CN110518184B - 一种全极耳电芯生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池加工领域，提供了一种全极耳电芯生产线，包括沿加工方向依次设置的揉平单元、包胶单元、入壳单元和集流盘焊接单元；揉平单元包括超声波揉平子单元和机械揉平子单元，超声波揉平子单元用于对电芯的端面进行超声波的预处理揉平；机械揉平子单元用于对预处理揉平后的电芯的端面进行机械揉平；包胶单元用于将揉平后的电芯包裹绝缘胶；入壳单元用于将包裹绝缘胶的电芯压入壳体；集流盘焊接单元用于将集流盘焊接在电芯的两端，将集流盘焊接在入壳后的电芯的两端，并将极耳弯折预设角度。本发明通过设置揉平单元、包胶单元、入壳单元和集流盘焊接单元，有效提高全极耳电芯加工过程中良品率和自动化程度，降低全极耳电芯的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池加工领域，特别涉及一种全极耳电芯生产线。
背景技术
电芯作为电池的核心部件，通常采用叠片和卷绕的方式进行装配。其中，卷绕方式因具有工艺简单、装配效率高、易于自动化等特点，被广泛采用。电池内部设计结构常见的有单极耳、多极和全极耳。
全极耳结构设计相对于多极耳来讲比较简单，对设备要求相对较低。且全极耳电芯极片的发热小，可以实现较高的功率密度。但存在加工过程中存在良品率低，难以配合生产线直接进行量产等问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种全极耳电芯生产线，旨在解决全极耳电芯成品率低，难以配合生产线直接进行量产等问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种全极耳电芯生产线，所述全极耳电芯生产线用于加工全极耳电芯，所述全极耳电芯包括：壳体、电芯、正极集流盘和负极集流盘；所述电芯套设在所述壳体内，所述电芯的两端分别焊接有所述正极集流盘和所述负极集流盘，所述正极集流盘和所述负极集流盘均包括依次连接的第一盖板、第二盖板和极耳；
所述全极耳电芯生产线包括：沿加工方向依次设置的揉平单元、包胶单元、入壳单元和集流盘焊接单元；所述揉平单元包括超声波揉平子单元和机械揉平子单元，所述超声波揉平子单元用于对所述电芯的端面进行超声波的预处理揉平；所述机械揉平子单元用于对所述预处理揉平后的所述电芯的端面进行机械揉平；所述包胶单元用于将揉平后的所述电芯包裹绝缘胶；所述入壳单元用于将包裹绝缘胶的所述电芯压入壳体；所述集流盘焊接单元用于将所述正极集流盘和所述负极集流盘焊接在所述电芯的两端，所述集流盘焊接单元将所述正极集流盘和所述负极集流盘分别对应的第一盖板分别焊接在入壳后的所述电芯的两端，并将焊接后所述正极集流盘和所述负极集流盘对应的极耳弯折预设角度。
进一步地，所述超声波揉平子单元包括：设置在所述电芯两端的超声揉平头，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。
其中，所述机械揉平机构包括与所述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。
进一步地，所述包胶单元包括：机架、胶带切断机构、电芯旋转机构、胶带放卷机构、拉带机构和电芯提升机构；所述机架上设有垂直布置的立板，所述胶带放卷机构安装于所述立板上；所述拉带机构沿所述立板的长度方向移动；所述胶带切断机构安装于所述立板上，且位于所述拉带机构的上方；所述电芯提升机构安装于所述拉带机构的下方，且位于所述胶带切断机构的正下方，所述电芯旋转机构与所述电芯提升机构相对设置。
进一步地，所述胶带放卷机构包括转轮和至少两个导向轮；所述转轮和所述导向轮分别转动式装设在所述立板上，且其中一个所述导向轮与所述拉带机构呈水平布设，另一个所述导向轮与所述转轮呈水平布设。
进一步地，所述电芯旋转机构包括电机和滚轮，所述滚轮装设在所述电机的输出轴上，以使所述滚轮与电芯的表面相接触。
进一步地，所述电芯提升机构包括一对正对布置的电芯提升单元，任一所述电芯提升单元均包括提升气缸、顶升托轮安装座以及顶升托轮，所述顶升托轮安装座安装于所述提升气缸的活动端，所述顶升托轮安装座上安装有两个位于同一高度且间隔布置的顶升托轮。
进一步地，所述入壳单元包括：壳体顶紧机构、电芯推送机构以及导向槽；所述壳体顶紧机构设置在所述导向槽的第一端，所述电芯推送机构设置在所述导向槽的第二端，所述壳体顶紧机构包括沿所述导向槽的轴向设置的第一推板，所述第一推板朝向所述导向槽的一侧设有呈锥台状的顶块、顶块与导向槽同轴且截面较小的一端朝向所述导向槽，所述顶块插入所述壳体的一端对所述壳体进行固定。
进一步地，所述全极耳电芯生产线还包括：合盖预点焊单元；所述合盖预点焊单元设置在所述集流盘焊接单元之后，所述合盖预点焊单元用于将所述第一盖板、所述第二盖板与所述壳体预点焊。
进一步地，所述全极耳电芯生产线还包括：沿加工方向依次设置的封焊单元、打码单元和氦检单元；所述封焊单元设置在所述合盖预点焊单元后；所述封焊单元用于将所述第二盖板进行密封焊接；所述打码单元用于在密封焊接后的所述第二盖板上雕刻二维码；所述氦检单元用于检测产品的密封性能。
(三)有益效果
本发明提供一种全极耳电芯生产线，通过设置揉平单元、包胶单元、入壳单元和集流盘焊接单元，将电芯套设在壳体内，并将正极集流盘和负极集流盘设置在电芯的两端，以使得整个生产过程均可配合生产线高效完成，有效提高全极耳电芯加工过程中良品率和自动化程度，降低了全极耳电芯的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的全极耳电芯生产线的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的超声波揉平子单元的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的机械波揉平子单元的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的包胶单元的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的入壳单元的结构示意图；
其中，1、揉平单元；2、包胶单元；3、入壳单元；4、流盘焊接单元；5、合盖预点焊单元；6、封焊单元；7、打码单元；8、氦检单元；11、超声波揉平子单元；12、机械揉平子单元；20、托轮；21、滚轮；22、电机；25、转轮；26、导向轮；29、气缸；32、第一推板；33、顶块；36、导向槽；41、正极集流盘焊接单元；42、负极集流盘焊接单元；111、超声揉平头；112、机械揉平头。
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。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。
本发明实施例提供一种全极耳电芯生产线，全极耳电芯生产线用于加工全极耳电芯。全极耳电芯包括：壳体、电芯、正极集流盘和负极集流盘。电芯套设在壳体内，电芯的两端分别焊接有正极集流盘和负极集流盘，正极集流盘和负极集流盘结构相同，均包括依次连接的第一盖板、第二盖板和极耳。
本实施例中，如图1所示，该全极耳电芯生产线包括：沿加工方向依次设置的揉平单元1、包胶单元2、入壳单元3和集流盘焊接单元4。揉平单元1包括超声波揉平子单元11和机械揉平子单元12，超声波揉平子单元11用于对电芯的端面进行超声波的预处理揉平。机械揉平子单元12用于对预处理揉平后的电芯的端面进行机械揉平。包胶单元2用于将揉平后的电芯包裹绝缘胶，一般设置一层绝缘胶，同时绝缘胶边缘需超出电芯端面一定距离，包胶后的电芯可避免在压入壳体过程中，壳体刮伤电芯，同时绝缘胶可避免电芯与壳体直接接触，造成短路。入壳单元3用于将包裹绝缘胶的电芯压入壳体，需保证每个电芯与对应的壳体的相对位置一定。集流盘焊接单元4用于将正极集流盘和负极集流盘焊接在电芯的两端，集流盘焊接单元4将正极集流盘和负极集流盘分别对应的第一盖板分别焊接在入壳后的电芯的两端，并将焊接后正极集流盘和负极集流盘对应的极耳弯折预设角度，一般为90度，为后续的合盖做准备。
其中，集流盘焊接单元4包括：正极集流盘焊接单元41和负极集流盘焊接单元42。正极集流盘焊接单元41用于将正极集流盘对应的第一盖板焊接在卷芯的正极，并将正极集流盘对应的极耳弯折预设角度。负极集流盘焊接单元42用于将负极集流盘对应的第一盖板焊接在卷芯的负极，并将负极集流盘对应的极耳弯折预设角度。
本发明实施例提供的全极耳电芯生产线，通过设置揉平单元、包胶单元、入壳单元和集流盘焊接单元，将电芯套设在壳体内，并将正极集流盘和负极集流盘设置在电芯的两端，以使得整个生产过程均可配合生产线高效完成，有效提高全极耳电芯加工过程中良品率和自动化程度，降低了全极耳电芯的生产成本。
基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图2所示，超声波揉平子单元包括：设置在电芯两端的超声揉平头111，超声揉平头111上设有凹槽，电芯的两端对应插入两侧的超声揉平头111上的凹槽中，凹槽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子单元11时，超声波揉平子单元11通过超声揉平头111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111上设置凹槽，可将电芯的端部置于凹槽中进行振动揉平。凹槽可对电芯的端部进行限位，将其限定在凹槽内，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111接触，以提高揉平效率。
此外，如图3所示，机械揉平机构还包括与电芯的端面相对设置的机械揉平头112，机械揉平头112为陶瓷揉平头。电芯在超声揉平子单元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子单元，由机械揉平头112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112同样同步对电芯的两端进行揉平。机械揉平头112是通过机械旋转挤压的方式进行揉平。通过利用超声揉平子单元和机械揉平子单元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112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。
基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图4所示，包胶单元包括：机架、胶带切断机构、电芯旋转机构、胶带放卷机构、拉带机构和电芯提升机构；
机架上设有垂直布置的立板，该立板可以为一矩形的立板，胶带放卷机构安装于立板上，胶带放卷机构上设置有胶带；拉带机构沿立板的长度方向移动；胶带切断机构安装于立板上，且位于拉带机构的上方；电芯提升机构安装于拉带机构的下方，且位于胶带切断机构的正下方，电芯旋转机构与电芯提升机构相对设置。
在本发明实施中，通过电芯提升机构将电芯提升至预定高度，电芯旋转机构使电芯在电芯提升机构上进行360°旋转。胶带放卷机构沿着预设路径将胶带放出，拉带机构带动胶带沿着立板的长度方向移动；胶带沿着立板的长度方向移动一段距离后，胶带切断机构沿着立板的宽度方向移动，即垂直于胶带的方向，将胶带切断；此时，胶带的一端粘接在电芯上，通过电芯的旋转，胶带将电芯的端部完全包覆。本发明实施例提供的包胶单元能够避免出现由于电机直接驱动电芯转动造成电芯转动过快，进而影响电芯包胶质量的问题。
其中，如图4所示，胶带放卷机构包括转轮25和至少两个导向轮26；转轮25和导向轮26分别转动式装设在立板上，且其中一个导向轮与拉带机构呈水平布设，另一个导向轮26与转轮25呈水平布设。
在本发明实施中，转轮25上安装有胶带，转轮25安装于立板的第一侧面，转轮25安装在电机的输出轴上，转轮25通过电机驱动，可以保证胶带的张力一致；多个导向轮26均安装在立板的第一侧面，以下以立板的第一侧面安装有4个导向轮26为例进行说明，4个导向轮26依次命名为第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮以及第四导向轮，第一导向轮、第二导向轮以及第三导向轮位于同一高度，三者之间相互间隔一定距离，第一导向轮、第二导向轮以及第三导向轮均与转轮25呈水平布设，第四导向轮位于第三导向轮的正下方，第四导向轮和第三导向轮之间间隔一定距离，第四导向轮与拉带机构位于同一高度。通过设置多个导向轮可有效确保胶带输出后的平展性，防止胶带扭转，影响包胶质量。
其中，电芯旋转机构包括电机22和滚轮21，滚轮21装设在电机22的输出轴上，以使滚轮21与电芯的表面相接触。
其中，电芯提升机构包括一对正对布置的电芯提升单元，任一电芯提升单元均包括提升气缸29、顶升托轮安装座以及顶升托轮20，顶升托轮安装座安装于提升气缸的活动端，顶升托轮安装座上安装有两个位于同一高度且间隔布置的顶升托轮20。电芯垂直于立板的第一侧面，通过提升气缸29带动顶升托轮安装座上升进而带动电芯上升，电芯的一端位于两个顶升托轮20之间。
基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图5所示，入壳单元包括：壳体顶紧机构、电芯推送机构以及导向槽36；壳体顶紧机构设置在导向槽36的第一端，电芯推送机构设置在导向槽36的第二端。导向槽36在电芯的入壳过程中起到导向作用。壳体和电芯可均放在导向槽36上。壳体顶紧机构用于顶紧固定壳体。电芯推送机构用于推送或固定电芯。通过壳体和电芯沿导向槽36的相对移动实现电芯的入壳。
壳体顶紧机构包括沿导向槽36的轴向设置的第一推板32。即第一推板32设置在导向槽36轴线的延长线上，便于沿导向槽36轴向对壳体进行均匀施力。第一推板32朝向导向槽36的一侧设有呈锥台状的顶块33、顶块33与导向槽36同轴且截面较小的一端朝向导向槽36。顶块33插入壳体的一端对壳体进行固定。
在电芯入壳过程中，第一推板32上的顶块33从壳体的一端端部插入壳体内部，对壳体进行顶紧固定。然后可通过电芯输送机构推动电芯移动进行电芯入壳。顶块33呈锥台状，可便于顺利插入壳体中，避免对壳体造成损坏。
本实施例提供的一种电芯入壳装置，可自动完成电芯的入壳，减少劳动强度，提高效率，通过在第一推板32上设置呈锥台状的顶块33，插入壳体中对壳体进行顶紧固定，可保证电芯入壳的顺利进行，且设置顶块33可实现壳体定心良好，对壳体进行稳定牢固的固定；且顶块33插入壳体的尺寸一定，可保证每次电芯入壳后与壳体相对位置不变，有利于保证产品一致性，提高生产效率。
如图1所示，全极耳电芯生产线还包括：合盖预点焊单元5。合盖预点焊单元5设置在集流盘焊接单元4之后，合盖预点焊单元5用于将第一盖板、第二盖板与壳体预点焊，将盖板与壳体焊两个点，实现连接。
其中，该全极耳电芯生产线还包括：封焊单元6。封焊单元6设置在合盖预点焊单元5后，用于将第二盖板进行密封焊接，可选用摆动焊接头将预点焊的第二盖板与壳体实现密封焊接。此外，还可增设打码单元7和氦检单元8，打码单元7设置在封焊单元6后，用于在密封焊接后的第二盖板上雕刻二维码，实现在第二盖板固定位置雕刻二维码，实现产品二维码信息的传递。氦检单元8设置在打码单元7后，用于检测产品的密封性能，作为产品生产的最后一道检测工序，完成产品泄漏量的检测。不满足泄露量的产品，将被作为NG(no good)品排除。
综上所述，本发明实施例提供的全极耳电芯生产线，通过设置揉平单元、包胶单元、入壳单元、集流盘焊接单元、合盖预点焊单元、封焊单元、打码单元和氦检单元，将电芯套设在壳体内，并将正极集流盘和负极集流盘设置在电芯的两端，以使得整个生产过程均可配合生产线高效完成，有效提高全极耳电芯加工过程中良品率和自动化程度，降低了全极耳电芯的生产成本。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种全极耳电芯生产线，其特征在于，所述全极耳电芯生产线用于加工全极耳电芯，所述全极耳电芯包括：壳体、电芯、正极集流盘和负极集流盘；所述电芯套设在所述壳体内，所述电芯的两端分别焊接有所述正极集流盘和所述负极集流盘，所述正极集流盘和所述负极集流盘均包括依次连接的第一盖板、第二盖板和极耳；
所述全极耳电芯生产线包括：沿加工方向依次设置的揉平单元、包胶单元、入壳单元、集流盘焊接单元、合盖预点焊单元、封焊单元、打码单元和氦检单元；所述揉平单元包括超声波揉平子单元和机械揉平子单元，所述超声波揉平子单元用于对所述电芯的端面进行超声波的预处理揉平；所述机械揉平子单元用于对所述预处理揉平后的所述电芯的端面进行机械揉平；所述包胶单元用于将揉平后的所述电芯包裹绝缘胶；所述入壳单元用于将包裹绝缘胶的所述电芯压入壳体；所述集流盘焊接单元包括：正极集流盘焊接单元和负极集流盘焊接单元；所述正极集流盘焊接单元用于将所述正极集流盘对应的所述第一盖板焊接在所述电芯的正极，并将所述正极集流盘对应的所述极耳弯折预设角度；所述负极集流盘焊接单元用于将所述负极集流盘对应的所述第一盖板焊接在所述电芯的负极，并将所述负极集流盘对应的所述极耳弯折预设角度；所述合盖预点焊单元用于将所述第一盖板、所述第二盖板与所述壳体预点焊；所述封焊单元用于将所述第二盖板进行密封焊接；所述打码单元用于在密封焊接后的所述第二盖板上雕刻二维码；所述氦检单元用于检测产品的密封性能；
所述入壳单元包括：壳体顶紧机构、电芯推送机构以及导向槽；所述壳体顶紧机构设置在所述导向槽的第一端，所述电芯推送机构设置在所述导向槽的第二端，所述壳体顶紧机构包括沿所述导向槽的轴向设置的第一推板，所述第一推板朝向所述导向槽的一侧设有呈锥台状的顶块、顶块与导向槽同轴且截面较小的一端朝向所述导向槽，所述顶块插入所述壳体的一端对所述壳体进行固定。
2.根据权利要求1所述的全极耳电芯生产线，其特征在于，所述超声波揉平子单元包括：设置在所述电芯两端的超声揉平头，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。
3.根据权利要求2所述的全极耳电芯生产线，其特征在于，所述机械揉平机构包括与所述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。
4.根据权利要求1所述的全极耳电芯生产线，其特征在于，所述包胶单元包括：机架、胶带切断机构、电芯旋转机构、胶带放卷机构、拉带机构和电芯提升机构；所述机架上设有垂直布置的立板，所述胶带放卷机构安装于所述立板上；所述拉带机构沿所述立板的长度方向移动；所述胶带切断机构安装于所述立板上，且位于所述拉带机构的上方；所述电芯提升机构安装于所述拉带机构的下方，且位于所述胶带切断机构的正下方，所述电芯旋转机构与所述电芯提升机构相对设置。
5.根据权利要求4所述的全极耳电芯生产线，其特征在于，所述胶带放卷机构包括转轮和至少两个导向轮；所述转轮和所述导向轮分别转动式装设在所述立板上，且其中一个所述导向轮与所述拉带机构呈水平布设，另一个所述导向轮与所述转轮呈水平布设。
6.根据权利要求4所述的全极耳电芯生产线，其特征在于，所述电芯旋转机构包括电机和滚轮，所述滚轮装设在所述电机的输出轴上，以使所述滚轮与电芯的表面相接触。
7.根据权利要求4所述的全极耳电芯生产线，其特征在于，所述电芯提升机构包括一对正对布置的电芯提升单元，任一所述电芯提升单元均包括提升气缸、顶升托轮安装座以及顶升托轮，所述顶升托轮安装座安装于所述提升气缸的活动端，所述顶升托轮安装座上安装有两个位于同一高度且间隔布置的顶升托轮。
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