CN112164827A - 一种软包电池化成装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明在电池化成分容领域，为改善负压化成时软包电池容易发生变形的情况，提出一种软包电池化成装置，其特征在于，包括：底座；负压系统，设置在底座上，用于为电池抽负压；夹取系统，设置在底座上，用于在电池化成时夹取电池；供电系统，设置在底座上，用于为电池供电；应用本发明的软包电池化成装置，能够有效改善改善负压化成时软包电池容易发生变形的情况；本发明还提供一种软包电池化成方法。

Description

一种软包电池化成装置及方法
技术领域
本发明涉及电池化成分容领域，特别涉及一种软包电池化成装置及方法。
背景技术
在目前的锂电池生产过程当中，为了使负极碳材料表面形成均匀的SEI膜，需要对生产出来的电池进行多次不同参数充放电循环，这个过程称为化成；现有的电池生产过程当中，化成一般是采用多个电流探针组件，抵接电池托盘中放置的多个电池极耳，为电池供电。
在软包电池的生产过程当中，为了避免生产出来的软包电池发生胀气问题，需要在化成之后排出软包电池当中的气体，然后再进行封口，由于软包电池外壳较软，在经过化成抽气之后容易发生变形，导致电池卡在托盘当中难于取出。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种软包电池化成装置，能够改善负压化成时软包电池容易发生变形的情况。
本发明一方面的软包电池化成装置，包括：底座；负压系统，设置在底座上，用于为电池抽负压；夹取系统，设置在底座上，用于在电池化成时夹取电池；供电系统，设置在底座上，用于为电池供电。
进一步地，负压系统包括设置在底座上的升降气缸以及在升降气缸驱动下升降的负压组件。
进一步地，负压组件包括在升降气缸驱动下升降的吊杆，吊杆上设置有沿前后方向延伸的滑轨，滑轨上滑动配合有多个调整块，每个调整块上均设置有吸嘴和与吸嘴连接的负压杯，每个调整块位于吸嘴一侧的位置均设置有导向滑轮。
进一步地，相邻两个调整块之间连接有缓冲弹簧。
进一步地，夹取系统包括平移支架以及设置在平移支架上的多个夹取装置，底座上设置有平移气缸，平移支架能够在平移气缸的驱动下左右移动。
进一步地，平移支架上设置有沿前后方向延伸的滑轨，多个夹取装置均与滑轨滑动配合，平移支架上设置有剪叉组件，剪叉组件沿前后方向将多个夹取装置串联。
进一步地，平移支架最前端的夹取装置与平移支架固定连接，平移支架最后端的夹取装置连接有定位块。
进一步地，供电系统包括设置在夹取装置上的探针，当夹取装置夹取电池时，探针能够为电池供电。
进一步地，夹取系统包括加热组件，加热组件能够加热电池，夹取系统上方设置有散热组件。
本发明还给出一种软包电池化成方法，运用上述软包电池化成装置，包括如下步骤：控制夹取系统，夹取电池；控制负压系统，抵接电池的注液孔；当电池被夹取以及电池的注液孔被负压系统抵接后，控制供电系统，为电池供电，同时控制负压系统为电池抽负压。
应用本发明的软包电池化成装置，在对软包电池进行化成分容时，可以先控制夹取系统夹持待化成的软包电池，同时控制负压系统先抵接电池注液孔，然后控制供电系统按照预定的供电方案为电池进行供电，同时控制负压系统对电池注液孔抽负压，由于在化成过程当中软包电池受到夹取系统的夹持力的约束，在整个负压化成当中不易发生变形，有效改善了软包电池化成后变形，难以从托盘当中取出的情况。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的软包电池化成装置的轴测图；
图2是本发明实施例中升降气缸和负压组件的轴测图；
图3是图2中Ⅱ处的放大图；
图4是本发明实施例的软包电池化成装置拆除升降气缸和负压组件的轴测图；
图5是本发明实施例的软包电池化成装置拆除升降气缸和负压组件的俯视裁剪图；
图6是本发明实施例的用于软包电池的夹取装置的轴测图；
图7是本发明实施例的用于软包电池的夹取装置的剖视图；
上述附图包含以下附图标记。
标号 名称 标号 名称
100 底座 322 夹合气缸
110 顶升气缸 323 夹合推杆
120 位置感应器 324 夹取装置
210 升降气缸 3241 固定架
220 负压组件 3242 推块
221 吊杆 3243 第一夹爪
222 调整块 3244 第二夹爪
223 导向滑轮 3245 第一导向块
224 吸嘴 3246 第二导向块
225 负压杯 3247 探针
310 平移气缸 325 剪叉组件
326 定位块
321 平移支架 330 散热组件
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，本实施例第一方面的软包电池化成装置，包括：底座100；负压系统，设置在底座100上，用于为电池抽负压；夹取系统，设置在底座100上，用于在电池化成时夹取电池；供电系统，设置在底座100上，用于为电池供电。
应用本实施例的软包电池化成装置，在对软包电池进行化成分容时，可以先控制夹取系统夹持待化成的软包电池，同时控制负压系统先抵接电池注液孔，然后控制供电系统按照预定的供电方案为电池进行供电，同时控制负压系统对电池注液孔抽负压，由于在化成过程当中软包电池受到夹取系统的夹持力的约束，在整个负压化成当中不易发生变形，有效改善了软包电池化成后变形，难以从托盘当中取出的情况。
其中，负压系统可以通过多种方式为电池抽负压，例如通过设置多个吸嘴224，抵接在多个电池的注液孔上，并控制抽气装置对多个吸嘴224进行抽气，或者通过设置多个独立的小型抽真空装置，分别对每个电池进行抽负压。
可以理解，供电系统可以根据需要，采用设置在电池托盘上与电池极耳预先固定的汇流排，为电池供电，也可以通过独立的探针3247组件接近电池，使得探针3247与电池极耳抵接；在化成过程中，供电系统能够按照预先设定好的供电策略，在规定时间内为电池提供规定电压的电，完成电池的化成工作。
其中，夹取系统也可以通过多种方式夹取电池，例如采用统一驱动并错位设置的第一夹爪3243和第二夹爪3244相对运动，同时夹合多个电池，或者采用独立驱动的多个夹爪，分别夹合一个电池等。
如图1所示，负压系统包括设置在底座100上的升降气缸210以及在升降气缸210驱动下升降的负压组件220；在化成时，由升降气缸210或者类似能实现升降功能的电机或者液压缸等结构，驱动负压组件220下降，使得负压组件220能够抵接电池并为电池抽负压；当然，也可以如图1所示，在底座100上设置顶升气缸110，通过顶升气缸110将整个电池托盘顶升，使得负压组件220与电池托盘当中的多个电池抵接。
如图1所示，顶升气缸110设置在底座100的左右两侧，此时可以在两边顶升气缸110中间设置皮带或者运输辊等结构，将电池托盘运输到顶升气缸110上方后，控制顶升气缸110顶升；使得电池托盘接近负压组件220。
具体地，还可以在顶升气缸110上设置位置传感器，通过触点开关或者光电感应器等方式检测电池托盘是否运动到准确的顶升位置。
如图2、图3所示，负压组件220包括在升降气缸210驱动下升降的吊杆221，吊杆221上设置有沿前后方向延伸的滑轨，滑轨上滑动配合有多个调整块222，每个调整块222上均设置有吸嘴224和与吸嘴224连接的负压杯225，每个调整块222位于吸嘴224一侧的位置均设置有导向滑轮223；当负压吸嘴224与电池相互接近时，导向滑轮223能够在电池托盘表面滚动，然后插入电池托盘当中的导向孔，此时导向滑轮223即可带动调整块222相对于吊杆221在前后方向上滑动，极耳改变吸嘴224和负压杯225的位置，使得吸嘴224能够准确抵接到电池的注液孔上。
进一步地，为了防止导向滑轮223偏向滑动，使得相邻两个调整块222相撞造成负压杯225和负压吸嘴224损坏，可以在相邻两个调整块222之间设置缓冲弹簧。
如图3、图4所示，夹取系统包括平移支架321以及设置在平移支架321上的多个夹取装置324，底座100上设置有平移气缸310，平移支架321能够在平移气缸310的驱动下左右移动；此时可以通过顶升装置，将电池托盘顶升到适当位置，然后控制升降气缸210，驱动负压组件220下降，使得吸嘴224抵接电池注液口，然后控制平移气缸310使得平移支架321移动，然后控制夹取装置324夹取电池。
如图1所示，可以在支架左右两侧对称设置两套驱动系统，通过两边的平移气缸310驱动两边的夹取装置324同时向内运动，用以夹合电池托盘当中的电池。
如图5所示，平移支架321上设置有沿前后方向延伸的滑轨，多个夹取装置324均与滑轨滑动配合，平移支架321上设置有剪叉组件325，剪叉组件325沿前后方向将多个夹取装置324串联；此时可以根据电池托盘当中电池的间距，灵活调整夹取装置324的位置；进一步地，每一个夹取装置324均连接在剪叉组件325的节点上，此时剪叉组件325可以保证多个夹取装置324当中相邻两个的间距不变，此时只需调节任意两个夹取装置324之间的间距，即可对所有夹取装置324的位置实现自动调整。
如图5所示，平移支架321最前端的夹取装置324与平移支架321固定连接，平移支架321最后端的夹取装置324连接有定位块326；当平移气缸310控制平移支架321向内运动时，定位块326能够自动插入电池托盘上的定位槽当中，使得定位块326相连的夹取装置324与其相邻的夹取装置324间距发生变化，进而在剪叉组件325的带动下，整列夹取装置324自动改变间距，进而使得夹取装置324能够插入电池托盘当中并夹持电池，实现了夹取装置324位置调整的自动化。
此时，夹取装置324可以采用图6与图7所示的用于软包电池的夹取装置324的结构，也可以采用现有技术当中已有的夹取装置324，例如CN209515880U当中公开的夹取装置324等。
如图6、图7所示的夹取装置324，包括：固定架3241；第一夹爪3243和第二夹爪3244，设置在固定架3241上，第一夹爪3243和第二夹爪3244用于夹合电池；探针3247，设置在第一夹爪3243和第二夹爪3244之间，当第一夹爪3243和第二夹爪3244夹合电池时，探针3247能够抵接电池的极耳。
应用图6、图7的夹取装置324，在使用时，可以控制第一夹爪3243和第二夹爪3244，夹合软包电池，由于探针3247设置在第一夹爪3243和第二夹爪3244之间，当第一夹爪3243和第二夹爪3244夹合时，探针3247在两个夹爪的夹合力的作用下紧贴电池极耳，有效改善了探针3247与电池极耳接触不良的情况，减少了由于接触不良造成的探针3247和极耳之间出现电弧的情况。
其中，固定架3241与平移支架321连接，并能在平移气缸310的驱动下左右移动，探针3247与供电系统电连接，供电系统通过探针3247为每个电池进行供电。
如图7所示，第一夹爪3243和第二夹爪3244均与固定架3241上的固定轴铰接，第一夹爪3243和第二夹爪3244均沿固定轴的左右两个方向延伸，第一夹爪3243和第二夹爪3244位于固定轴右方的部分用于夹取电池；此时第一夹爪3243和第二夹爪3244的中间部分铰接而位于铰接部左右两端的部分均伸出，此时只需要将第一夹爪3243和第二夹爪3244位于铰接部左边的部分压合，即可使得第一夹爪3243和第二夹爪3244的夹合部分张开，而只要将第一夹爪3243和第二夹爪3244位于铰接部左边的部分撑开，即可使得第一夹爪3243和第二夹爪3244的夹合部分夹紧。
为了便于控制第一夹爪3243和第二夹爪3244的夹合，第一夹爪3243和第二夹爪3244左侧设置有推块3242，推块3242能够相对于固定架3241向右运动至插入第一夹爪3243和第二夹爪3244之间，当推块3242插入第一夹爪3243和第二夹爪3244之间时，第二夹爪3244和第二夹爪3244夹合电池；当推块3242向右运动时，推块3242插入第一夹爪3243和第二夹爪3244位于铰接部左边的部分并将其撑开，使得第一夹爪3243和第二夹爪3244的夹合部分夹紧；当然还可以将推块3242右端设置为楔形，通过楔形斜面在左右方向上的运动位置，控制第一夹爪3243和第二夹爪3244的开度。
如图7所示，为了适应不同的极耳设置方式的软包电池，第一夹爪3243和第二夹爪3244的内侧均设置有探针3247。
进一步地，为了减小推块3242的磨损，第一夹爪3243和第二夹爪3244左端均转动连接有滚轴，当推块3242插入第一夹爪3243和第二夹爪3244之间时，滚轴能够抵接推块3242。
如图7所示，固定架3241上设置有第一导向块3245和第二导向块3246，第一导向块3245和第二导向块3246设置在第一夹爪3243和第二夹爪3244的外侧；当夹取装置324插入电池托盘时，第一导向块3245和第二导向块3246能够使得电池进入第一夹爪3243和第二夹爪3244之间，便于夹合。
如图5、图6所示，多个固定架3241设置在平移支架321上，平移支架321上设置有夹合气缸322和夹合推杆323，夹合气缸322能够驱动夹合推杆323左右移动，夹合推杆323连接有多个推块3242；此时，夹合气缸322能够驱动夹合推杆323移动，使得多个推块3242向右运动，驱动多个第一夹爪3243和多个第二夹爪3244一一对应的夹合电池，便于实现夹合的统一控制。
进一步地，为了实现夹合统一控制的同时，便于调整夹合装置的前后位置，平移支架321上设置有前后延伸的第一滑轨，多个固定架3241与第一滑轨滑动配合，夹合推杆323上设置有前后延伸的第二滑轨，多个推块3242与第二滑轨滑动配合；当固定架3241相对于平移支架321滑动时，推块3242也能够相对于推杆对应滑动。
进一步地，平移支架321上设置有剪叉组件325，剪叉组件325沿前后方向串联多个固定架3241，最前端的固定架3241与平移支架321固定，最右端的固定架3241上连接有定位块326。
如图1所示，为了控制化成当中电池的温度，夹取系统包括加热组件，加热组件能够加热电池，夹取系统上方设置有散热组件330；在化成时，可以同时控制加热组件为电池加热，使得软包电池在高温、拘束以及负压条件下完成化成，在增强化成效果的同时有效减少软包电池的变形，当电池温度过高时，可以控制散热组件330为电池降温。
其中，加热组件可以通过设置在夹取系统上的电加热组件实现，也可以通过设置热风组件或者热泵加热组件，通过热空气或者热冷媒对电池进行加热；类似的，散热组件330也可以通过多种方式进行散热，例如在夹取装置324上方设置多个风扇，为电池吹风；或者通过热泵空调系统，为电池提供冷空气。
本实施例还提供一种软包电池化成方法，运用上述软包电池化成装置，包括如下步骤：控制夹取系统，夹取电池；控制负压系统，抵接电池的注液孔；当电池被夹取以及电池的注液孔被负压系统抵接后，控制供电系统，为电池供电，同时控制负压系统为电池抽负压。
其中，夹取电池和抵接注液孔两个步骤无需限定先后顺序，只需保证在化成过程电池能够同时处于抽负压状态和夹持状态即可。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种软包电池化成装置，其特征在于，包括：
底座(100)；
负压系统，设置在所述底座(100)上，用于为电池抽负压；
夹取系统，设置在所述底座(100)上，用于在所述电池化成时夹取所述电池；
供电系统，设置在所述底座(100)上，用于为所述电池供电。
2.根据权利要求1所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述负压系统包括设置在所述底座(100)上的升降气缸(210)以及在所述升降气缸(210)驱动下升降的负压组件(220)。
3.根据权利要求2所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述负压组件(220)包括在所述升降气缸(210)驱动下升降的吊杆(221)，所述吊杆(221)上设置有沿前后方向延伸的滑轨，所述滑轨上滑动配合有多个调整块(222)，每个所述调整块(222)上均设置有吸嘴(224)和与所述吸嘴(224)连接的负压杯(225)，每个所述调整块(222)位于所述吸嘴(224)一侧的位置均设置有导向滑轮(223)。
4.根据权利要求3所述的软包电池化成装置，其特征在于，相邻两个所述调整块(222)之间连接有缓冲弹簧。
5.根据权利要求1所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述夹取系统包括平移支架(321)以及设置在所述平移支架(321)上的多个夹取装置(324)，所述底座(100)上设置有平移气缸(310)，所述平移支架(321)能够在所述平移气缸(310)的驱动下左右移动。
6.根据权利要求5所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述平移支架(321)上设置有沿前后方向延伸的滑轨，多个所述夹取装置(324)均与所述滑轨滑动配合，所述平移支架(321)上设置有剪叉组件(325)，所述剪叉组件(325)沿前后方向将多个所述夹取装置(324)串联。
7.根据权利要求6所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述平移支架(321)最前端的所述夹取装置(324)与所述平移支架(321)固定连接，所述平移支架(321)最后端的所述夹取装置(324)连接有定位块(326)。
8.根据权利要求5所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述供电系统包括设置在所述夹取装置(324)上的探针(3247)，当所述夹取装置(324)夹取所述电池时，所述探针(3247)能够为所述电池供电。
9.根据权利要求1所述的软包电池化成装置，其特征在于，所述夹取系统包括加热组件，所述加热组件能够加热所述电池，所述夹取系统上方设置有散热组件(330)。
10.一种软包电池化成方法，运用权利要求1至9任意一项所述的软包电池化成装置，其特征在于，包括如下步骤：
控制夹取系统，夹取电池；
控制负压系统，抵接电池的注液孔；
当电池被夹取以及电池的注液孔被负压系统抵接后，控制供电系统，为电池供电，同时控制负压系统为电池抽负压。
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