CN110828925A - 一种加压化成接触夹具及加压化成方法 - Google Patents

Abstract

一种加压化成接触夹具及加压化成方法，所述夹具包括包括：极耳夹持本体，包括上极耳夹体和下极耳夹体，上极耳夹体和下极耳夹体之间通过电流‑电压导流单元相互连接，上极耳夹体和下极耳夹体的端部均设有夹持导电部，用于夹住电池极耳并实现电流‑电压导流单元与电池之间导通；电流‑电压导流单元，设置于上极耳夹体和下极耳夹体之间，包括电流导流部件和电压导流部件；以及夹具移动单元，上极耳夹体和下极耳夹体同一侧各配装一套夹具移动单元；所述方法包括一种加压化成接触夹具对电池进行加压化成的方法，包括以下步骤：入料、加热，加压；预充电以及出料。本发明的有益效果是：能够实现夹具机对多种型号的软包锂电池兼容，电芯极耳接触良好。

Description

一种加压化成接触夹具及加压化成方法

技术领域

本发明涉及一种加压化成接触夹具及加压化成方法，涉及锂电池化成方法技术领域。

背景技术

锂电池具有高能量、体积小、重量轻、能量比高、设计灵活等多种优点，被广泛用于新能源汽车、移动数码类产品中。其中锂电池在制造过程中，都要经过化成充放电工艺，比如说软包锂电池的生产工艺中，在化成过程中需要采用加压夹具机或拘束托盘，避免电芯发生鼓胀，尺寸变型。

在化成充放电工艺中，对探针接触夹具的要求十分苛刻。接触不良的夹具，能够将导致电池化成工艺的失败，使充电电流的波动，从而影响电池内部SEI膜的形成，能够导致接触阻抗过大，从而产生额外的热量，也能够导致电池电压采集不准确，从而发生过冲的危险等。因此良好的接触夹具，对化成工艺有着及其重要的作用。

如今随着锂电池行业的发展，各种型号的软包锂电池都具有市场需求。因此会出现设备需要兼容生产多类锂电池产品的要求。对于各型号软包锂电池，尺寸大小，极耳位置均可能发生变化。因此对接触夹具的电芯产品的兼容性，可调整性也提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的加压化成接触夹具，能够实现夹具机对多种型号的软包锂电池兼容，解决了以往夹具在化成充放电时，产生的电芯极耳接触不良，接触阻抗过大的问题。同时充放电过程中降低了夹具产生的热量和夹具温升，降低了设备能耗，延长了夹具寿命。

本发明所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于，包括：

极耳夹持本体，包括上极耳夹体和下极耳夹体，上极耳夹体和下极耳夹体之间通过电流-电压导流单元相互连接，上极耳夹体和下极耳夹体的端部均设有夹持导电部，用于夹住电池极耳并实现电流-电压导流单元与电池之间导通；

电流-电压导流单元，设置于上极耳夹体和下极耳夹体之间，包括电流导流部件和电压导流部件，其中电流导流部件和电压导流部件均为导电部件，且电流导流部件的上端、电压导流部件的上端分别与上极耳夹体的连接部相连；电流导流部件的下端部、电压导流部件的下端部从下极耳夹体贯穿后向内倾斜形成导向部，且电流导流部件的导向部设有用于固定加压化成充放电系统电流线的电流固定孔，电压导流部件的导向部设有用于固定加压化成充放电系统电压线的电压固定孔；电流导流部件上设有电流接触面，用于实现电池极耳与加压化成充放电系统之间电通路，向提供软包锂电池化成所需要的电流；电压导流部件上设有电压接触面，用于实现电池极耳与加压化成充放电系统之间电通路，以进行电芯电压采集；

以及夹具移动单元，上极耳夹体和下极耳夹体同一侧各配装一套夹具移动单元，用于带动整个接触夹具移动。

所述上极耳夹体包括一对第一绝缘固定块、夹设于两第一绝缘固定块之间的第一导电块以及第一缓冲部件，第一导电块两侧通过第一缓冲部件各配装一块第一绝缘固定块，且第一导电块与两侧的第一绝缘固定块之间留有间隙；第一绝缘固定块的上部设有导向凸，并保持导向块相对布置，两导向凸的自由端均向内倾斜，形成一对八字形的导向区；第一缓冲部件设置在绝缘固定块之间，以防止两个第一绝缘固定块接触。

所述下极耳夹体包括一对第二绝缘固定块、夹设于两第二绝缘固定块之间的第二导电块以及第二缓冲部件，第二导电块两侧通过第一缓冲部件各配装一块第二绝缘固定块，且第二导电块与两侧的第二绝缘固定块之间留有间隙；第二绝缘固定块各设有一个可供电流接触片、电压接触片贯穿的通孔，其中通孔上端延伸至第二绝缘固定块的上端面，通孔下端延伸至第二绝缘固定快的下端面；第二缓冲部件设置在第二绝缘固定块之间，以防止两个第二绝缘固定块接触。

所述电流导流部件包括两个电流件，电流件成对布置，用于实现上极耳夹体和下极耳夹体之间的连接；所述电流件包括用于导电的电流接触片和用于支撑电流接触片的电流支撑件，两个所述电流接触片上端分别与上极耳夹体的两个第一绝缘固定块相连，下端均从下极耳夹体的第二绝缘固定块的通孔穿出；电流接触片内端面设有电流接触面；电流支撑件贴覆于电流接触片内端面，以避免在加压状态下发生变形、损坏。

所述电压导流部件包括两个电流件，电压件成对布置，用于实现上极耳夹体和下极耳夹体之间的连接；所述电压件包括用于导电的电压接触片和用于支撑电压接触片的电压支撑件，两个所述电压接触片上端分别与上极耳夹体的两个第一绝缘固定块相连，下端均从下极耳夹体的第二绝缘固定块的通孔穿出；电压接触片内端面设有电压接触面；电流支撑件贴覆于电流接触片内端面，以避免在加压状态下发生变形、损坏。

所述第一导电块和第二导电块均为铝块。

所述夹具移动单元为滚轮，并且上极耳夹体和下极耳夹体上的滚轮位于同一侧。

所述电流接触片和电压接触片并列排布，并且电流接触片和电压接触片之间留有间隙。

电流接触片以及电压接触片采用紫铜镀金材料，并在极耳可能的接触位置设置接触凹点，以减小接触阻抗，和探针自身的阻抗，减小能耗损失，增大充电效率。

电流接触片和电压接触片采用多层结构，使用硬度大、弹性形变好，抗压能力好的的材料，用于对内阻小、导电性能好的电流接触面以及电压接触片进行支撑，避免在加压环境下接触面变形、损坏、导致无法使用。

接触夹具从极耳的两面对极耳进行接触，保证了接触的充分性，避免接触不良导致，充放电流波动，电压采集不准，发热及探针损坏等问题。

采用绝缘材料对电流接触片以及电压接触片进行固定，避免电芯在入料和出料时极耳直接与金属面进行接触，导致电芯损坏。

绝缘固定块，具有导向的作用，可以使电芯极耳准却落入两侧的接触夹具之间，避免极耳卡住，造成电芯的损坏，引起危险。

电流接触片面积大，散热效果好，充放电过程中温升小，延长了接触夹具的使用寿命。

夹具可进行左右移动，同时支撑夹具的电流支撑件以及电压支撑件材料是弹性的，因此能够兼容不同长宽厚的软包电池。

利用本发明所述的一种加压化成接触夹具对电池进行加压化成的方法，包括以下步骤：

1)入料：

将完成注液的软包锂电池放入加压夹具化成设备内部，电池极耳在电流接触片以及电压接触片的导向作用下会进入电流接触面以及电压接触面形成的接触区域，避免极耳产生歪斜；

2)加热，加压：

闭合加压化成接触夹具，开始对软包锂电池进行加压，在压力作用下，加压板之间逐渐闭合，加压铝板上也贴有加热硅胶片，电池极耳和两侧接触夹具的电流接触片以及电压接触片，电流接触面和电压接触面逐步接触，最终治具闭合完成，电池极耳和两侧接触夹具的电流接触片以及电压接触片充分接触完成；

3)预充电：

加热加压完成后，对软包锂电池进行化成充电；接触夹具上的电流接触片和电流接触片分别连接有电流线和电压线；电源箱通过接触夹具的电流接触片给电池提供化成所需的电流，并通过电压接触片对极耳实时采集电池的电压；

4)出料：

在加压化成充电流程结束后或异常报警时，治具逐步解压张开，在张开过程中电池极耳和两侧接触夹具的电流接触片和电压接触片逐步离开；将软包锂电池从充放电设备中取出，即得到所需的经过加压化成的软包锂电池。

本发明的有益效果是：

1)通用性，兼容性强。可以广泛的用于各种规格电芯的加压化成，无需因电芯规格变更，或极耳位置不对称，导致无法进行夹具化成或者调整治具结构。避免了电池换型导致设备换型所浪费的时间，增加了生产效率。

2)替换了铍铜材料，更为绿色环保。采用了接触铜片做接触面与电芯极耳接触；用硬度大、弹性形变好，抗压能力好的的材料做支撑面，支撑接触铜片的双层结构模式，避免接触铜片在加压状况下发生变形、损坏。替换了传统接触夹具采用的铍铜材质。因铍铜在生产过程中会产生大量有毒的金属粉尘，会对环境和生产员工造成毒害。且铍在2017年被世界卫生组织列为一类致癌物。

3)采用双面接触，接触稳定性更好。新型接触夹具采用了电芯极耳两侧都进行接触的方式。相比于传统的接触夹具在极耳单侧接触：电压接触点更多，更可靠，更稳定。并且避免了单侧接触导致极耳变形，歪斜等等可能造成的电芯外观不良。

4)更小的接触阻抗。双面接触下电流接触面积更大，接触阻抗更小，从而减小了充放电过程中接触阻抗产生的热量，提高了设备的充放电效率，减少了设备发热能耗，降低了车间环境控制的难度，实现了节能减排的目的。

5)电流接触片面积大，散热效果好，充放电过程中接触夹具的温升减小，延长了接触夹具的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是图1的局部放大图。

图3是本发明的主视图。

图4是本发明的左视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参照附图：

实施例1本发明所述的一种加压化成接触夹具，包括：

极耳夹持本体1，包括上极耳夹体11和下极耳夹体12，上极耳夹体11和下极耳夹体12之间通过电流-电压导流单元2相互连接，上极耳夹体11和下极耳夹体12的端部均设有夹持导电部，用于夹住电池极耳并实现电流-电压导流单元与电池之间导通；

电流-电压导流单元2，设置于上极耳夹体11和下极耳夹体12之间，包括电流导流部件21和电压导流部件22，其中电流导流部件21和电压导流部件22均为导电部件，且电流导流部件21的上端、电压导流部件22的上端分别与上极耳夹体11的连接部相连；电流导流部件21的下端部、电压导流部件22的下端部从下极耳夹体贯穿后向内倾斜形成导向部，且电流导流部件21的导向部设有用于固定加压化成充放电系统电流线的电流固定孔2111，电压导流部件22的导向部设有用于固定加压化成充放电系统电压线的电压固定孔2211；电流导流部件21上设有电流接触面212，用于实现电池极耳与加压化成充放电系统的电源箱之间电通路，向提供软包锂电池化成所需要的电流；电压导流部件22上设有电压接触面222，用于实现电池极耳与加压化成充放电系统的电源箱之间电通路，以进行电芯电压采集；

以及夹具移动单元3，上极耳夹体11和下极耳夹体12同一侧各配装一套夹具移动单元，用于带动整个接触夹具移动。

所述上极耳夹体11包括一对第一绝缘固定块111、夹设于两第一绝缘固定块111之间的第一导电块112以及第一缓冲部件113，第一导电块112两侧通过第一缓冲部件113各配装一块第一绝缘固定块111，且第一导电块112与两侧的第一绝缘固定块111之间留有间隙；第一绝缘固定块111的上部设有导向凸1111，并保持导向块相对布置，两导向凸1111的自由端均向内倾斜，形成一对八字形的导向区；第一缓冲部件113设置在第一绝缘固定块111之间，以防止两个第一绝缘固定块111接触。

所述下极耳夹体12包括一对第二绝缘固定块121、夹设于两第二绝缘固定块121之间的第二导电块122以及第二缓冲部件123，第二导电块122两侧通过第一缓冲部件123各配装一块第二绝缘固定块121，且第二导电块122与两侧的第二绝缘固定块121之间留有间隙；第二绝缘固定块121各设有一个可供电流接触片、电压接触片贯穿的通孔，其中通孔上端延伸至第二绝缘固定块121的上端面，通孔下端延伸至第二绝缘固定快121的下端面；第二缓冲部件123设置在第二绝缘固定块121之间，以防止两个第二绝缘固定块接触。

所述电流导流部件21包括两个电流件，电流件成对布置，用于实现上极耳夹体和下极耳夹体之间的连接；所述电流件包括用于导电的电流接触片211和用于支撑电流接触片的电流支撑件212，两个所述电流接触片上端分别与上极耳夹体的两个第一绝缘固定块相连，下端均从下极耳夹体的第二绝缘固定块的通孔穿出；电流接触片内端面设有电流接触面213；电流支撑件212贴覆于电流接触片2内端面，以避免在加压状态下发生变形、损坏。

所述电压导流部件22包括两个电流件，电压件成对布置，用于实现上极耳夹体和下极耳夹体之间的连接；所述电压件包括用于导电的电压接触片221和用于支撑电压接触片的电压支撑件222，两个所述电压接触片上端分别与上极耳夹体的两个第一绝缘固定块相连，下端均从下极耳夹体的第二绝缘固定块的通孔穿出；电压接触片内端面设有电压接触面223；电流支撑件贴覆于电流支撑件内端面，以避免在加压状态下发生变形、损坏。

所述第一导电块和第二导电块均为铝块。

所述夹具移动单元为滚轮，并且上极耳夹体和下极耳夹体上的滚轮位于同一侧。

所述电流接触片和电压接触片并列排布，并且电流接触片和电压接触片之间留有间隙。

电流支撑件212上设有用于安装温度检测器的热敏电阻安装孔2121。

电流接触片以及电压接触片采用紫铜镀金材料，并在极耳可能的接触位置设置接触凹点，以减小接触阻抗，和探针自身的阻抗，减小能耗损失，增大充电效率。

电流接触片和电压接触片采用多层结构，使用硬度大、弹性形变好，抗压能力好的的材料，用于对内阻、导电性能好的电流接触面以及电压接触片进行支撑，避免在加压环境下接触面变形、损坏、导致无法使用。

接触夹具从极耳的两面对极耳进行接触，保证了接触的充分性，避免接触不良导致，充放电流波动，电压采集不准，发热及探针损坏等问题。

采用绝缘材料对电流接触片以及电压接触片进行固定，避免电芯在入料和出料时极耳直接与金属面进行接触，导致电芯损坏。

绝缘固定块，具有导向的作用，可以使电芯极耳准却落入两侧的接触夹具之间，避免极耳卡住，造成电芯的损坏，引起危险。

电流接触片面积大，散热效果好，充放电过程中温升小，延长了接触夹具的使用寿命。

夹具可进行左右移动，同时支撑夹具的电流支撑件以及电压支撑件材料是弹性的，因此能够兼容不同长宽厚的软包电池。

加压化成充放电系统电流线固定于电流线固定孔，电压线固定于电压线固定孔，实现回路的连接。加压化成充放电系统通过电流接触面与软包锂电池极耳进行接触，提供软包锂电池化成所需要的电流；加压化成充放电系统通过电压接触面进行电芯电压采集。

实施例2本发明中：上极耳夹体的第一导电块分别在前后位置安装有2个第一绝缘固定块，两个第一绝缘固定块中间安装有第一缓冲部件进行缓冲，避免碰撞发生损坏；在第一绝缘固定块的外侧安装有组件滚轮，用于加压时带动接触夹具移动。同理下极耳夹体的第二导电块分别在前后位置安装有2个第二绝缘固定块，两个第二绝缘固定块中间也安装有第二缓冲部件进行缓冲；在第二绝缘固定块的外侧安装有滚轮，其中第一缓冲部件、第二缓冲部件均为弹簧。

电压支撑件对电压接触片进行支撑，避免在加压状态下发生变形、损坏；同理，电流支撑件对电流接触片进行支撑。同时在充放电过程中，温度探测器安装在电流接触片的热敏电阻安装孔内部，对软包锂电池的温度进行监控，避免险情发生。

实施例3利用实施例1所述的一种加压化成接触夹具对电池进行加压化成的方法，包括以下步骤：

1)入料：

将完成注液的软包锂电池放入加压夹具化成设备内部，电池极耳在电流接触片以及电压接触片的导向作用下会进入电流接触面以及电压接触面形成的接触区域，避免极耳产生歪斜；

2)加热，加压：

闭合加压化成接触夹具，开始对软包锂电池进行加压，在压力作用下，加压板之间逐渐闭合，加压铝板上也贴有加热硅胶片，电池极耳和两侧接触夹具的电流接触片以及电压接触片，电流接触面和电压接触面逐步接触，最终治具闭合完成，电池极耳和两侧接触夹具的电流接触片以及电压接触片充分接触完成；

3)预充电：

加热加压完成后，对软包锂电池进行化成充电；接触夹具上的电流接触片和电流接触片分别连接有电流线和电压线；电源箱通过接触夹具的电流接触片给电池提供化成所需的电流，并通过电压接触片对极耳实时采集电池的电压；

4)出料：

在加压化成充电流程结束后或异常报警时，治具逐步解压张开，在张开过程中电池极耳和两侧接触夹具的电流接触片和电压接触片逐步离开；将软包锂电池从充放电设备中取出，即得到所需的经过加压化成的软包锂电池。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1.一种加压化成接触夹具，其特征在于，包括：

极耳夹持本体，包括上极耳夹体和下极耳夹体，上极耳夹体和下极耳夹体之间通过电流-电压导流单元相互连接，上极耳夹体和下极耳夹体的端部均设有夹持导电部，用于夹住电池极耳并实现电流-电压导流单元与电池之间导通；

电流-电压导流单元，设置于上极耳夹体和下极耳夹体之间，包括电流导流部件和电压导流部件，其中电流导流部件和电压导流部件均为导电部件，且电流导流部件的上端、电压导流部件的上端分别与上极耳夹体的连接部相连；电流导流部件的下端部、电压导流部件的下端部从下极耳夹体贯穿后向内倾斜形成导向部，且电流导流部件的导向部设有用于固定加压化成充放电系统电流线的电流固定孔，电压导流部件的导向部设有用于固定加压化成充放电系统电压线的电压固定孔；电流导流部件上设有电流接触面，用于实现电池极耳与加压化成充放电系统之间电通路，向提供软包锂电池化成所需要的电流；电压导流部件上设有电压接触面，用于实现电池极耳与加压化成充放电系统之间电通路，以进行电芯电压采集；

以及夹具移动单元，上极耳夹体和下极耳夹体同一侧各配装一套夹具移动单元，用于带动整个接触夹具移动。

2.如权利要求1所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于：所述上极耳夹体包括一对第一绝缘固定块、夹设于两第一绝缘固定块之间的第一导电块以及第一缓冲部件，第一导电块两侧通过第一缓冲部件各配装一块第一绝缘固定块，且第一导电块与两侧的第一绝缘固定块之间留有间隙；第一绝缘固定块的上部设有导向凸，并保持导向块相对布置，两导向凸的自由端均向内倾斜，形成一对八字形的导向区；第一缓冲部件设置在绝缘固定块之间，以防止两个第一绝缘固定块接触。

3.如权利要求2所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于：所述下极耳夹体包括一对第二绝缘固定块、夹设于两第二绝缘固定块之间的第二导电块以及第二缓冲部件，第二导电块两侧通过第一缓冲部件各配装一块第二绝缘固定块，且第二导电块与两侧的第二绝缘固定块之间留有间隙；第二绝缘固定块各设有一个可供电流接触片、电压接触片贯穿的通孔，其中通孔上端延伸至第二绝缘固定块的上端面，通孔下端延伸至第二绝缘固定快的下端面；第二缓冲部件设置在第二绝缘固定块之间，以防止两个第二绝缘固定块接触。

4.如权利要求1所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于：所述电流导流部件包括两个电流件，电流件成对布置，用于实现上极耳夹体和下极耳夹体之间的连接；所述电流件包括用于导电的电流接触片和用于支撑电流接触片的电流支撑件，两个所述电流接触片上端分别与上极耳夹体的两个第一绝缘固定块相连，下端均从下极耳夹体的第二绝缘固定块的通孔穿出；电流接触片内端面设有电流接触面；电流支撑件贴覆于电流接触片内端面，以避免在加压状态下发生变形、损坏。

5.如权利要求4所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于：所述电压导流部件包括两个电流件，电压件成对布置，用于实现上极耳夹体和下极耳夹体之间的连接；所述电压件包括用于导电的电压接触片和用于支撑电压接触片的电压支撑件，两个所述电压接触片上端分别与上极耳夹体的两个第一绝缘固定块相连，下端均从下极耳夹体的第二绝缘固定块的通孔穿出；电压接触片内端面设有电压接触面；电流支撑件贴覆于电流接触片内端面，以避免在加压状态下发生变形、损坏。

6.如权利要求3所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于：所述第一导电块和第二导电块均为铝块。

7.如权利要求1所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于：所述夹具移动单元为滚轮，并且上极耳夹体和下极耳夹体上的滚轮位于同一侧。

8.如权利要求6所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于：所述电流接触片和电压接触片并列排布，并且电流接触片和电压接触片之间留有间隙。

9.如权利要求8所述的一种加压化成接触夹具，其特征在于：电流支撑件上设有用于安装温度检测器的热敏电阻安装孔。

10.利用权利要求1～9任意一项所述的一种加压化成接触夹具对电池进行加压化成的方法，包括以下步骤：

1)入料：

将完成注液的软包锂电池放入加压夹具化成设备内部，电池极耳在电流接触片以及电压接触片的导向作用下会进入电流接触面以及电压接触面形成的接触区域，避免极耳产生歪斜；

2)加热，加压：

闭合加压化成接触夹具，开始对软包锂电池进行加压，在压力作用下，加压板之间逐渐闭合，加压铝板上也贴有加热硅胶片，电池极耳和两侧接触夹具的探针接触片，接触面逐步接触，最终治具闭合完成，电池极耳和两侧接触夹具的电流接触片以及电压接触片充分接触完成；

3)预充电：

加热加压完成后，对软包锂电池进行化成充电；接触夹具上的电流接触片和电流接触片分别连接有电流线和电压线；电源箱通过接触夹具的电流接触片给电池提供化成所需的电流，并通过电压接触片对极耳实时采集电池的电压；

4)出料：

在加压化成充电流程结束后或异常报警时，治具逐步解压张开，在张开过程中电池极耳和两侧接触夹具的电流接触片以及电压接触片逐步离开；将软包锂电池从充放电设备中取出，即得到所需的经过加压化成的软包锂电池。

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