CN110165304B - 一种电芯揉平装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池制备技术领域，公开了一种电芯揉平装置，包括：设置在电芯输送路径上的超声波揉平机构；在电芯的两端分别设置超声波揉平机构以同步对电芯的两端进行超声揉平，超声波揉平机构包括超声揉平头，超声揉平头上设有凹槽，电芯的两端对应插入两侧的超声揉平头上的凹槽中，凹槽的槽底呈网格状凸面结构。本发明提供的一种电芯揉平装置，在超声揉平头上设置凹槽，可对电芯的端部进行限位，防止电芯材料的外翻，保证揉平效果；凹槽槽底的网格状凸面结构可使电芯端面的电芯材料在凹槽中均匀分布，从而可更好的进行揉平，改善揉平效果；另外还可对电芯端面的电芯材料进行固定限位，使其更好的与超声揉平头接触，防止外翻，提高揉平效率。

Description

一种电芯揉平装置

技术领域

本发明涉及电池制备技术领域，特别是涉及一种电芯揉平装置。

背景技术

随着新能源技术的发展，锂电池行业近年来发展迅速。锂离子电池为了获得较小的内阻和较好的倍率性能，开始大范围采用端面焊技术。

端面焊技术就是将电池的极片留出一定的空白箔材，揉平后用激光焊接将极耳和电芯焊接在一起。揉平后，焊接平面的表面质量直接影响焊接效果和成品率。

现有技术中的揉平方式在揉平过程中容易造成电芯材料的外翻，一旦外翻后的电芯材料入壳后，其外翻的边缘电芯会与电池的壳体短路，引起电池故障，无法达到安全标准。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种电芯揉平装置，用于解决或部分解决现有技术中的揉平方式在揉平过程中容易造成电芯材料的外翻，一旦外翻后的电芯材料入壳后，其外翻的边缘电芯会与电池的壳体短路，引起电池故障，无法达到安全标准的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电芯揉平装置，包括：设置在电芯输送路径上的超声波揉平机构；在电芯的两端分别设置所述超声波揉平机构以同步对电芯的两端进行超声揉平，所述超声波揉平机构包括超声揉平头，所述超声揉平头上设有凹槽，所述电芯的两端对应插入两侧的超声揉平头上的凹槽中，所述凹槽的槽底呈网格状凸面结构。

在上述方案的基础上，所述凹槽从槽底至槽口的截面面积逐渐增大，且所述凹槽在边缘处设有圆弧包角。

在上述方案的基础上，还包括：设置在电芯输送路径上且位于超声波揉平机构之后的机械揉平机构；在电芯的两端分别设置所述机械揉平机构以同步对电芯的两端进行机械揉平，所述机械揉平机构包括与电芯的端面相对设置的机械揉平头，所述机械揉平头为陶瓷揉平头。

在上述方案的基础上，所述超声揉平头以及机械揉平头的下方分别设有集尘漏斗，所述集尘漏斗的大口端朝向所述超声揉平头或机械揉平头、小口端通过管道与抽取机构相连。

在上述方案的基础上，所述超声波揉平机构设置在第一支撑架上；所述第一支撑架上设有沿电芯长度方向布置的第一滑台，所述超声波揉平机构与所述第一滑台的滑块固定连接；所述机械揉平机构设置在第二支撑架上；所述第二支撑架上设有沿电芯长度方向布置的第二滑台，所述机械揉平机构与所述第二滑台的滑块固定连接。

在上述方案的基础上，所述电芯两端的两个第一支撑架的底部分别与同一个第一底座相连；所述第一底座上沿长度方向贯穿设有第一凸块，所述第一支撑架的底部在所述第一凸块处与所述第一底座卡合连接。

在上述方案的基础上，所述电芯两端的两个第二支撑架的底部分别与同一个第二底座相连；所述第二底座上沿长度方向贯穿设有第二凸块，所述第二支撑架的底部在所述第二凸块处与所述第二底座卡合连接。

在上述方案的基础上，两个超声波揉平机构的相对侧分别设有对中压块；两个机械揉平机构的相对侧同样分别设有对中压块。

在上述方案的基础上，两个超声波揉平机构之间设有第一夹爪，两个机械揉平机构之间设有第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪分别与竖直导轨相连；所述第一夹爪和所述第二夹爪的外表面分别设有包胶层。

在上述方案的基础上，所述超声波揉平机构通过安装板与所述第一滑台的滑块固定连接，所述机械揉平机构同样通过安装板与所述第二滑台的滑块固定连接，所述集尘漏斗通过安装板进行固定。

(三)有益效果

本发明提供的一种电芯揉平装置，在超声揉平头上设置凹槽，可将电芯的端部置于凹槽中，凹槽可对电芯的端部进行限位，防止电芯材料的外翻，保证揉平效果；凹槽槽底的网格状凸面结构可使电芯端面的电芯材料在凹槽中均匀分布，相互间不会挤压在一块，从而可更好的进行揉平，改善揉平效果；另外可对电芯端面的电芯材料进行固定限位，使其更好的与超声揉平头接触，防止外翻，以提高揉平效率。

附图说明

图1为本发明实施例中超声波揉平机构的正视示意图；

图2为本发明实施例中超声波揉平机构的整体示意图；

图3为本发明实施例中超声揉平头上凹槽的示意图；

图4为本发明实施例中超声揉平头上凹槽的截面示意图；

图5为本发明实施例中机械揉平机构的正视示意图；

图6为本发明实施例中机械揉平头的示意图；

图7为本发明实施例中机械揉平机构的整体示意图。

附图标记说明：

1—超声波揉平机构； 2—第一支撑架； 3—第一滑台；

4—集尘漏斗； 5—第一底座； 6—对中压块；

7—竖直导轨； 8—机械揉平机构； 9—第二支撑架；

10—第二滑台； 11—第二底座； 12—第一夹爪；

13—第二夹爪； 14—抽取机构； 15—支柱；

101—超声揉平头； 102—超声发生器； 103—固定架；

104—第一安装板； 105—第一连接板； 1011—凹槽；

801—机械揉平头； 802—驱动机构； 803—第二安装板；

8011—安装座； 8012—卡座； 8013—锥形部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

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

本发明实施例提供一种电芯揉平装置，参考图1，该电芯揉平装置包括：设置在电芯输送路径上的超声波揉平机构1。在电芯的两端分别设置超声波揉平机构1以同步对电芯的两端进行超声揉平。超声波揉平机构1包括超声揉平头101。超声揉平头101上设有凹槽1011。电芯的两端对应插入两侧的超声揉平头101上的凹槽1011中。参考图3，凹槽1011的槽底呈网格状凸面结构。

在电芯的输送路径上设有揉平工位。在电芯输送至超声波揉平机构1时，超声波揉平机构1通过超声揉平头101对电芯的两个端面同时进行振动揉平，可以实现整平的效果，提高电芯端面的紧实度，为后续工艺做好准备。

在超声揉平头101上设置凹槽1011，可将电芯的端部置于凹槽1011中进行振动揉平。凹槽1011可对电芯的端部进行限位，将其限定在凹槽1011内，可防止电芯材料的外翻，而保证揉平效果，提高生产效率。

进一步地，凹槽1011的槽底设为网格状凸面结构，即在槽底上均匀设置若干个小槽，小槽形成网格状，使得在槽底上具有网格状的槽洞。通过设置网格状凸面结构在凹槽1011的槽底上形成均匀分布的槽洞，在揉平过程中，电芯端面的电芯材料会插入槽底上的槽洞中。因为网格上的槽洞在凹槽1011的槽底上是均匀分布的，电芯端面的材料会均匀插入网格上的槽洞中，从而使得电芯端面的材料在凹槽1011的槽底上是均匀分布的。

网格状凸面结构第一可使电芯端面的电芯材料在凹槽1011中均匀分布，相互间不会挤压在一块，从而可更好的进行揉平，改善揉平效果；第二可对电芯端面的电芯材料进行固定限位，使其更好的与超声揉平头101接触，以提高揉平效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图4，凹槽1011从槽底至槽口的截面面积逐渐增大，且凹槽1011在边缘处设有圆弧包角。即凹槽1011从槽底至槽口为渐扩型，使得在超声揉平头101挤压电芯时，电芯两端的材料可沿着凹槽1011的槽壁向内挤压，从而避免电芯材料的外翻。凹槽1011的渐扩程度以及深度根据电芯的直径和最终要达到的长度决定，应确保挤压时不会伤害到电芯的隔膜。另外，圆弧包角还具有导向的作用，有助于超声揉平头101与电芯的正对贴合。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，一种电芯揉平装置还包括：设置在电芯输送路径上且位于超声波揉平机构1之后的机械揉平机构8。在电芯的两端分别设置机械揉平机构8以同步对电芯的两端进行机械揉平。机械揉平机构8包括与电芯的端面相对设置的机械揉平头801。机械揉平头801为陶瓷揉平头。

电芯在超声波揉平机构1的作用下实现粗整平的效果。经过粗整平的电芯继续输送至机械揉平机构8，由机械揉平头801对电芯进行旋转挤压揉平，将外翻的电芯材料挤压到内侧，并提高端面的紧实度，实现精细整平的效果，为后续入壳和极耳焊接做好准备。

机械揉平头801同样同步对电芯的两端进行揉平。机械透平头是通过机械旋转挤压的方式进行揉平。通过利用超声波揉平机构1和机械揉平机构8对电芯端面进行双重揉平处理，解决了只利用超声波揉平导致的揉平端面不够平整的缺陷，保证了电芯材料不产生外翻，并提高端面的平整度和紧实度。

进一步地，与电芯的端面接触进行挤压揉平的机械揉平头801采用硬质陶瓷材料加工处理，即可保证挤压揉平的硬度，同时具有绝缘性，提高安全性。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1和图5，超声揉平头101以及机械揉平头801的下方分别设有集尘漏斗4，集尘漏斗4的大口端朝向超声揉平头101或机械揉平头801、小口端通过管道与抽取机构14相连。集尘漏斗4用于收集揉平过程中碾碎的粉尘及其他杂物，保证干净无污染的工位环境。抽取机构14可为真空泵或引风机，具体不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2，超声波揉平机构1设置在第一支撑架2上；第一支撑架2上设有沿电芯长度方向布置的第一滑台3，超声波揉平机构1与第一滑台3的滑块固定连接。

电芯两端的两个超声波揉平机构1分别设置在一个第一支撑架2上，且分别通过第一滑台3沿电芯的长度方向前后移动。第一滑台3的方向即朝向电芯端面的方向。超声波揉平机构1可沿着第一滑台3朝向电芯的端面移动或远离电芯的端面移动。

在使用过程中，需要对电芯进行揉平时，两个超声波揉平机构1相对滑动并相互靠近，使两个超声揉平头101分别与电芯的两个端面接触；接触后，超声波揉平机构1产生声波振动并通过超声揉平头101对电芯的两端进行揉平；揉平完成后，超声波揉平机构1再向电芯的两端相背滑动以复位，便于更换其他的待揉平电芯。

设置滑台结构可带动两个超声波揉平机构1前后对称运动，滑台可精准控制第一滑块和超声波揉平机构1的位移，保证沿着直线运动，定位精准，且摩擦系数小，滑动顺畅，不会产生位移错位。可平稳驱动超声波揉平机构1进行揉平。

参考图7，机械揉平机构8设置在第二支撑架9上；第二支撑架9上设有沿电芯长度方向布置的第二滑台10，机械揉平机构8与第二滑台10的滑块固定连接。

电芯两端的两个机械揉平机构8分别设置在一个第二支撑架9上，且分别通过第二滑台10沿电芯的长度方向前后移动。第二滑台10的方向即朝向电芯端面的方向。机械揉平机构8可沿着第二滑台10朝向电芯的端面移动或远离电芯的端面移动。

在使用过程中，需要对电芯进行揉平时，两个机械揉平机构8相对滑动并相互靠近，使两个机械揉平头801分别与电芯的两个端面接触；接触后，机械揉平头801通过旋转挤压对电芯的两端进行揉平；揉平完成后，机械揉平机构8再向电芯的两端相背滑动以复位，便于更换其他的待揉平电芯。

设置滑台结构可带动两个机械揉平机构8前后对称运动，滑台可精准控制第二滑块和机械揉平机构8的位移，保证沿着直线运动，定位精准，且摩擦系数小，滑动顺畅，不会产生位移错位。可平稳驱动机械揉平机构8进行转动揉平。

在上述实施例的基础上，进一步地，电芯两端的两个第一支撑架2的底部分别与同一个第一底座5相连；第一底座5上沿长度方向贯穿设有第一凸块，第一支撑架2的底部在第一凸块处与第一底座5卡合连接。

通过第一底座5同时连接两端的第一支撑架2，可便于两个第一支撑架2沿着一条直线对中设置，有利于保证两端对中揉平的一致性，以及有利于整个装置快捷的安装以及调试的准确性。进一步地，第一支撑架2的底部可设置与第一凸块相匹配的凹槽，通过凸块与凹槽的卡合连接，更有利于装置安装的快捷简便以及进行准确的定位对中。第一支撑架2的底部还可在凸块以外的部位与第一底座5通过螺栓固定连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，电芯两端的两个第二支撑架9的底部分别与同一个第二底座11相连。第二底座11上沿长度方向贯穿设有第二凸块，第二支撑架9的底部在第二凸块处与第二底座11卡合连接。

通过第二底座11同时连接两端的第二支撑架9，可便于两个第二支撑架9沿着一条直线对中设置，有利于保证两端对中揉平的一致性，以及有利于整个装置快捷的安装以及调试的准确性。进一步地，第二支撑架9的底部可设置与第二凸块相匹配的凹槽，通过凸块与凹槽的卡合连接，更有利于装置安装的快捷简便以及进行准确的定位对中。第二支撑架9的底部还可在凸块以外的部位通过螺栓与第二底座11固定连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1，两个超声波揉平机构1的相对侧分别设有对中压块6；两个机械揉平机构8的相对侧同样分别设有对中压块6。对中压块6即设置在两个超声波揉平机构1的相对侧以及两个机械揉平机构8的相对侧的可对两侧部件的位置进行比较的一个部件。设在相对侧，使两个超声波揉平机构1以及两个机械揉平机构8之间的对中压块6距离较近，便于进行比较。

可在超声揉平头101的正下方设置对中压块6。在两个超声波揉平机构1安装时，可通过两个对中压块6的位置来判断两个超声波揉平机构1的位置是否对应，以便于确保对中设置。

同样的，可在机械揉平头801的正下方设置对中压块6。在两个机械揉平机构8安装时，可通过两个对中压块6的位置来判断两个机械揉平机构8的位置是否对应，以便于确保对中设置。

在上述实施例的基础上，进一步地，两个超声波揉平机构1之间设有第一夹爪12，两个机械揉平机构8之间设有第二夹爪13，第一夹爪12和第二夹爪13分别与竖直导轨7相连；第一夹爪12和第二夹爪13的外表面设有包胶层。

第一夹爪12和第二夹爪13可沿竖直导轨7升降，便于上下移动抓取电芯以及对电芯的位置进行灵活调整。第一夹爪12和第二夹爪13可与气缸相连，通过气缸控制夹爪的夹紧或放松。进一步地，第一夹爪12和第二夹爪13为保持夹持的硬度，一般采用金属材质。通过在第一夹爪12和第二夹爪13的外侧设置包胶层，可提高摩擦力，保证夹持电芯过程中不易打滑串位。包胶层即在第一夹爪12和第二夹爪13的表面进行二次硅胶注塑包胶。

在上述实施例的基础上，进一步地，超声波揉平机构1通过安装板与第一滑台3的滑块固定连接，机械揉平机构8同样通过安装板与第二滑台10的滑块固定连接，集尘漏斗4通过所述安装板进行固定。

具体的，参考图1和图2，超声波揉平机构1还包括超声发生器102和固定架103。超声发生器102用于产生声波振动，与超声揉平头101相连将声波振动传递至超声揉平头101处。固定架103用于固定超声发生器102。超声揉平头101可通过硬质材料加工工艺处理。超声揉平头101内部倒导向角，内平面为均匀网格凸面，可将电芯进行规律化螺旋层叠挤压。

第一滑台3的滑块可与第一安装板104固定连接，固定架103设置在第一安装板104上，使得超声揉平头101上的凹槽1011与电芯的端面相对。第一安装板104可与第一连接板105相连，超声波揉平机构1中的集尘漏斗4可通过第一连接板105进行固定。集尘漏斗4也可通过第一底座5进行固定，不做限定。

参考图5和图7，机械揉平机构8还包括驱动机构802。参考图6，机械揉平头801可具体包括安装座8011和旋压头；旋压头包括滚轮部和锥形部8013，锥形部8013呈锥形且截面较大的一端与滚轮部的一侧固定连接。在安装座8011的一侧面上沿周向均匀间隔设置多个旋压头，且多个旋压头的锥形部8013的尖端均朝向安装座8011的中心。旋压头的滚轮部与卡座8012卡合转动连接，卡座8012与安装座8011固定连接。驱动机构802与安装座8011的另一侧相连，用于驱动安装座8011转动。

机械揉平机构8在揉平过程中，驱动机构802驱动安装座8011带动旋压头进行转动，同时，每个旋压头的滚轮部带动锥形部8013进行旋转。第二滑台10带动机械揉平机构8移动对电芯的端部进行挤压。机械揉平头801可由电芯边缘向电芯内进行规律化旋转层叠挤压整形，收紧式平整电芯。

第二滑台10的滑块可与第二安装板803固定连接，机械揉平机构8的驱动机构802设置在第二安装板803上。第二安装板803可与第二连接板相连，机械揉平机构8中的集尘漏斗4可通过第二连接板进行固定。

集尘漏斗4通过安装板与超声波揉平机构1以及机械揉平机构8是一体进行移动。可初始将集尘漏斗4相应设在超声揉平头101以及机械揉平头801的下方，则在超声波揉平机构1以及机械揉平机构8移动过程中，集尘漏斗4始终位于超声揉平头101以及机械揉平头801的下方，可不用另外对集尘漏斗4的位置进行调节，保证能够顺利收集粉尘等杂物。

进一步地，第一夹爪12和第二夹爪13也可分别通过安装板进行固定。也可另外设置支柱15来固定第一夹爪12和第二夹爪13，具体不做限定。

应当说明的是，可以根据生产需要，在电芯的传送方向上连续设置多个超声波揉平机构1及机械揉平机构8，以同时对多个电芯进行揉平处理，或者对电芯进行多次重复揉平处理，提高生产效率的同时也能够提高最终的整平效果。

进一步地，连续设置的多个超声波揉平机构1可同时固定在一个第一安装板104上，通过一个第一滑台3来驱动移动；可减少第一支撑架2和第一滑台3的设置数量，使整体结构简单化，易于操作。

同样的，连续设置的多个机械揉平机构8可同时固定在一个第二安装板803上，通过一个第二滑台10来驱动移动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种电芯揉平装置，包括：设置在电芯输送路径上的超声波揉平机构；其特征在于，在电芯的两端分别设置所述超声波揉平机构以同步对电芯的两端进行超声揉平，所述超声波揉平机构包括超声揉平头，所述超声揉平头上设有凹槽，所述电芯的两端对应插入两侧的超声揉平头上的凹槽中，所述凹槽的槽底呈网格状凸面结构；

所述电芯揉平装置还包括设置在电芯输送路径上且位于所述超声波揉平机构之后的机械揉平机构；在电芯的两端分别设置所述机械揉平机构以同步对电芯的两端进行机械揉平，所述机械揉平机构包括与电芯的端面相对设置的机械揉平头；

其中，所述机械揉平头包括安装座和多个旋压头，多个所述旋压头沿所述安装座的周向均匀间隔设置，所述旋压头包括滚轮部和锥形部，各所述锥形部的尖端均朝向所述安装座的中心设置。

2.根据权利要求1所述的电芯揉平装置，其特征在于，所述凹槽从槽底至槽口的截面面积逐渐增大，且所述凹槽在边缘处设有圆弧包角。

3.根据权利要求1所述的电芯揉平装置，其特征在于，所述机械揉平头为陶瓷揉平头。

4.根据权利要求3所述的电芯揉平装置，其特征在于，所述超声揉平头以及机械揉平头的下方分别设有集尘漏斗，所述集尘漏斗的大口端朝向所述超声揉平头或机械揉平头、小口端通过管道与抽取机构相连。

5.根据权利要求4所述的电芯揉平装置，其特征在于，所述超声波揉平机构设置在第一支撑架上；所述第一支撑架上设有沿电芯长度方向布置的第一滑台，所述超声波揉平机构与所述第一滑台的滑块固定连接；

所述机械揉平机构设置在第二支撑架上；所述第二支撑架上设有沿电芯长度方向布置的第二滑台，所述机械揉平机构与所述第二滑台的滑块固定连接。

6.根据权利要求5所述的电芯揉平装置，其特征在于，所述电芯两端的两个第一支撑架的底部分别与同一个第一底座相连；所述第一底座上沿长度方向贯穿设有第一凸块，所述第一支撑架的底部在所述第一凸块处与所述第一底座卡合连接。

7.根据权利要求5所述的电芯揉平装置，其特征在于，所述电芯两端的两个第二支撑架的底部分别与同一个第二底座相连；所述第二底座上沿长度方向贯穿设有第二凸块，所述第二支撑架的底部在所述第二凸块处与所述第二底座卡合连接。

8.根据权利要求3至7任一所述的电芯揉平装置，其特征在于，两个超声波揉平机构的相对侧分别设有对中压块；两个机械揉平机构的相对侧同样分别设有对中压块。

9.根据权利要求3至7任一所述的电芯揉平装置，其特征在于，两个超声波揉平机构之间设有第一夹爪，两个机械揉平机构之间设有第二夹爪，所述第一夹爪和所述第二夹爪分别与竖直导轨相连；所述第一夹爪和所述第二夹爪的外表面分别设有包胶层。

10.根据权利要求5所述的电芯揉平装置，其特征在于，所述超声波揉平机构通过安装板与所述第一滑台的滑块固定连接，所述机械揉平机构同样通过安装板与所述第二滑台的滑块固定连接，所述集尘漏斗通过安装板进行固定。