CN112164819B - 电芯端面热成型模具 - Google Patents

Abstract

电芯端面热成型模具，包括：相对设置且可相对移动的第一端面成型模具和第二端面成型模具，从而压在位于两者间的电芯端面上或松开电芯；所述第一端面成型模具包括第一端面成型工装，所述第一端面成型工装内设置有第一发热元件，所述第一端面成型工装的前端部设置有定位针收纳孔；所述第二端面成型模具包括第二端面成型工装，所述第二端面成型工装内设置有第二发热元件，所述第二端面成型工装的前端部设置有定位针，所述定位针突出于第二端面成型工装的前端面，并可伸入至所述定位针收纳孔中；所述第一端面成型工装和/或所述第二端面成型工装上设置有极耳避让位。本发明可以对电芯端面进行热成型处理，有利于减小电芯整体高度，方便电芯的组装。

Description

电芯端面热成型模具

技术领域

本发明属于锂电池制造技术领域，具体涉及一种用于圆柱形纽扣式电芯的端面热成型模具。

背景技术

纽扣式电池(button cell)是外形像纽扣的电池，此类电池一般来说厚度较薄，而直径相对厚度要大。钮扣式电池的出现满足了电子信息产品及消费类电子产品对电池在轻、薄、小等方面的要求，市场潜力巨大。

现有的钮扣式电池制备工艺中，在电芯卷绕头下料工位之后会对卷绕完成的电芯进行热成型，但一般仅由热成型装置对电芯的中心孔进行热成型，没有对电芯端面进行热成型。如果能对电芯端面进行热成型处理，不仅有利于减小电芯整体高度，也方便电芯的组装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以对钮扣式电芯的端面进行热成型处理的电芯端面热成型模具。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

电芯端面热成型模具，包括：相对设置的第一端面成型模具和第二端面成型模具，所述第一端面成型模具和所述第二端面成型模具可相对移动，从而压在位于两者间的电芯端面上或松开电芯；所述第一端面成型模具包括第一端面成型工装，所述第一端面成型工装内设置有第一发热元件，所述第一端面成型工装的前端部设置有定位针收纳孔；所述第二端面成型模具包括第二端面成型工装，所述第二端面成型工装内设置有第二发热元件，所述第二端面成型工装的前端部设置有定位针，所述定位针突出于第二端面成型工装的前端面，并可伸入至所述定位针收纳孔中；所述第一端面成型工装和/或所述第二端面成型工装上设置有极耳避让位。

进一步的，所述定位针收纳孔从所述第一端面成型工装的前端面沿所述第一端面成型工装的轴向从前向后延伸，所述定位针收纳孔的轴线和所述第一端面成型工装的轴线重合；所述定位针沿所述第二端面成型工装的轴向突出于第二端面成型工装的前端面。

进一步的，所述极耳避让位包括卷外极耳避让槽和/或卷内极耳避让槽。

更具体的，所述卷外极耳避让槽设置于所述第一端面成型工装前端部的外周壁上，并从所述第一端面成型工装的前端面沿与所述第一端面成型工装轴向相平行的方向从前向后延伸；和/或所述卷外极耳避让槽设置于所述第二端面成型工装前端部的外周壁上，并从所述第二端面成型工装的前端面沿与所述第二端面成型工装轴向相平行的方向从前向后延伸。

更具体的，所述卷内极耳避让槽设置于所述第一端面成型工装前端部内，所述卷内极耳避让槽从所述第一端面成型工装的前端面沿与所述第一端面成型工装轴向相平行的方向从前向后延伸；和/或所述卷内极耳避让槽设置于所述第二端面成型工装前端部内，所述卷内极耳避让槽从所述第二端面成型工装的前端面沿与所述第二端面成型工装轴向相平行的方向从前向后延伸。

进一步的，所述卷内极耳避让槽为环形槽，所述环形槽的轴线和所述第一端面成型工装的轴线或所述第二端面成型工装的轴线重合。

进一步的，所述第一端面成型工装和/或所述第二端面成型工装为圆柱形。

进一步的，还包括第一模具滑座、第二模具滑座、驱动所述第一模具滑座移动的第一滑座驱动单元以及驱动所述第二模具滑座移动的第二滑座驱动单元；所述第一端面成型模具设置于所述第一模具滑座上，所述第二端面成型模具设置于所述第二模具滑座上，所述第一模具滑座和所述第二模具滑座可相对移动，从而使所述第一端面成型模具和所述第二端面成型模具相互靠近或相分离。

由以上技术方案可知，本发明的电芯端面热成型模具可以对纽扣式电芯的两端面进行热成型处理，端面成型模具上设置有极耳避让位，极耳可容纳至极耳避让位中，不会影响对电芯端面进行成型处理。通过对电芯端面进行热成型处理，不仅有利于减小电芯整体高度，也方便电芯的组装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的分解结构示意图；

图3为本发明实施例另一角度的分解结构示意图；

图4a和图4b分别为两种电芯的结构示意图；

图5为本发明实施例应用于端面成型装置时的一种示意图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。

本发明的电芯端面热成型模具用于对卷绕好的电芯进行端面热成型处理，如图1、图2和图3所示，本实施例的电芯端面成型组件包括第一端面成型模具1和第二端面成型模具2。第一端面成型模具1和第二端面成型模具2相对设置，且两者间可发生相对移动，从而相互靠近或相互远离，当第一端面成型模具1和第二端面成型模具2相互靠近时，可压在位于两者间的电芯端面上，对电芯的端面进行热成型处理。

第一端面成型模具1包括第一端面成型工装1a以及第一发热元件1b，第一发热元件1b可为发热管等常规的发热元件，发热元件的温度可调节。本实施例的第一端面成型工装1a大体呈圆柱形，第一端面成型工装1a内设置有用于容纳第一发热元件1b的内腔(未标号)，第一发热元件1b设置于第一端面成型工装1a内。在第一端面成型工装1a的前端部(与第二端面成型模具2相对的端部)的中心设置有一定位针收纳孔1c，定位针收纳孔1c沿第一端面成型工装1a的轴向从前向后延伸，定位针收纳孔1c同时也可以作为卷内中心极耳避让孔。在第一端面成型工装1a前端部的外周壁上设置有卷外极耳避让槽1d，卷外极耳避让槽1d沿和第一端面成型工装1a轴向相平行的方向从前向后延伸。

第二端面成型模具2包括第二端面成型工装2a、第二发热元件2b以及定位针2c。第二端面成型工装2a也是大体呈圆柱形，其内设置有容纳第二发热元件2b的内腔，第二发热元件2b也可以为发热管。定位针2c设置于第二端面成型工装2a的前端部，其和第二端面成型工装2a同轴设置，定位针2c沿其轴向突出于第二端面成型工装2a的前端部。在热成型处理时，定位针2c可穿过电芯10中心的通孔，伸入至第一端面成型工装1a的定位针收纳孔1c中，实现对电芯10的定位。本实施例在第二端面成型工装2a上设置有卷内极耳避让槽2d，卷内极耳避让槽2d为设置于第二端面成型工装2a内的环形槽，卷内极耳避让槽2d从第二端面成型工装2a的前端面沿平行于其轴向的方向向内延伸，卷内极耳避让槽2d的尺寸及位置，如其宽度、深度、与第二端面成型工装中心间的距离可根据电芯的直径大小、电芯卷内极耳的位置、极耳的尺寸相应设置。将卷内极耳避让槽设置成环形槽，对极耳的定位要求比较低，只要极耳位置在环形区域内都不影响端面热成型处理，但卷内极耳避让槽也可以是从端面成型工装的前端面从前向后延伸的盲孔，盲孔位置与极耳位置相对应，这样可以尽可能多地对除极耳外的位置进行热成形处理，当采用此类避让位结构时，需对电芯极耳位置进行较准确的定位，从而在热成型时，极耳可以准确收纳至避让位中。

电芯的结构不同时，电芯上的极耳的数量及位置也可能存在一定的差异，图4a和图4b为两种不同结构的电芯，图4a的电芯具有3个极耳：一个卷外极耳10a、一个卷内极耳10b和一个中心卷内极耳10c。图4b的电芯具有2个极耳：一个卷外极耳10a和一个卷内极耳10b，没有中心卷内极耳。因此，成型工装上的极耳避让位，如卷内极耳避让槽、卷外极耳避让槽等，可根据电池上的极耳结构相应设置在第一端面成型工装和/或第二端面成型工装上，极耳避让位的位置、形状可根据电芯的直径大小、电芯极耳的位置相应设置。

图5为本发明端面成型模具的一种应用结构示意图，第一端面成型模具1设置于第一模具滑座3上，第一模具滑座3可移动地设置于一组件安装板6上。第二端面成型模具2设置于第二模具滑座4上，第二模具滑座4可移动地设置于组件安装板6上。第一模具滑座3和第二模具滑座4在第一滑座驱动单元5和第二滑座驱动单元(未图示)的驱动下可沿组件安装板6上的导轨6a移动，从而带动第一端面成型模具1和第二端面成型模具2产生相对运动。本实施例采用伺服电机作为第一滑座驱动单元5和第二滑座驱动单元，下面以第一滑座驱动单元5为例对第一滑座驱动单元5与第一模具滑座3之间的连接关系及动作过程进行说明，第二滑座驱动单元与第二模具滑座的连接结构相同。

第一滑座驱动单元5设置于组件安装板6上，本实施例采用丝杆作为传动部件，连接第一滑座驱动单元5和第一模具滑座3，伺服电机(第一滑座驱动单元5)的输出轴可直接或间接与丝杆(未图示)相连，本实施例通过一对同步轮及皮带连接伺服电机的输出轴和丝杆，在伺服电机的输出轴上设置一同步轮，在丝杆的端部设置另一同步轮，皮带绕过两个同步轮，当伺服电机启动时，可通过同步轮和皮带带动丝杆转动。丝杆上的丝杆螺母(未图示)与一连接板8相连，连接板8与第一模具滑座3相连，从而第一模具滑座3(第一端面成型模具1)可在第一滑座驱动单元5的带动下沿导轨6a移动。在其他的实施例中，第一滑座驱动单元也可以采用气缸等常规的驱动器件，在采用伺服电机作为驱动器件时，也可以采用链条、齿条、皮带等常规的机械传动结构进行传动。本实施例采用伺服电机+丝杆的组合结构驱动第一、第二端面成型模具，不仅可以兼容不同高度的电芯产品端面热成形；而且可以通过设定伺服电机的扭矩模式，对电芯热成形的压力进行精确控制，避免电芯受力过大导致压扁或受力过小成型效果不好。

第一端面成型模具1和第二端面成型模具2对位于两者间的电芯端面进行加热加压热成型时，位于第一端面成型模具1和第二端面成型模具2之间的成型夹取机械手7将电池载具上的电芯夹起，移动至第一端面成型模具1和第二端面成型模具2之间，第一端面成型模具1和第二端面成型模具2相向移动，第二端面成型模具2的定位针2c穿过电芯中心的通孔，并伸入至第一端面成型模具1的定位针收纳孔1c中(前道工序已对电芯完成中心烫孔)，对电芯进行定位，第一端面成型模具1和第二端面成型模具2相互靠近并压紧在电芯的两端面上，第一端面成型模具1和第二端面成型模具2对电芯端面施加一定压力并保持一段时间，对电芯进行端面成形处理；电芯端面成型完成后，成型夹取机械手3将电芯放回下料输送线的电芯载具上，所有部件复位，重复以上步骤对其他电芯进行端面成型处理。

当然，本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，例如，环形的卷内极耳避让槽可采用机加工的方式在端面成型工装的前端部加工出环形的槽，也可以采用套件的结构，端面成型工装的前端部内具有一内腔，在该内腔内放置一外径小于该内腔直径的柱形结构，柱形结构的外壁和内腔的内壁之间即形成环形的卷内极耳避让槽；此外，端面成型工装的形状除了可以是圆柱形外，也可以根据电芯形状或生产需求相应变化；此外，前述实施例中，电芯上的通孔位于电芯的轴心，定位针和定位针收纳孔也对应和成型工装同轴设置，当电芯上的通孔位置变化时，定位针及定位针收纳孔的位置也可以相应变化，不一定只是和成型工装同轴设置；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本发明所述的范围之内。

Claims (6)

1.电芯端面热成型模具，其特征在于，包括：

相对设置的第一端面成型模具和第二端面成型模具，所述第一端面成型模具和所述第二端面成型模具可相对移动，从而压在位于两者间的电芯端面上或松开电芯；

所述第一端面成型模具包括第一端面成型工装，所述第一端面成型工装内设置有第一发热元件，所述第一端面成型工装的前端部设置有定位针收纳孔；

所述第二端面成型模具包括第二端面成型工装，所述第二端面成型工装内设置有第二发热元件，所述第二端面成型工装的前端部设置有定位针，所述定位针突出于第二端面成型工装的前端面，并可伸入至所述定位针收纳孔中；

所述第一端面成型工装和/或所述第二端面成型工装上设置有极耳避让位，所述极耳避让位包括卷外极耳避让槽；

所述卷外极耳避让槽设置于所述第一端面成型工装前端部的外周壁上，并从所述第一端面成型工装的前端面沿与所述第一端面成型工装轴向相平行的方向从前向后延伸；

和/或所述卷外极耳避让槽设置于所述第二端面成型工装前端部的外周壁上，并从所述第二端面成型工装的前端面沿与所述第二端面成型工装轴向相平行的方向从前向后延伸。

2.如权利要求1所述的电芯端面热成型模具，其特征在于：所述定位针收纳孔从所述第一端面成型工装的前端面沿所述第一端面成型工装的轴向从前向后延伸，所述定位针收纳孔的轴线和所述第一端面成型工装的轴线重合；所述定位针沿所述第二端面成型工装的轴向突出于第二端面成型工装的前端面。

3.如权利要求1所述的电芯端面热成型模具，其特征在于：所述极耳避让位包括卷内极耳避让槽；

所述卷内极耳避让槽设置于所述第一端面成型工装前端部内，所述卷内极耳避让槽从所述第一端面成型工装的前端面沿与所述第一端面成型工装轴向相平行的方向从前向后延伸；

和/或所述卷内极耳避让槽设置于所述第二端面成型工装前端部内，所述卷内极耳避让槽从所述第二端面成型工装的前端面沿与所述第二端面成型工装轴向相平行的方向从前向后延伸。

4.如权利要求3所述的电芯端面热成型模具，其特征在于：所述卷内极耳避让槽为环形槽，所述环形槽的轴线和所述第一端面成型工装的轴线或所述第二端面成型工装的轴线重合。

5.如权利要求1所述的电芯端面热成型模具，其特征在于：所述第一端面成型工装和/或所述第二端面成型工装为圆柱形。

6.如权利要求1所述的电芯端面热成型模具，其特征在于：还包括第一模具滑座、第二模具滑座、驱动所述第一模具滑座移动的第一滑座驱动单元以及驱动所述第二模具滑座移动的第二滑座驱动单元；

所述第一端面成型模具设置于所述第一模具滑座上，所述第二端面成型模具设置于所述第二模具滑座上，所述第一模具滑座和所述第二模具滑座可相对移动，从而使所述第一端面成型模具和所述第二端面成型模具相互靠近或相分离。

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