芯进行化成。使用时，当温度计检测到空间内温度低于设定温度值时，数控模块通过加热器使温度升高至设定温度值。

可选地，充放电模块设置有连接装置，连接装置用于与至少一电芯电连接并用于对电芯充电或放电。

可以理解的是，连接装置可以对应多个电芯，此时载板上可以设置多个电芯，通过连接装置能够同时对多个电芯进行充电或放电操作。

此外，也可以理解的是，电芯在载板的作用下从一个空间进入另一空间，可以在导轨上设置用于定位的结构，以便每一载板在空间内的位置相同，以便通过连接装置电连接位于载板上的电芯和充放电模块。

可选地，载板上设置有用于固定电芯的电芯夹具，以使电芯在随载板运动过程中始终保持固定。

可选地，在本实施例中，多个空间包括依次设置的第一空间、第二空间、第三空间、第四空间和第五空间，多个充放电模块包括均与控制单元电连接的搁置模块、恒流充电模块、恒压充电模块、恒流放电模块和恒压放电模块，多个温控模块包括均与控制单元电连接的第一温控模块、第二温控模块、第三温控模块、第四温控模块和第五温控模块。搁置模块和第一温控模块设置于第一空间，恒流充电模块和第二温控模块设置于第二空间，恒压充电模块和第三温控模块设置于第三空间，恒流放电模块和第四温控模块设置于第四空间，恒压放电模块和第五温控模块设置于第五空间。

可选地，控制单元包括上位机、充放电中位机和控温中位机，充放电中位机和控温中位机均与上位机电连接，搁置模块、恒流充电模块、恒压充电模块、恒流放电模块和恒压放电模块均与充放电中位机电连接，第一温控模块、第二温控模块、第三温控模块、第四温控模块和第五温控模块均与控温中位机电连接。

在图1中，第一空间对应单元E、第二空间对应单元D、第三空间对应单元C、第四空间对应单元B、第五空间对应单元A。图3所示的化成产线的步进运行示意图，在化成步骤中，在第五空间内的电芯恒压放电完成后，打开第五空间的可移动隔板(图中第五空间右边的可移动隔板)，该电芯出料；之后，将第四空间与第五空间之间的可移动隔板打开，将第四空间内的载板运行至第五空间并关闭该可移动隔板。以此类推，将第一空间内的电芯运输至第二空间，并将入料口处的电芯运输至第一空间内。

在图3所示的步进流程中，每一工步时长相等。在图3中共进行6次变换，以将进料口处的电芯运输至第一空间内(即图3中单元E)。

工步名称	静置	恒流充电	恒压充电	恒流放电	恒压放电
						工步温度	T1	T2	T3	T4	T5
工步时长	t	t	t	t	t

当然，各工步的时长也可以不同，图4示出了各工步时长不同时的一种情形，各工步的时长如下表所示。

工步名称	静置	恒流充电	恒压充电	恒流放电	恒压放电
						工步温度	T1	T2	T3	T4	T5
工步时长	t	t	2t	t	2t

可以理解的是，在其他实现方式中，上述步骤也可以根据不同的工步时长灵活地进行设置。

本实施例还提供一种采用上述化成产线的化成方法，其具有降低升温能耗、降低产线造价、降低故障率和维护难度的特点。

本实施例提供的化成方法包括：将电芯安装于载板并运送至入料区，入料区具有多个依次设置并可开启或关闭的空间。将多个空间内的温度调节至各自的设定值。将电芯运送至空间内进行充电或放电操作，并在操作完成后将电芯运送至下一空间，直至完成化成。

可选地，在两相邻空间内均有电芯进行充电或放电操作，电芯包括位于相邻两空间内的第一电芯和第二电芯，其中第一电芯在前，第二电芯在后，化成方法还包括：在第二电芯完成充放电操作后，第二电芯进入后续空间，第一电芯从当前空间进入下一空间。

化成方法的步骤可以包括搁置、恒流充电、恒压充电、恒流放电和恒压放电，上述各步骤可以分别对应上述第一空间、第二空间、第三空间、第四空间和第五空间。即在第一空间内电芯搁置的步骤，在第二空间内对电芯进行恒流充电的步骤，在第三空间内对电芯进行恒压充电的步骤，在第四空间内对电芯进行恒流放电的步骤，在第五空间内对电芯进行恒压放电的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化成产线，其特征在于，包括导轨、载板、隔板组件、控制单元和多个功能单元；

所述隔板组件沿所述导轨形成多个可开启或关闭的空间，多个所述功能单元对应地设置于多个所述空间内；

所述载板设置于所述导轨并能沿所述导轨运动，所述载板用于放置电芯并将所述电芯运送至所述空间内；

所述功能单元包括温控模块和充放电模块，所述温控模块和所述充放电模块均与所述控制单元电连接，所述控制单元用于通过所述温控模块控制所述空间内的温度，所述控制单元还用于通过所述充放电模块对所述电芯充电或放电。

2.根据权利要求1所述的化成产线，其特征在于，所述隔板组件包括二围板和多个可移动隔板，二所述围板相对地设置于所述导轨的两侧，多个所述可移动隔板相互间隔地设置于二所述围板之间并围成多个所述空间，所述可移动隔板与所述围板滑动配合并用于开启或关闭所述空间。

3.根据权利要求2所述的化成产线，其特征在于，所述隔板组件还包括驱动设备，所述驱动设备与所述控制单元电连接，所述驱动设备用于与所述可移动隔板传动连接，所述控制单元用于通过控制所述驱动设备控制所述可移动隔板开启或关闭。

4.根据权利要求1所述的化成产线，其特征在于，所述温控模块包括加热器、温度计和数控模块，所述加热器和所述温度计均通过所述数控模块与所述控制单元电连接，所述加热器用于对所述空间加热，所述温度计用于检测所述空间内的温度。

5.根据权利要求1所述的化成产线，其特征在于，所述充放电模块设置有连接装置，所述连接装置用于与至少一所述电芯电连接并用于对所述电芯充电或放电。

6.根据权利要求1所述的化成产线，其特征在于，所述载板上设置有电芯夹具，所述电芯夹具用于固定所述电芯。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的化成产线，其特征在于，多个所述空间包括依次设置的第一空间、第二空间、第三空间、第四空间和第五空间，多个充放电模块包括均与所述控制单元电连接的搁置模块、恒流充电模块、恒压充电模块、恒流放电模块和恒压放电模块，多个所述温控模块包括均与所述控制单元电连接的第一温控模块、第二温控模块、第三温控模块、第四温控模块和第五温控模块；

所述搁置模块和所述第一温控模块设置于所述第一空间，所述恒流充电模块和所述第二温控模块设置于所述第二空间，所述恒压充电模块和所述第三温控模块设置于所述第三空间，所述恒流放电模块和所述第四温控模块设置于所述第四空间，所述恒压放电模块和所述第五温控模块设置于所述第五空间。

8.根据权利要求7所述的化成产线，其特征在于，所述控制单元包括上位机、充放电中位机和控温中位机，所述充放电中位机和所述控温中位机均与所述上位机电连接，所述搁置模块、所述恒流充电模块、所述恒压充电模块、所述恒流放电模块和所述恒压放电模块均与所述充放电中位机电连接，所述第一温控模块、所述第二温控模块、所述第三温控模块、所述第四温控模块和所述第五温控模块均与所述控温中位机电连接。

9.一种化成方法，其特征在于，所述化成方法包括：

将电芯安装于载板并运送至入料区，所述入料区具有多个依次设置并可开启或关闭的空间；

将多个所述空间内的温度调节至各自的设定值；

将所述电芯运送至所述空间内进行充电或放电操作，并在所述操作完成后将所述电芯运送至下一所述空间，直至完成化成。

10.根据权利要求9所述的化成方法，其特征在于，在两相邻所述空间内均有所述电芯进行充电或放电操作，所述电芯包括位于相邻两所述空间内的第一电芯和第二电芯，其中所述第一电芯在前，所述第二电芯在后，所述化成方法还包括：

在所述第二电芯完成充放电操作后，所述第二电芯进入后续所述空间，所述第一电芯从当前所述空间进入下一所述空间。