CN111403791A - 一种手套箱环境下的软包锂电池试制线及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手套箱环境下的软包锂电池试制线及其生产工艺，涉及锂电池制造设备领域，其包括：机架和手套箱，机架上设有叠片装置、焊接装置、热封装置、注液‑化成装置，其中，热封装置和注液‑化成装置之间通过真空净化过渡舱连接，手套箱密封罩设在机架上以将叠片装置、焊接装置、热封装置、注液‑化成装置与外界隔离，手套箱内充入惰性气体。本发明的电池试制线根据工序单元进行模块划分，同时在电池试制线上密封罩设有手套箱，保证电池生产的环境要求，空间连贯统一的箱体结构和紧密衔接的模块设计有效提高了锂电池的生产制造效率。

Description

一种手套箱环境下的软包锂电池试制线及其生产工艺

技术领域

本发明涉及锂电池制造设备领域，具体涉及一种手套箱环境下的软包锂电池试制线及其生产工艺。

背景技术

锂电池的生产制造要求有特定的环境，微小的泄露可能都会破坏水氧含量的平衡，从而影响电池生产品质，尤其适应工艺提升要求，满足电池极片预锂化的特殊环境要求，即电池生产的环境要求水氧含量≤1PPM，同时目前锂电池的生产制造常常按工序分开处理，没有形成模块化的生产线，生产效率低下。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种手套箱环境下的软包锂电池试制线及其生产工艺，电池试制线根据工序单元进行模块划分，同时在电池试制线上密封罩设有手套箱，保证电池生产的环境要求，空间连贯统一的箱体结构和紧密衔接的模块设计有效提高了锂电池的生产制造效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种手套箱环境下的软包锂电池试制线，其包括：

机架，所述机架上设有叠片装置、焊接装置、热封装置、注液-化成装置，其中，热封装置和注液-化成装置之间通过真空净化过渡舱连接；

所述叠片装置用于将电池极片进行叠片隔膜制造电芯；

所述焊接装置用于将极耳焊接在电芯上并裁切；

所述热封装置用于对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封；

所述注液-化成装置用于在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活；

手套箱，其密封罩设在机架上以将叠片装置、焊接装置、热封装置、注液-化成装置与外界隔离，手套箱内充入惰性气体。

进一步地，叠片装置、焊接装置、热封装置独立设置在对应的工作台上，叠片装置、焊接装置、热封装置的工作台通过连接密封结构依次连接形成所述机架，注液-化成装置独立设置；所述机架通过连接大板形成有上下分层结构，叠片装置、焊接装置、热封装置和注液-化成装置的机械部件设置在上层结构，叠片装置、焊接装置、热封装置和注液-化成装置的电气部件设置在下层结构。

进一步地，叠片装置、焊接装置、热封装置和注液-化成装置的的气路管路以及电气部件的线路均采用航空穿板接头穿过连接大板与所述机械部件连接，在所述航空穿板接头与所述连接大板的连接处密封填充有环氧树脂胶。

进一步地，所述连接密封结构包括：

至少两所述连接大板，两所述连接大板至少一边连接，两所述连接大板的连接边上均具有平面部以及向平面部倾斜的倒角，平面部上具有第一连接孔且平面部上开设有沿长度方向延伸的密封槽，密封槽上密封填充有密封条；

密封压板，其上设有用于与第一连接孔配合连接的第二连接孔，所述密封压板配合安装在两所述连接大板的平面部上并将密封条压在密封槽内。

进一步地，所述叠片装置包括极耳上料机构、CCD平台、电芯叠片台、隔膜放卷机、贴胶平台和第一六轴机械手，

所述上料机构包括若干料仓、所述料仓的外侧设有若干出风口朝向料仓的气吹板，气吹板上设有若干毛刷，所述料仓的外侧还设有除尘罩，所述除尘罩的抽风口朝向料仓；

所述CCD平台包括极片CCD平台、第一动力件、超声传感器和视觉相机，所述极片CCD平台具有若干电池极片卡位，每一电池极片卡位的下方对应设置有背光板，电池极片卡位具有能让所述背光板发出的光线穿过的通光孔，所述超声传感器用于检测电池极片是否重片，所述视觉相机用于识别电池极片的边界以确保定位精度，所述第一动力件用于调整所述极片CCD平台的位置以便所述超声传感器和所述视觉相机更好地检测和识别；

所述第一六轴机械手根据所述超声传感器和所述视觉相机的反馈信号剔除重片的电池极片以及抓取电池极片到所述电芯叠片台；

所述电芯叠片台和所述隔膜放卷机配合用于实现隔膜Z型层叠操作形成极片隔膜组；

所述贴胶平台用于将极片隔膜组贴胶形成电芯。

进一步地，所述焊接装置包括预焊机构、裁剪机构、终焊机构、极耳上料机构和电芯移栽机构，

所述预焊机构用于将极耳与电芯进行第一次焊接；

所述裁剪机构具有上刀片、下刀片、上压块和下压块，所述上压块和所述下压块上下相对设置且所述上压块和所述下压块的任一或同时相向运动以夹持所述电芯，所述上刀片和所述下刀片上下相对错开设置，所述上刀片和所述下刀片的任一或同时相向运动以裁剪所述电芯；

所述终焊机构用于将经过裁剪的电芯进行第二次焊接；

所述极耳上料机构用于夹持极耳并递送到所述预焊机构；

所述电芯移栽机构包括呈直角布置的第一Y轴直线模组和第一X轴直线模组，第一Y轴直线模组滑动安装在第一X轴直线模组上且第一Y轴直线模组上滑动安装有夹爪，所述夹爪夹持电芯在所述预焊机构、所述裁剪机构和所述终焊机构之间传递。

进一步地，所述极耳上料机构包括上料机械手和极板对接臂，

所述上料机械手包括呈直角布置的第二Y轴直线模组和第二X轴直线模组，第二Y轴直线模组滑动安装在第二X轴直线模组上且第二Y轴直线模组上滑动安装有能上下运动的浮动板，浮动板具有中空行腔，所述中空行腔与所述极耳的外形相适配且所述中空行腔内安装有气嘴；

所述极板对接臂包括直线导轨以及滑动安装在所述直线导轨上的对接杆，所述对接杆与所述直线导轨的滑块之间安装有能上下运动的第二动力件，所述对接杆的自由端一侧具有外形与所述中空行腔相适配的凸台，所述凸台上具有吸附孔，所述极板对接臂与所述上料机械手完成极耳的传递。

进一步地，热封装置包括整形机构，第二六轴机械手、贴胶机构、铝塑膜上料机构、CCD纠正机构，

所述整形机构用于对电芯的极耳进行整形，

所述贴胶机构用于对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶；

在所述CCD视觉机构定位下，所述铝塑膜上料机构用于对贴胶后的电芯进行塑膜，

所述第二六轴机械手用于吸取电芯在所述整形机构和所述贴胶机构之间传递并配合所述铝塑膜上料机构对贴胶后的电芯进行塑膜；

所述铝塑膜上料机构设有电芯封装精确定位夹具，所述电芯封装精确定位夹具包括底座、以及通过支撑杆安装在底座上方的负压安装板，负压安装板的上端设置负压吸附装置，负压吸附装置的四个侧边均安装有定位装置，负压安装板与四个定位装置对应的位置均设有限位螺栓。

进一步地，所述注液-化成装置包括电解液配置系统和化成机构，所述电解液配置系统包括添加剂罐、基液罐以及清洗罐，所述添加剂罐、所述基液罐以及所述清洗罐的出料口均安装有对应的电磁阀，所述添加剂罐的出料口与第一计量泵连接，第一计量泵与中转接头固定板上的中转接头连接，中转接头的另一端与所述集液模块连接，所述基液罐的出料口与第三计量泵连接，第三计量泵与所述集液模块连接，所述清洗罐的出料口与所述集液模块连接，集液模块与第二计量泵连接。

一种利用如上任一所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线进行的软包锂电池生产工艺，其包括以下过程：

电池极片被第一六轴机械手从料仓上传递到CCD平台进行重片检测，检测后的电池极片被传递到电芯叠片台进行叠片作业，经隔膜放卷机作业后形成极片隔膜组后传递到贴胶平台，经贴胶平台自动贴胶形成电芯；

电芯经电芯移栽机构传递进入预焊机构，此时上料机械手吸取极耳经极板对接臂传递，在预焊机构极耳与电芯进行第一次焊接，第一次焊接后的电芯传递到裁剪机构进行极耳裁剪，经过裁剪的电芯在终焊机构进行第二次焊接；

第二六轴机械手从电芯移栽机构吸取经过第二次焊接的电芯到整形机构，整形机构对电芯的极耳进行整形后传递到贴胶机构，贴胶机构对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶，并在CCD视觉机构定位下，第二六轴机械手配合铝塑膜上料机构对贴胶后的电芯进行塑膜；

塑膜后的电芯经真空净化过渡舱进入注液-化成装置，电解液配置系统根据HMI输入配方或接收中控计算机给定的配方进行电解液配置，注液完成后进入到化成机构，在化成机构内完成电芯不良品剔除、良品电芯的热压、冷压、裁剪以及封装。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本发明的手套箱根据单元模块进行划分成4节，分别对接叠片装置、焊接装置、热封装置、注液-化成装置，由于注液-化成装置中的注液模块有腐蚀性气体，所以注液模块为独立手套箱，其他另外3节手套箱采用组合拼接的方式形成了空间连贯、外形统一的箱体结构，方便了电池在各个工位流通，且大幅缩减了生产线长度，同时，整个生产线中间段仅使用了一个过渡舱，实现了热封装置、注液-化成装置之间的连接，且该过渡舱具有净化功能、双向伸缩自动托盘、双端自动门和气体净化功能，可阻止腐蚀气体传递。

2、各装置的执行机构的气路都采用通过穿板接头连接方式，接头与大板之间通过高渗透性的环氧树脂胶进行填充密封，杜绝微小缝隙，所有电路均使用航空航天密封标准的陶瓷烧结的航空穿板接头进行连接，从而保证管、线穿板时实现零泄露。

3、同时考虑到整体模块有充惰性气体作业要求，为防止惰性气体对电气设备可靠性的影响，手套箱装设在模块大板上，系统各功能模块执行机构也装设于大板上，且均在手套箱的环境中；大板以下为机架部分，作为控制系统电柜；形成上下分层设计，手套箱与控制柜的线管通过穿板航插和穿板管接头联接，保证手套箱的环境要求。

4、本发明平台拼接的连接密封结构解决了对多段装配拼接时对接较困难，对配合间隙容差小的问题，提高了密封效果，降低泄露率，有利于拼接后的平台平面的平整度调整。

5、本发明通过多个XY平面运动机构、六轴机械手完成电芯在不同功能模块之间的传递，形成具有特定制造环境的完整制造流水线。

附图说明

图1为本发明实施例的软包锂电池试制线的结构示意图；

图2为软包锂电池试制线的另一角度的结构示意图；

图3为软包锂电池试制线移去手套箱的结构示意图；

图4为实施例的叠片装置的结构示意图；

图5为实施例的上料机构的结构示意图；

图6为实施例的CCD平台的结构示意图；

图7为实施例的焊接装置的结构示意图；

图8为实施例的电芯移栽机构的结构示意图；

图9为实施例的裁剪机构的结构示意图；

图10为实施例的上料机械手的结构示意图；

图11为图10区域A的局部放大图；

图12为实施例的极板对接臂的结构示意图；

图13为实施例的热封装置的结构示意图；

图14为实施例的电解液配置系统的结构示意图；

图15为电解液配置系统内部的结构示意图；

图16为实施例部分机架的结构示意图；

图17为机架拼接时的连接密封结构的结构示意图；

图18为机架拼接时的连接密封结构移去密封压板的结构示意图。

其中：1、手套箱；101-a、物料过渡舱；101-b、真空净化过渡舱；2、叠片装置；201、极耳上料机构；2011、料仓；2012、气吹板；2013、毛刷；2014、除尘罩；202、CCD平台；2021、极片CCD平台；2022、第一动力件；2023、超声传感器；2024、视觉相机；2025、背光板；203、电芯叠片台；204、隔膜放卷机；205、贴胶平台；206、第一六轴机械手；3、焊接装置；301、电芯移栽机构；3011、第一Y轴直线模组；3012、第一X轴直线模组；3013、夹爪；302、预焊机构；303、裁剪机构；3031、上刀片；3032、下刀片；3033、上压块；3034、下压块；304、终焊机构；305、上料机械手；3051、第二X轴直线模组；3052、第二Y轴直线模组；3053、浮动板；3054、中空行腔；3055、气嘴；306、极板对接臂；3061、直线导轨；3062、对接杆；3063、第二动力件；3064、凸台；3065、吸附孔；4、热封装置；401、第二六轴机械手；402、整形机构；403、贴胶机构；404、铝塑膜上料机构；405、CCD纠正机构；5、注液-化成装置；501、添加剂罐；502、基液罐；503、清洗罐；504、电磁阀；505、第一计量泵；506、中转接头固定板；507、集液模块；508、第二计量泵；509、第三计量泵连接；6、连接密封结构；601、第一连接大板；602、平面部；603、倒角；604、密封槽；605、第二连接大板；606、密封压板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

一种手套箱1环境下的软包锂电池试制线，其包括：机架和手套箱1，机架上设有叠片装置2、焊接装置3、热封装置4、注液-化成装置5，其中，热封装置4和注液-化成装置5之间通过真空净化过渡舱101-b连接，真空净化过渡舱101-b为实现锂电锂化模块与装配模块及装配模块与注液模块之间的连接，过渡舱具有真空净化功能，阻止腐蚀气体传递，叠片装置2前还设有物料过渡舱101-a。叠片装置2用于将电池极片进行叠片隔膜制造电芯；焊接装置3用于将极耳焊接在电芯上并裁切；热封装置4用于对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封；注液-化成装置5用于在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活。手套箱1密封罩设在机架上以将叠片装置2、焊接装置3、热封装置4、注液-化成装置5与外界隔离，手套箱1内充入惰性气体。

叠片装置2、焊接装置3、热封装置4独立设置在对应的工作台上，叠片装置2、焊接装置3、热封装置4的工作台通过连接密封结构6依次连接形成机架，注液-化成装置5独立设置。同时考虑到整体模块有充惰性气体作业要求，为防止惰性气体对电气设备可靠性的影响，机架通过连接大板形成有上下分层结构，叠片装置2、焊接装置3、热封装置4和注液-化成装置5的机械部件设置在上层结构，叠片装置2、焊接装置3、热封装置4和注液-化成装置5的电气部件设置在下层结构。叠片装置2、焊接装置3、热封装置4和注液-化成装置5的的气路管路以及电气部件的线路均采用航空航天密封标准的陶瓷烧结的航空穿板接头穿过连接大板与机械部件连接，在航空穿板接头与连接大板的连接处密封填充有高渗透性的环氧树脂胶，杜绝微小缝隙，从而保证管、线穿板时实现零泄露。

进一步地，以叠片台和焊接台为例阐明本发明各模块的拼接方式，叠片台上安装有第一连接大板601，焊接台上安装有第二连接大板605，第一连接大板601和第二连接大板605的一边通过本连接密封结构6进行连接。其中，第一连接大板601和第二连接大板605上均具有平面部602以及向平面部602倾斜的倒角603，同时平面部602上具有第一连接孔且平面部602上开设有沿长度方向延伸的密封槽604，密封槽604上密封填充有密封条，如三元乙丙橡胶，优选地，密封槽604为方形槽，连接孔为螺纹孔。密封压板606上设有用于与第一连接孔配合连接的第二连接孔，其与第一连接大板601以及第二连接大板605通过加有密封垫片的螺钉或螺栓连接在平面部602上。两平台进行装配拼接时，第一连接大板601和第二连接大板605的一边拼接，密封压板606上开有螺纹孔与第一连接大板601以及第二连接大板605通过带有密封垫片的螺钉或螺栓进行连接，且在第一连接大板601以及第二连接大板605上的方形槽中放入方形密封条，达到第一道密封效果的作用。即使安装时两平台对接出现间隙，如第一连接大板601与第二连接大板605之间可有一段一定范围长度的缝隙以及在安装平面上两块大板允许有一定范围内的高度差，密封压板606与第一连接大板601及第二连接大板605的倒角603形成了两个楔形口，当密封压板606与第一连接大板601及第二连接大板605通过加有垫片的螺钉固定连接完成以后，在楔形口处再添加密封胶，以此来弥补第一连接大板601与第二连接大板605因安装高度带来的缝隙，即可允许一定范围内的安装高度差，达到第二道密封效果的作用。

本发明的手套箱1根据单元模块进行划分成4节，分别对接叠片装置2、焊接装置3、热封装置4、注液-化成装置5，由于注液-化成装置5中的注液模块有腐蚀性气体，所以注液模块为独立手套箱1，其他另外3节手套箱1采用组合拼接的方式形成了空间连贯、外形统一的箱体结构，方便了电池在各个工位流通，且大幅缩减了生产线长度，同时，整个生产线中间段仅使用了一个过渡舱，实现了锂电锂化模块与装配模块及装配模块与注液模块之间的连接，且该过渡舱具有真空净化功能，可阻止腐蚀气体传递。

进一步地，本实施例中提供一种叠片装置2的具体实现形式，叠片装置2包括极耳上料机构201、CCD平台202、电芯叠片台203、隔膜放卷机204、贴胶平台205和第一六轴机械手206。其中，料仓2011的外侧设有若干出风口朝向料仓2011的气吹板2012，气吹板2012上设有若干毛刷2013，用于防止重片，料仓2011的外侧还设有除尘罩2014，同时一边的除尘罩2014的抽风口朝向料仓2011抽气，可将电池极片表面的粉末抽走，保证电池极片和料仓2011清洁。CCD平台202包括极片CCD平台2021、第一动力件2022、超声传感器2023和视觉相机2024，极片CCD平台2021通过龙门架固定在机架上，极片CCD平台2021具有左右两个电池极片卡位，且左右均可为正极电池极片卡位或负极电池极片卡位，电池极片卡位用于放置待检测的电池极片，每一电池极片卡位的下方对应设置有背光板2025，电池极片卡位具有能让背光板2025发出的光线穿过的通光孔，利用平台下方装设的背光板2025照明，提高视觉相机2024对极片边界的识别度，超声传感器2023用于检测电池极片是否重片，并通过信号反馈来判断是否需要剔除，视觉相机2024用于识别电池极片的边界以确保定位精度，第一动力件2022用于调整极片CCD平台2021的位置以便超声传感器2023和视觉相机2024更好地检测和识别。第一六轴机械手206根据超声传感器2023和视觉相机2024的反馈信号剔除重片的电池极片以及抓取电池极片到电芯叠片台203，电芯叠片台203和隔膜放卷机204配合用于实现隔膜Z型层叠操作形成极片隔膜组，贴胶平台205用于将极片隔膜组贴胶形成电芯。

进一步地，本实施例中提供焊接装置3的具体实现形式，焊接装置3包括预焊机构302、裁剪机构303、终焊机构304、极耳上料机构201和电芯移栽机构301，其中，预焊机构302用于将极耳与电芯进行第一次焊接；裁剪机构303具有上刀片3031、下刀片3032、上压块3033和下压块3034，上压块3033和下压块3034上下相对设置且上压块3033和下压块3034的任一或同时相向运动以夹持电芯，上刀片3031和下刀片3032上下相对错开设置，上刀片3031和下刀片3032的任一或同时相向运动以裁剪电芯；终焊机构304用于将经过裁剪的电芯进行第二次焊接；极耳上料机构201用于夹持极耳并递送到预焊机构302；电芯移栽机构301包括呈直角布置的第一Y轴直线模组3011和第一X轴直线模组3012，第一Y轴直线模组3011滑动安装在第一X轴直线模组3012上且第一Y轴直线模组3011上滑动安装有夹爪3013，夹爪3013夹持电芯在预焊机构302、裁剪机构303和终焊机构304之间传递。

极耳上料机构201包括上料机械手305和极板对接臂306，上料机械手305包括呈直角布置的第二Y轴直线模组3052和第二X轴直线模组3051，第二Y轴直线模组3052滑动安装在第二X轴直线模组3051上且第二Y轴直线模组3052上滑动安装有能上下运动的浮动板3053，浮动板3053具有中空行腔3054，中空行腔3054与极耳的外形相适配且中空行腔3054内安装有气嘴3055；极板对接臂306包括直线导轨3061以及滑动安装在直线导轨3061上的对接杆3062，对接杆3062与直线导轨3061的滑块之间安装有能上下运动的第二动力件3063，对接杆3062的自由端一侧具有外形与中空行腔3054相适配的凸台3064，凸台3064上具有吸附孔3065，极板对接臂306与上料机械手305完成极耳的传递。

进一步地，本实施例中提供热封装置4的具体实现形式，热封装置4包括整形机构402，第二六轴机械手401、贴胶机构403、铝塑膜上料机构404、CCD纠正机构405，整形机构402用于对电芯的极耳进行整形，贴胶机构403用于对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶；在CCD视觉机构定位下，铝塑膜上料机构404用于对贴胶后的电芯进行塑膜，第二六轴机械手401用于吸取电芯在整形机构402和贴胶机构403之间传递并配合铝塑膜上料机构404对贴胶后的电芯进行塑膜。

进一步地，本实施例中提供注液-化成装置5的具体实现形式，注液-化成装置5包括电解液配置系统和化成机构，电解液配置系统包括添加剂罐501、基液罐502以及清洗罐503，添加剂罐501、基液罐502以及清洗罐503的出料口均安装有对应的电磁阀504，添加剂罐501的出料口与第一计量泵505连接，第一计量泵505与中转接头固定板506上的中转接头连接，中转接头的另一端与集液模块507连接，基液罐502的出料口与第三计量泵连接509，第三计量泵与集液模块507连接，清洗罐503的出料口与集液模块507连接，集液模块507与第二计量泵508连接。

各个装置之间的工作协作过程为：极片从物料过渡舱101-a进入叠片装置2中，并存放在料仓2011中，然后利用第一六轴机械手206抓取极片进入叠片作业，随后通过移栽机构将堆叠好的极片传递至焊接装置3中的预焊机构302中进行预焊、裁切机构中进行裁切及终焊机构304中进行终焊，焊接完成后再通过移栽机构将电芯传递至热封装置4的整形机构402上对极耳进行整形，整形完成后利用第二六轴机械手401将电芯送至贴胶机构403对极耳进行贴胶；同时通过第二六轴机械手401的吸盘进行铝塑膜上料，完成电芯热封工序；再利用第二六轴机械手401将电芯送至真空净化过渡舱101-b中，使电芯传递至注液-化成装置5。

一种软包锂电池生产工艺，其包括以下过程：

电池极片被第一六轴机械手从料仓上传递到CCD平台进行重片检测，检测后的电池极片被传递到电芯叠片台进行叠片作业，经隔膜放卷机作业后形成极片隔膜组后传递到贴胶平台，经贴胶平台自动贴胶形成电芯。

电芯经电芯移栽机构传递进入预焊机构，此时上料机械手吸取极耳经极板对接臂传递，在预焊机构完成极耳与电芯进行第一次焊接，第一次焊接后的电芯传递到裁剪机构进行极耳裁剪，经过裁剪的电芯在终焊机构进行第二次焊接。

第二六轴机械手从电芯移栽机构吸取经过第二次焊接的电芯到整形机构，整形机构对电芯的极耳进行整形后传递到贴胶机构，贴胶机构对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶，并在CCD视觉机构定位下，第二六轴机械手配合铝塑膜上料机构对贴胶后的电芯进行塑膜。

塑膜后的电芯经真空净化过渡舱进入注液-化成装置，电解液配置系统根据HMI输入配方或接收中控计算机给定的配方进行电解液配置，注液完成后进入到化成机构，在化成机构内完成电芯不良品剔除、良品电芯的热压、冷压、裁剪以及封装。

工艺具体过程为：叠片装置完成电池极片的叠片后，通过电动直线模组、气动摆台、气动夹爪组成的多轴直线移栽机构，将叠片后的极片隔膜组传送到贴胶平台进行自动贴胶。贴胶完成后，完成电芯制造第一阶段，再通过电芯移栽机构，夹取传送到焊接装置进行电极焊接，电极上料使用伺服多轴模组组成的上料机械手进行精准上料，电芯经过超声波预焊、裁切、终焊过程。终焊完成后，通过第二六轴机械手在电芯移栽机构上取电芯，传送至整形机构对极耳进行整形，整形完成后，通过第二六轴机械手传送至贴胶机构进行极耳贴胶。同时通过第二六轴机械手的吸盘进行铝塑膜的上料，铝塑膜上料通过CCD视觉机构进行定位。热封后进入电解液配置系统，电解液配置系统根据HMI输入配方，或接收中控计算机给定的配方进行电解液现场配置，通过实时数据采集实现试验线设备运行信息和制造产品过程数据全流程可追溯。注液完成后通过真空过渡舱传递到化成机构。化成机构的移栽天车对NG品进行剔除，对合格品进行喷码放置在静置缓存区等待化成。静置完成后天车将电池移至热压化成机构，完成热压化成，在移至冷压成型夹具对电池进行整形，完成后进行二封和切带，放置到成品区，完成软包电池全自动制造。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，包括：

机架，所述机架上设有叠片装置、焊接装置、热封装置、注液-化成装置，热封装置和注液-化成装置之间通过真空净化过渡舱连接；其中，所述叠片装置用于将电池极片进行叠片隔膜制造电芯；所述焊接装置用于将极耳焊接在电芯上并裁切；所述热封装置用于对电芯上的极耳进行整形并对完成整形后的电芯进行贴胶和铝塑膜热封；所述注液-化成装置用于在电芯内注入电解液以及对注液封装后的电芯进行充放电激活；

手套箱，其密封罩设在机架上以将叠片装置、焊接装置、热封装置、注液-化成装置与外界隔离，手套箱内充入惰性气体。

2.根据权利要求1所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，叠片装置、焊接装置、热封装置独立设置在对应的工作台上，叠片装置、焊接装置、热封装置的工作台通过连接密封结构依次连接形成所述机架，注液-化成装置独立设置；所述机架通过连接大板形成有上下分层结构，叠片装置、焊接装置、热封装置和注液-化成装置的机械部件设置在上层结构，叠片装置、焊接装置、热封装置和注液-化成装置的电气部件设置在下层结构。

3.根据权利要求2所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，叠片装置、焊接装置、热封装置和注液-化成装置的的气路管路以及电气部件的线路均采用航空穿板接头穿过连接大板与所述机械部件连接，在所述航空穿板接头与所述连接大板的连接处密封填充有环氧树脂胶。

4.根据权利要求2所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，所述连接密封结构包括：

至少两所述连接大板，两所述连接大板至少一边连接，两所述连接大板的连接边上均具有平面部以及向平面部倾斜的倒角，平面部上具有第一连接孔且平面部上开设有沿长度方向延伸的密封槽，密封槽上密封填充有密封条；

密封压板，其上设有用于与第一连接孔配合连接的第二连接孔，所述密封压板配合安装在两所述连接大板的平面部上并将密封条压在密封槽内。

5.根据权利要求1所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，所述叠片装置包括极耳上料机构、CCD平台、电芯叠片台、隔膜放卷机、贴胶平台和第一六轴机械手，

所述上料机构包括若干料仓、所述料仓的外侧设有若干出风口朝向料仓的气吹板，气吹板上设有若干毛刷，所述料仓的外侧还设有除尘罩，所述除尘罩的抽风口朝向料仓；

所述CCD平台包括极片CCD平台、第一动力件、超声传感器和视觉相机，所述极片CCD平台具有若干电池极片卡位，每一电池极片卡位的下方对应设置有背光板，电池极片卡位具有能让所述背光板发出的光线穿过的通光孔，所述超声传感器用于检测电池极片是否重片，所述视觉相机用于识别电池极片的边界以确保定位精度，所述第一动力件用于调整所述极片CCD平台的位置以便所述超声传感器和所述视觉相机更好地检测和识别；

所述第一六轴机械手根据所述超声传感器和所述视觉相机的反馈信号剔除重片的电池极片以及抓取电池极片到所述电芯叠片台；

所述电芯叠片台和所述隔膜放卷机配合用于实现隔膜Z型层叠操作形成极片隔膜组；

所述贴胶平台用于将极片隔膜组贴胶形成电芯。

6.根据权利要求1所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，所述焊接装置包括预焊机构、裁剪机构、终焊机构、极耳上料机构和电芯移栽机构，

所述预焊机构用于将极耳与电芯进行第一次焊接；

所述裁剪机构具有上刀片、下刀片、上压块和下压块，所述上压块和所述下压块上下相对设置且所述上压块和所述下压块的任一或同时相向运动以夹持所述电芯，所述上刀片和所述下刀片上下相对错开设置，所述上刀片和所述下刀片的任一或同时相向运动以裁剪所述电芯；

所述终焊机构用于将经过裁剪的电芯进行第二次焊接；

所述极耳上料机构用于夹持极耳并递送到所述预焊机构；

所述电芯移栽机构包括呈直角布置的第一Y轴直线模组和第一X轴直线模组，第一Y轴直线模组滑动安装在第一X轴直线模组上且第一Y轴直线模组上滑动安装有夹爪，所述夹爪夹持电芯在所述预焊机构、所述裁剪机构和所述终焊机构之间传递。

7.根据权利要求6所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，

所述极耳上料机构包括上料机械手和极板对接臂，

所述上料机械手包括呈直角布置的第二Y轴直线模组和第二X轴直线模组，第二Y轴直线模组滑动安装在第二X轴直线模组上且第二Y轴直线模组上滑动安装有能上下运动的浮动板，浮动板具有中空行腔，所述中空行腔与所述极耳的外形相适配且所述中空行腔内安装有气嘴；

所述极板对接臂包括直线导轨以及滑动安装在所述直线导轨上的对接杆，所述对接杆与所述直线导轨的滑块之间安装有能上下运动的第二动力件，所述对接杆的自由端一侧具有外形与所述中空行腔相适配的凸台，所述凸台上具有吸附孔，所述极板对接臂与所述上料机械手完成极耳的传递。

8.根据权利要求1所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，热封装置包括整形机构，第二六轴机械手、贴胶机构、铝塑膜上料机构、CCD纠正机构，

所述整形机构用于对电芯的极耳进行整形，

所述贴胶机构用于对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶；

在所述CCD视觉机构定位下，所述铝塑膜上料机构用于对贴胶后的电芯进行塑膜，

所述第二六轴机械手用于吸取电芯在所述整形机构和所述贴胶机构之间传递并配合所述铝塑膜上料机构对贴胶后的电芯进行塑膜。

9.根据权利要求1所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线，其特征在于，所述注液-化成装置包括电解液配置系统和化成机构，所述电解液配置系统包括添加剂罐、基液罐以及清洗罐，所述添加剂罐、所述基液罐以及所述清洗罐的出料口均安装有对应的电磁阀，所述添加剂罐的出料口与第一计量泵连接，第一计量泵与中转接头固定板上的中转接头连接，中转接头的另一端与所述集液模块连接，所述基液罐的出料口与第三计量泵连接，第三计量泵与所述集液模块连接，所述清洗罐的出料口与所述集液模块连接，集液模块与第二计量泵连接。

10.一种利用如权利要求1至9任一所述的手套箱环境下的软包锂电池试制线进行的软包锂电池生产工艺，其特征在于，包括以下过程：

电池极片被第一六轴机械手从料仓上传递到CCD平台进行重片检测，检测后的电池极片被传递到电芯叠片台进行叠片作业，经隔膜放卷机作业后形成极片隔膜组后传递到贴胶平台，经贴胶平台自动贴胶形成电芯；

电芯经电芯移栽机构传递进入预焊机构，此时上料机械手吸取极耳经极板对接臂传递，在预焊机构完成极耳与电芯进行第一次焊接，第一次焊接后的电芯传递到裁剪机构进行极耳裁剪，经过裁剪的电芯在终焊机构进行第二次焊接；

第二六轴机械手从电芯移栽机构吸取经过第二次焊接的电芯到整形机构，整形机构对电芯的极耳进行整形后传递到贴胶机构，贴胶机构对整形后的电芯的极耳进行极耳贴胶，并在CCD视觉机构定位下，第二六轴机械手配合铝塑膜上料机构对贴胶后的电芯进行塑膜；

塑膜后的电芯经真空净化过渡舱进入注液-化成装置，电解液配置系统根据HMI输入配方或接收中控计算机给定的配方进行电解液配置，注液完成后进入到化成机构，在化成机构内完成电芯不良品剔除、良品电芯的热压、冷压、裁剪以及封装。

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