CN109817848A - 电芯封装系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电芯封装系统，包括依工序连接的一次封装装置、注液装置、二次封装装置，所述一次封装装置包括整形机构、顶封机构和侧封机构，所述注液装置包括扩口注液机构、抽真空注液机构和抽真空封口机构，所述二次封装装置包括二次封装机构、裁切机构和折烫机构。该系统能够通过主动排除初步封装后封口处的气泡及褶皱，是的封口处的铝塑膜结合力增大，增加了密封效果减少了因气泡或褶皱导致电芯泄漏的情况发生。

Description

电芯封装系统及工艺

技术领域

本发明涉及电芯封装领域，特别是涉及电芯封装系统及工艺。

背景技术

锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一。锂离子电池具有以下特点：高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点，锂离子电池被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、平板电脑等众多民用及军事领域。

在软包锂电池的生产过程中，一般需要对电池的电芯进行封装，在传统锂电池生产过程中，电池封装的技术及方法通常是，首先采用手工或者半自动机械将成卷的铝塑膜分切成片，然后冲制、切余边成型，制备包装袋，然后手工将电芯放入包装袋，将包装袋折叠包住电芯，再将包装袋连同电芯转入顶封、侧封机完成顶侧边的封装。

现有的封装设备自动化程度不高，且封装效果不佳。时常出现因封装口处的铝塑膜夹层中存在气泡或褶皱而导致电芯封装不良，电解液泄漏的NG品。现提出一种高自动化的电芯封装系统，将电芯封装过程中加以真空环境及主动排除气泡残留的设计优化电芯封装工艺。

发明内容

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：电芯封装系统，包括依工序连接的一次封装装置、注液装置、二次封装装置，所述一次封装装置包括整形机构、顶封机构和侧封机构，所述注液装置包括扩口注液机构、抽真空注液机构和抽真空封口机构，所述二次封装装置包括二次封装机构、裁切机构和折烫机构。

进一步的，所述顶封机构包括第一顶封机构和第二顶封机构，所述第一顶封机构包括阶梯状的第一上封头；所述第二顶封机构包括阶梯状的第二上封头；所述第一上封头与第二上封头对称设置。

进一步的，所述扩口注液机构包括横移组件、设置于所述横移组件底部的第一升降组件，所述第一升降组件底部设置有对接组件，所述对接组件包括至少一组对称设置的扩口吸嘴，所述两个扩口吸嘴之间设置有注液针，所述注液针通过输液管道与设置在装置外部的液泵连接。

进一步的，所述抽真空封口机构包括第二升降组件，所述第二升降组件底部设置有第二盖体，所述第二盖体底部开设有第二抽真空腔，所述第二该地上开设有连通所述第二抽真空腔的第二导气孔，所述第二抽真空腔相对两内壁设置有一组对称的热封板，所述热封板滑动连接于第二盖体内部顶壁，所述第二盖体侧壁密封嵌设有封口气缸，所述封口气缸贯穿第二盖体侧壁与热封板连接。

进一步的，所述二次封装装置包括转盘，所述转盘上设置有若干二次封装机构，所述二次封装机构包括基座、第三下封头、第三上封头和第三升降组件，所述基座上设置有下第三封头，所述第三升降组件竖直设置于基座一侧，所述第三升降组件底部与第三上封头固定连接，所述第三上封头与第三下封头纵向对齐。

电芯封装工艺，包括权利要求1-5所述电芯封装系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1：一次封装，将电芯电芯包袱铝塑膜后用治具固定，并将治具放入一次封装装置，由一次封装装置的第一顶封机构和第二顶封机构将电芯的两端铝塑膜封口，再由侧封机构将电芯的侧边封口，将电芯包裹于铝塑膜内；

S2：短路检测，将一次封装完毕的电芯移载至短路检测装，通过对电芯正负极、正极与铝塑膜、负极与铝塑膜之间的导通情况进行一一检测，并将NG品剔除；

S3：喷码，将S2步骤中检测合格的电芯进行喷码，并对应建立电芯档案；

S4：扩口注液，将喷码后的电芯转移至注液装置，注液装置中的扩口注液机构通过扩口吸嘴将铝塑膜吸附后向两侧拉开，形成接收口，再讲注液针插入接收口中进行注液；

S5：真空封口，注液完成后通过注液装置内的旋转机构将电芯转换至抽真空注液机构处进行抽真空并静置，使电解液字铝塑膜形成的液包中渗透入电芯，再次通过旋转机构将电芯转换至抽真空封口机构处，将已流光电解液的液包抽空并封口防止电解液泄漏；

S6：扫码识别，注液完毕后，将电芯转移至二次封装装置，先进行检测和扫码的预处理工艺，以排除在注液过程中不合格的NG品，并记录合格品的档案；

S7：二次封装，预处理后的电芯经过前称重得到电芯及冗余的铝塑膜的总重量记录入档案，再由二次封装装置中的二次封装机构将电芯周围的冗余铝塑膜刺破排出气体气泡，并进行封口，已确保封口处无气泡避免因气泡或封口不严密导致的电解液泄漏；

S8：裁切，将电芯转换至裁切机构将冗余的铝塑膜切除；

S9：折烫，将经过裁切的电芯转移至折烫机构，对裁切后的残留边缘进行折烫，使电芯的形状规则、平整；

S10：下料，将成品自设备中取出，完成电芯封装。

本发明的工作原理为：一次封装装置对电芯进行封装，将铝塑膜形成三面封合，单侧开口的口袋状。由注液机构主动扩口进行电解液注入，并进行初步封装。之后由检测机构对电芯的正负极、正极铝塑膜和负极铝塑膜分别进行短路检测。其中检测机构中设置有针状触点，由针状触点刺破铝塑膜充分接触后进行测试，以减小测试误差。并将初步封装的合格品喷码。再进行二次封装，在二次封装之前先行扫码打开对应条形码的电芯档案，并进行前称重，测量电芯及其带有的冗余铝塑膜总重量记录入档案中。进行二次封装时通过刀具将注液工艺留有的初步封装的封口部分刺破，将其中可能存在的气泡内气体导出。进行二次封装将该封口重新封合。在经过裁切和折烫工艺完成电芯的封装。

本发明的有益效果为：该系统能够通过主动排除初步封装后封口处的气泡及褶皱，是的封口处的铝塑膜结合力增大，增加了密封效果减少了因气泡或褶皱导致电芯泄漏的情况发生。

附图说明

附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明一实施例提供的一次封装装置结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的注液装置结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的扩口注液机构结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的抽真空注液机构结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的抽真空封口机构结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的二次封装装置结构示意图。

具体实施方式

如图1-6中所示，本发明一实施例提供的电芯封装系统，包括依工序连接的一次封装装置1、注液装置2、二次封装装置3，所述一次封装装置1包括整形机构11、顶封机构12和侧封机构13，所述注液装置2包括扩口注液机构21、抽真空注液机构22和抽真空封口机构23，所述二次封装装置3包括二次封装机构31、裁切机构32和折烫机构33。

进一步的，所述顶封机构12包括第一顶封机构12和第二顶封机构12，所述第一顶封机构12包括阶梯状的第一上封头；所述第二顶封机构12包括阶梯状的第二上封头；所述第一上封头与第二上封头对称设置。

进一步的，所述扩口注液机构21包括横移组件、设置于所述横移组件底部的第一升降组件，所述第一升降组件底部设置有对接组件，所述对接组件包括至少一组对称设置的扩口吸嘴，所述两个扩口吸嘴之间设置有注液针，所述注液针通过输液管道与设置在装置外部的液泵连接。

进一步的，所述抽真空封口机构23包括第二升降组件，所述第二升降组件底部设置有第二盖体，所述第二盖体底部开设有第二抽真空腔，所述第二该地上开设有连通所述第二抽真空腔的第二导气孔，所述第二抽真空腔相对两内壁设置有一组对称的热封板，所述热封板滑动连接于第二盖体内部顶壁，所述第二盖体侧壁密封嵌设有封口气缸，所述封口气缸贯穿第二盖体侧壁与热封板连接。

进一步的，所述二次封装装置3包括转盘，所述转盘上设置有若干二次封装机构31，所述二次封装机构31包括基座、第三下封头、第三上封头和第三升降组件，所述基座上设置有下第三封头，所述第三升降组件竖直设置于基座一侧，所述第三升降组件底部与第三上封头固定连接，所述第三上封头与第三下封头纵向对齐。

电芯封装工艺，包括权利要求1-5所述电芯封装系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1：一次封装，将电芯电芯包袱铝塑膜后用治具固定，并将治具放入一次封装装置1，由一次封装装置1的第一顶封机构12和第二顶封机构12将电芯的两端铝塑膜封口，再由侧封机构13将电芯的侧边封口，将电芯包裹于铝塑膜内；

S2：短路检测，将一次封装完毕的电芯移载至短路检测装，通过对电芯正负极、正极与铝塑膜、负极与铝塑膜之间的导通情况进行一一检测，并将NG品剔除；

S3：喷码，将S2步骤中检测合格的电芯进行喷码，并对应建立电芯档案；

S4：扩口注液，将喷码后的电芯转移至注液装置2，注液装置2中的扩口注液机构21通过扩口吸嘴将铝塑膜吸附后向两侧拉开，形成接收口，再讲注液针插入接收口中进行注液；

S5：真空封口，注液完成后通过注液装置2内的旋转机构将电芯转换至抽真空注液机构22处进行抽真空并静置，使电解液字铝塑膜形成的液包中渗透入电芯，再次通过旋转机构将电芯转换至抽真空封口机构23处，将已流光电解液的液包抽空并封口防止电解液泄漏；

S6：扫码识别，注液完毕后，将电芯转移至二次封装装置3，先进行检测和扫码的预处理工艺，以排除在注液过程中不合格的NG品，并记录合格品的档案；

S7：二次封装，预处理后的电芯经过前称重得到电芯及冗余的铝塑膜的总重量记录入档案，再由二次封装装置3中的二次封装机构31将电芯周围的冗余铝塑膜刺破排出气体气泡，并进行封口，已确保封口处无气泡避免因气泡或封口不严密导致的电解液泄漏；

S8：裁切，将电芯转换至裁切机构32将冗余的铝塑膜切除；

S9：折烫，将经过裁切的电芯转移至折烫机构33，对裁切后的残留边缘进行折烫，使电芯的形状规则、平整；

S10：下料，将成品自设备中取出，完成电芯封装。

本发明的工作原理为：一次封装装置1对电芯进行封装，将铝塑膜形成三面封合，单侧开口的口袋状。由注液机构主动扩口进行电解液注入，并进行初步封装。之后由检测机构对电芯的正负极、正极铝塑膜和负极铝塑膜分别进行短路检测。其中检测机构中设置有针状触点，由针状触点刺破铝塑膜充分接触后进行测试，以减小测试误差。并将初步封装的合格品喷码。再进行二次封装，在二次封装之前先行扫码打开对应条形码的电芯档案，并进行前称重，测量电芯及其带有的冗余铝塑膜总重量记录入档案中。进行二次封装时通过刀具将注液工艺留有的初步封装的封口部分刺破，将其中可能存在的气泡内气体导出。进行二次封装将该封口重新封合。在经过裁切和折烫工艺完成电芯的封装。

本发明的有益效果为：该系统能够通过主动排除初步封装后封口处的气泡及褶皱，是的封口处的铝塑膜结合力增大，增加了密封效果减少了因气泡或褶皱导致电芯泄漏的情况发生。

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 (6)

1.电芯封装系统，其特征在于：包括依工序连接的一次封装装置、注液装置、二次封装装置，所述一次封装装置包括整形机构、顶封机构和侧封机构，所述注液装置包括扩口注液机构、抽真空注液机构和抽真空封口机构，所述二次封装装置包括二次封装机构、裁切机构和折烫机构。

2.根据权利要求1所述电芯封装系统，其特征在于：所述顶封机构包括第一顶封机构和第二顶封机构，所述第一顶封机构包括阶梯状的第一上封头；所述第二顶封机构包括阶梯状的第二上封头；所述第一上封头与第二上封头对称设置。

3.根据权利要求1所述电芯封装系统，其特征在于：所述扩口注液机构包括横移组件、设置于所述横移组件底部的第一升降组件，所述第一升降组件底部设置有对接组件，所述对接组件包括至少一组对称设置的扩口吸嘴，所述两个扩口吸嘴之间设置有注液针，所述注液针通过输液管道与设置在装置外部的液泵连接。

4.根据权利要求1所述电芯封装系统，其特征在于：所述抽真空封口机构包括第二升降组件，所述第二升降组件底部设置有第二盖体，所述第二盖体底部开设有第二抽真空腔，所述第二该地上开设有连通所述第二抽真空腔的第二导气孔，所述第二抽真空腔相对两内壁设置有一组对称的热封板，所述热封板滑动连接于第二盖体内部顶壁，所述第二盖体侧壁密封嵌设有封口气缸，所述封口气缸贯穿第二盖体侧壁与热封板连接。

5.根据权利要求1所述电芯封装系统，其特征在于：所述二次封装装置包括转盘，所述转盘上设置有若干二次封装机构，所述二次封装机构包括基座、第三下封头、第三上封头和第三升降组件，所述基座上设置有下第三封头，所述第三升降组件竖直设置于基座一侧，所述第三升降组件底部与第三上封头固定连接，所述第三上封头与第三下封头纵向对齐。

6.电芯封装工艺，包括权利要求1-5所述电芯封装系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1：一次封装，将电芯电芯包袱铝塑膜后用治具固定，并将治具放入一次封装装置，由一次封装装置的第一顶封机构和第二顶封机构将电芯的两端铝塑膜封口，再由侧封机构将电芯的侧边封口，将电芯包裹于铝塑膜内；

S2：短路检测，将一次封装完毕的电芯移载至短路检测装，通过对电芯正负极、正极与铝塑膜、负极与铝塑膜之间的导通情况进行一一检测，并将NG品剔除；

S3：喷码，将S2步骤中检测合格的电芯进行喷码，并对应建立电芯档案；

S4：扩口注液，将喷码后的电芯转移至注液装置，注液装置中的扩口注液机构通过扩口吸嘴将铝塑膜吸附后向两侧拉开，形成接收口，再讲注液针插入接收口中进行注液；

S5：真空封口，注液完成后通过注液装置内的旋转机构将电芯转换至抽真空注液机构处进行抽真空并静置，使电解液字铝塑膜形成的液包中渗透入电芯，再次通过旋转机构将电芯转换至抽真空封口机构处，将已流光电解液的液包抽空并封口防止电解液泄漏；

S6：扫码识别，注液完毕后，将电芯转移至二次封装装置，先进行检测和扫码的预处理工艺，以排除在注液过程中不合格的NG品，并记录合格品的档案；

S7：二次封装，预处理后的电芯经过前称重得到电芯及冗余的铝塑膜的总重量记录入档案，再由二次封装装置中的二次封装机构将电芯周围的冗余铝塑膜刺破排出气体气泡，并进行封口，已确保封口处无气泡避免因气泡或封口不严密导致的电解液泄漏；

S8：裁切，将电芯转换至裁切机构将冗余的铝塑膜切除；

S9：折烫，将经过裁切的电芯转移至折烫机构，对裁切后的残留边缘进行折烫，使电芯的形状规则、平整；

S10：下料，将成品自设备中取出，完成电芯封装。