CN112259794B - 电芯的入壳方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种电芯的入壳方法和装置。所述电芯包括传送膜、壳体和极组，壳体设置为筒状结构并且包括相对设置的第一开口和第二开口，入壳方法包括：S1：将壳体限定在工作台上，此时，第一开口和第二开口的开放方向均平行于工作台的板面；S2：将传送膜铺在所述工作台上，再将极组完全放在传送膜上；S3：在所述第一开口侧拉动传送膜经由所述第二开口进入壳体，并且带动极组同步移入壳体，从而完成入壳。所述电芯的入壳方法通过设置传送膜来辅助极组入壳，保护了极组的绝缘膜的完好性，避免了极组的底部绝缘膜因与壳体的内侧底壁直接接触而出现划伤等风险，提高了电芯的良品率，降低了生产成本。

Description

电芯的入壳方法和装置

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种电芯的入壳方法和装置。

背景技术

普通方形锂离子电池的长度较短，壳体常见结构是五面壳体和顶盖板焊接，极组一般采用单侧极耳的设计方式，极组从壳体顶部由机械夹具放入到电池内，完成入壳。

为了满足新能源汽车对长续航能力的要求，方形锂离子电池可以设计为单体长度L>400mm的长电池，以提高电池的体积能量密度。其中，长电池采用双侧极耳的设计方式，并且两个极耳分别设置在长电池极组的两个短边侧，如果采用上述普通方电池的入壳方式，需要将长电池极组从壳体两侧短边进入壳体，导致长电池极组需要移动过长的距离来完成入壳，而壳体大多采用的是金属材质，壁厚较薄，端口比较锋利，同时由于极组外层绝缘膜柔软且薄，会有划伤长电池极组外侧绝缘层的风险，导致长电池极组入壳困难。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电芯的入壳方法和装置，以解决现有技术中长电池因入壳距离过长导致的绝缘膜容易被壳体端口划伤的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明第一方面提供了一种电芯的入壳方法，所述电芯包括传送膜、壳体和极组，所述壳体设置为筒状结构并且包括相对设置的第一开口和第二开口，所述入壳方法包括：

S1：将所述壳体限定在工作台上，此时，所述第一开口和第二开口的开放方向均平行于所述工作台的板面；

S2：将所述传送膜铺在所述工作台上，再将所述极组完全放在所述传送膜上；

S3：在所述第一开口侧拉动所述传送膜经由所述第二开口进入所述壳体，并且带动所述极组同步移入所述壳体，从而完成入壳。

可选的，所述入壳方法包括：在步骤S2之前的步骤S20：先将所述传送膜的第一端穿入所述第二开口，并使所述传送膜的第二端暴露在所述壳体外以铺在所述工作台上；步骤S3包括通过移动单元拉动所述传送膜的所述第一端移动。

可选的，在步骤S20中，所述工作台沿第一方向延伸；在步骤S2中，先将所述工作台调节至沿与所述第一方向呈夹角设置的第二方向延伸。

可选的，所述夹角的取值范围为60°-90°；

和/或，所述第二方向为水平方向，所述第一方向为自水平方向向下倾斜延伸的方向。

可选的，所述入壳方法包括：在步骤S3之后的步骤S4：通过裁剪单元裁剪所述传送膜的暴露在所述壳体外的部分。

可选的，所述传送膜设置为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物以及聚酰胺中的至少一种；

和/或，所述传送膜设置为矩形，厚度为0.03-0.3mm，宽度小于所述壳体的宽度。

本发明第二方面还提供了一种电芯的入壳装置，所述电芯包括传送膜、壳体和极组，所述壳体设置为筒状结构并且包括相对设置的第一开口和第二开口，所述传送膜贴合所述极组的底壁设置并且承载所述极组，所述入壳装置包括安装座以及安装在所述安装座上的工作台、定位单元和移动单元，所述工作台用于支撑所述壳体和所述传送膜，所述定位单元用于对所述壳体进行限位，所述移动单元设置为能够在所述第一开口侧拉动所述传送膜经所述第二开口进入所述壳体以带动所述极组同步入壳。

可选的，所述入壳装置包括锁定件，所述工作台铰接于所述安装座以相对于所述安装座进行旋转运动，所述锁定件安装于所述安装座并且设置为能够将所述工作台锁定在任意旋转位置处。

可选的，所述锁定件为位于所述工作台下方的伸缩杆，所述伸缩杆的一端安装于所述安装座，另一端止挡于所述工作台的底面。

可选的，所述移动单元包括平行设置并且均可旋转地安装于所述安装座的换向轴和卷轴，所述卷轴用于缠绕所述传送膜，所述换向轴设置为能够改变所述卷轴所释放的所述传送膜的延伸方向，以使得所述传送膜能够沿所述壳体的延伸方向延伸；

和/或，所述入壳装置包括可移动地安装于所述工作台的裁剪单元，以用于裁剪所述传送膜。

相对于现有技术，本发明所述的电芯的入壳方法和装置具有以下优势：

所述电芯的入壳方法通过设置传送膜来辅助极组入壳，保护了极组的绝缘膜的完好性，避免了极组的底部绝缘膜因与壳体的内侧底壁直接接触而出现划伤等风险，提高了电芯的良品率，降低了生产成本，而且传送膜在壳体中的占用空间很小，不会影响极组的原有装配关系，安全可靠。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明实施方式所述的电芯的入壳装置在固定壳体时的结构示意图；

图2为图1所示的入壳装置将传送膜的一侧穿入壳体时的结构示意图；

图3为图2所示的入壳装置的左视；

图4为图1所示的入壳装置在传送膜上放极组时的结构示意图；

图5为图1所示的入壳装置通过传送膜将极组拉入壳体的结构示意图；

图6为裁剪单元与工作台之间的装配关系图。

附图标记说明：

1、传送膜；2、壳体；3、第一开口；4、第二开口；5、极组；6、工作台；7、导向槽；8、裁剪单元；9、凸起；10、定位单元；11、移动单元；12、卷轴；13、换向轴；14、安装座；15、第一支架；16、第二支架；17、锁定件；18、伸缩杆；19、控制柜；20、铰链；21、导向孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明第一方面提供了一种电芯的入壳方法，如图1-6所示，所述电芯包括传送膜1、壳体2和极组5，所述壳体2设置为筒状结构并且包括相对设置的第一开口3和第二开口4，所述入壳方法包括：S1：如图1所示，将所述壳体2限定在工作台6上(例如，通过定位单元10来限定)，此时，所述第一开口3和第二开口4的开放方向均平行于所述工作台6的板面；S2：如图4所示，将所述传送膜1铺在所述工作台6上，再将所述极组5完全放在所述传送膜1上；S3：如图4和5所示，在所述第一开口3侧拉动所述传送膜1经由所述第二开口4进入所述壳体2，并且带动所述极组5同步移入所述壳体2，从而完成入壳。其中，极组5的侧壁上包裹着一层绝缘层，以用于与壳体2的侧壁保持绝缘。此外，工作台6的板面可以根据实际需求的不同设置为各种合理结构，例如，可以设置为光滑板面，以便于传送膜1能够沿该光滑板面顺畅滑动，或者是，工作台6还可以包括并排设置的多个传动辊，则工作台6的板面为多个传动辊的顶部受力处共同形成的不连续的输送面，以使得传送膜1在多个传动辊的滚动作用下沿着这个不连续的输送面顺利移动，其中，壳体2的第一开口3和第二开口4的开放方向均与多个传动辊的排列方向保持一致。进一步的，在步骤S1中，壳体1可以通过机械手或者传送带等转运机构输送到工作台6上；在步骤S2中，极组(5)可以通过机械手或者传送带等转运机构放置到传送膜1上。

通过上述技术方案，本发明提供了一种电芯的入壳方法和装置，所述电芯的入壳方法通过设置传送膜1来辅助极组5入壳，保护了极组5的绝缘膜的完好性，避免了极组5的底部绝缘膜因与壳体2的内侧底壁直接接触而出现划伤等风险，提高了电芯的良品率，降低了生产成本，而且传送膜1在壳体2中的占用空间很小，不会影响极组5的原有装配关系，安全可靠。

进一步的，所述入壳方法包括：在步骤S2之前的步骤S20：如图2和3所示，先将所述传送膜1的第一端预先穿入所述第二开口4，并使所述传送膜1的第二端暴露在所述壳体2外以铺在所述工作台6上；步骤S3包括通过移动单元11拉动所述传送膜1的所述第一端移动。这样，降低了步骤S3中的传送膜的拉动难度，操作更为便捷，还有利于传送膜1能够对极组5定向传送，保证了极组5的安全入壳。

为了更好地满足传送膜1的使用需求，使得传送膜1的两端能够分别穿入壳体2以及承载和输送极组5，在步骤S20中，如图2和3所示，所述工作台6沿第一方向延伸；在步骤S2中，如图4和5所示，先将所述工作台6调节至沿与所述第一方向呈夹角设置的第二方向延伸。

进一步的，所述夹角的取值范围为60°-90°，设计更为合理，便于调控。具体的，所述第二方向为水平方向，所述第一方向为自水平方向向下倾斜延伸的方向，即，第一方向处于竖直方向和与竖直方向呈30°夹角的向上倾斜的方向之间。当然，根据实际需求的不同，第二方向还可以设置为与水平方向呈5°夹角以内的向上倾斜的方向。

为了便于壳体2和极组5之间能够顺利地通过盖板进行焊接装配，所述入壳方法包括：在步骤S3之后的步骤S4：通过裁剪单元8裁剪所述传送膜1的暴露在所述壳体2外的部分，避免了多余的传送膜1占用壳体过多的内部空间，杜绝了传送膜1妨碍焊接操作。当然，待裁剪完成后，可以松开定位单元10，通过转运机构将入完壳的电芯送入下一个工序。另外，工作台6可以每次只对单一极组进行入壳操作；或者是，也可以同时对若干个极组进行同步入壳操作，例如，将若干个极组和若干个壳体沿同一方向等间距的交替排列，同时绝缘膜依次贯穿若干个壳体并且依次承载若干个极组，然后通过移动单元拉动传送膜，以带动若干个极组同步进入相应地壳体内，从而实现了批量化地入壳操作。

进一步的，为了优化极组和壳体之间的绝缘性能，传送膜1采用具有绝缘性能的膜结构，例如，所述传送膜1设置为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物以及聚酰胺中的至少一种。

进一步的，所述传送膜1设置为矩形，厚度为0.03-0.3mm，宽度小于所述壳体2的宽度，提高了传送膜1的自身强度，满足了传送膜1输送极组的使用需求，防止了传送膜1在输送极组时受到壳体的如图4所示的前后方向的内侧壁的阻碍，有利于传送膜1顺利入壳。

本发明第二方面还提供了一种电芯的入壳装置，如图1-6所示，所述电芯包括传送膜1、壳体2和极组5，所述壳体2设置为筒状结构并且包括相对设置的第一开口3和第二开口4，所述传送膜1贴合所述极组5的底壁设置并且承载所述极组5，所述入壳装置包括安装座14以及安装在所述安装座14上的工作台6、定位单元10和移动单元11，所述工作台6用于支撑所述壳体2和所述传送膜1，所述定位单元10用于对所述壳体2进行限位，所述移动单元11设置为能够在所述第一开口3侧拉动所述传送膜1经所述第二开口4进入所述壳体2以带动所述极组5同步入壳。其中，定位单元10可以设置为各种合理结构，例如，分别设置在壳体2的如图3所示的左右两侧的气缸夹具。

通过上述技术方案，本发明提供了一种电芯的入壳装置，所述电芯的入壳方法通过设置传送膜1来辅助极组5入壳，保护了极组5的绝缘膜的完好性，避免了极组5的底壁绝缘膜因与壳体2直接接触而出现划伤等风险，提高了电芯的良品率，降低了生产成本，而且传送膜1在壳体2中的占用空间很小，不会影响极组5的原有装配关系，安全可靠。

进一步的，所述入壳装置包括锁定件17，所述工作台6铰接于所述安装座14以相对于所述安装座14进行旋转运动，所述锁定件17安装于所述安装座14并且设置为能够将所述工作台6锁定在任意旋转位置处，以使得入壳装置能够根据实际需求的不同合理调整工作台6的延伸方向，例如，工作台6调整为自水平方向向下倾斜的方向(即，上述的第一方向)，则在步骤S20中将传送膜1的第一端预先通过第二开口4穿入壳体2的具体过程可以为：当传送膜1贯穿壳体2时，如果壳体1在工作台6上为图2和3所示的第一开口3高于第二开口4，则传送膜1的第二端在自身重力作用下依次经过第一开口3和第二开口4贯穿壳体2并且暴露在壳体2外以铺在工作台6上，从而完成了步骤S20中的传送膜1第一端预先穿入第二开口4并且第二端暴露在所述壳体2的操作，节省了人力；随后，在移动单元11拉动传送膜1的过程中，工作台6调整为水平方向(即，上述的第二方向)，便于极组5顺利入壳。其中，工作台6的端部通过铰链20安装于安装座14，以便于工作台6绕铰链20的旋转轴线进行如图1、4和5所示的顺时针方向旋转或者是如图2所示的逆时针方向旋转。

如图1、2和4所示，所述锁定件17为位于所述工作台6下方的伸缩杆18，所述伸缩杆18的一端安装于所述安装座14，另一端止挡于所述工作台6的底面，结构简单，操作便捷。其中，伸缩杆18可以设置为各种合理结构，例如，为伸缩气缸的伸缩杆部分。

进一步的，所述移动单元11包括平行设置并且均可旋转地安装于所述安装座14的换向轴13和卷轴12，所述卷轴12用于缠绕所述传送膜1，所述换向轴13设置为能够改变所述卷轴12所释放的所述传送膜1的延伸方向，以使得所述传送膜1能够沿所述壳体2的延伸方向延伸，避免了传送膜1与壳体2第一开口3处的端口壁之前发生摩擦或者被该端口壁划伤，保证了传送膜1能够经由第一开口3完好地进入壳体2中，结构简单，安全高效。其中，安装座14可以设置为各种合理结构，例如，包括相对设置的第一支架15和第二支架16，其中，第二支架16为竖直设置并且顶部可旋转地安装有卷轴12，第一支架15为竖直设置的平板，平板的上部区域设置有水平延伸的导向孔21，以使得卷轴12上缠绕的传送膜1的自由端(即，传送膜的第一端)能够经由导向孔21的导向作用从平板的一侧延伸至平板的另一侧，平板的另一侧的中间区域安装有工作台6，平板的另一侧的底部区域安装有伸缩气缸。其中，入壳装置可以通过控制柜19进行智能化控制，例如，控制柜19安装于安装座14并且能够控制卷轴12旋转，在步骤S20中，控制柜19能够通过程序控制卷轴12沿图2所示的逆时针方向旋转以释放传送膜1，以使得传送膜1在重力作用下穿入壳体2中并且自然下垂，优选地，传送膜1的自由端自上而下依次穿过第一开口3和第二开口4并且向下伸出；在步骤S3中，控制柜19能够通过程序控制卷轴12沿图4和5所示的顺时针方向旋转以收起传送膜1，以使得传送膜1带动极组5进行入壳操作。

进一步的，所述入壳装置包括可移动地安装于所述工作台6的裁剪单元8，以用于裁剪所述传送膜1，避免了多余的传送膜1占用壳体过多的内部空间，杜绝了传送膜1妨碍后续的焊接工艺。具体的，如图6所示，工作台6设置有导向槽7，裁剪单元8设置有凸起9，裁剪单元8的凸起9可移动地安装于导向槽7中，以使得裁剪单元8能够在导向槽7的导向作用下相对于工作台6移动，以便于裁剪传送膜1在壳体2的如图5所示的左右两侧的多余部分。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电芯的入壳方法，其特征在于，所述电芯包括传送膜(1)和极组(5)，所述入壳方法用于将所述电芯移入壳体(2)中，所述壳体(2)设置为筒状结构并且包括相对设置的第一开口(3)和第二开口(4)，所述入壳方法包括：

S1：将所述壳体(2)限定在工作台(6)上，此时，所述第一开口(3)和第二开口(4)的开放方向均平行于所述工作台(6)的板面；

S2：将所述传送膜(1)铺在所述工作台(6)上，再将所述极组(5)完全放在所述传送膜(1)上；

S3：在所述第一开口(3)侧拉动所述传送膜(1)经由所述第二开口(4)进入所述壳体(2)，并且带动所述极组(5)同步移入所述壳体(2)，从而完成入壳；

所述入壳方法还包括：在步骤S2之前的步骤S20：先将所述传送膜(1)的第一端穿入所述第二开口(4)，并使所述传送膜(1)的第二端暴露在所述壳体(2)外以铺在所述工作台(6)上；步骤S3包括通过移动单元(11)拉动所述传送膜(1)的所述第一端移动。

2.根据权利要求1所述的电芯的入壳方法，其特征在于，在步骤S20中，所述工作台(6)沿第一方向延伸；在步骤S2中，先将所述工作台(6)调节至沿与所述第一方向呈夹角设置的第二方向延伸。

3.根据权利要求2所述的电芯的入壳方法，其特征在于，所述夹角的取值范围为60°-90°；

和/或，所述第二方向为水平方向，所述第一方向为自水平方向向下倾斜延伸的方向。

4.根据权利要求1所述的电芯的入壳方法，其特征在于，所述入壳方法包括：在步骤S3之后的步骤S4：通过裁剪单元(8)裁剪所述传送膜(1)的暴露在所述壳体(2)外的部分。

5.根据权利要求1所述的电芯的入壳方法，其特征在于，所述传送膜(1)设置为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物以及聚酰胺中的至少一种；

和/或，所述传送膜(1)设置为矩形，厚度为0.03-0.3mm，宽度小于所述壳体(2)的宽度。

6.一种电芯的入壳装置，其特征在于，所述电芯包括传送膜(1)、壳体(2)和极组(5)，所述壳体(2)设置为筒状结构并且包括相对设置的第一开口(3)和第二开口(4)，所述传送膜(1)贴合所述极组(5)的底壁设置并且承载所述极组(5)，所述入壳装置包括安装座(14)以及安装在所述安装座(14)上的工作台(6)、定位单元(10)和移动单元(11)，所述工作台(6)用于支撑所述壳体(2)和所述传送膜(1)，所述定位单元(10)用于对所述壳体(2)进行限位，所述移动单元(11)设置为能够在所述第一开口(3)侧拉动所述传送膜(1)经所述第二开口(4)进入所述壳体(2)以带动所述极组(5)同步入壳。

7.根据权利要求6所述的电芯的入壳装置，其特征在于，所述入壳装置包括锁定件(17)，所述工作台(6)铰接于所述安装座(14)以相对于所述安装座(14)进行旋转运动，所述锁定件(17)安装于所述安装座(14)并且设置为能够将所述工作台(6)锁定在任意旋转位置处。

8.根据权利要求7所述的电芯的入壳装置，其特征在于，所述锁定件(17)为位于所述工作台(6)下方的伸缩杆(18)，所述伸缩杆(18)的一端安装于所述安装座(14)，另一端止挡于所述工作台(6)的底面。

9.根据权利要求6所述的电芯的入壳装置，其特征在于，所述移动单元(11)包括平行设置并且均可旋转地安装于所述安装座(14)的换向轴(13)和卷轴(12)，所述卷轴(12)用于缠绕所述传送膜(1)，所述换向轴(13)设置为能够改变所述卷轴(12)所释放的所述传送膜(1)的延伸方向，以使得所述传送膜(1)能够沿所述壳体(2)的延伸方向延伸；

和/或，所述入壳装置包括可移动地安装于所述工作台(6)的裁剪单元(8)，以用于裁剪所述传送膜(1)。

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