CN113991229A - 一种锂电池包及其组装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池包及其组装装置，涉及锂电池生产设备技术领域，包括锂电池包的具体结构以及针对该结构设计的新型组装装置，本发明中锂电池包中包含的密封层、电极柱与密封圈受热膨胀系数不同，金属膨胀产生的压力会作用在非金属材质的密封圈上，使二者之间产生牢固的机械结合，既能有效在二者之间产生密封效果，也能电池在工作时提供极强的结构稳定性，使电池具有极好的防水、气密性；本发明中设置的组装装置能在超声波焊接的过程中通过加热凸台以及电极柱使二者膨胀，将密封圈从内、外两侧挤紧，有效防止焊接过程中高频的振动对密封圈的破坏。

Description

一种锂电池包及其组装装置
技术领域
本发明涉及锂电池生产设备技术领域，具体涉及一种锂电池包及其组装装置。
背景技术
随着新能源产业的大力发展，与之配套的各类动力电池的产量也越来越大，特别是锂电池得到了越来越多的使用。锂电池需要非常好的防水、气密性，通常锂电池是通过激光焊接或是超声波焊接的方式固定，形成密封的衔接，激光焊接机由于价格高，耗材也高，运用并不广泛。这样，在盖板上的电极柱处就是唯一可能的泄漏处，此处一般是使用聚合物来密封，但是随着时间推移，特别是电池在工作中持续产生热量，聚合物的有机成分慢慢分解导致老化，造成泄漏，降低电池性能，所以需要采用新型的玻璃或是陶瓷材质的密封物进行电极柱密封，而这些材质的密封物在进行超声波焊接时，又容易被高频的声波震伤，因此需要更好的电池组装方式进行生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池包及其组装装置，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池包，包括底箱，所述底箱的上方设有盖板，所述盖板包括密封层以及保护层，所述保护层固定于密封层的上方，所述密封层安装在底箱的顶部，所述底箱内放置锂电池，所述锂电池的两个角上设有电极柱，所述电极柱的外侧且位于密封层内部的位置处设有密封圈，所述密封圈安装在密封层的安装座上，所述密封层上安装电极柱的位置处设有特殊的火山口状的凸台，所述底箱、盖板以及锂电池通过组装装置装配在一起。
优选的，包括底箱输送架、锂电池输送安装组件、盖板输送安装组件以及加热焊接组件，所述底箱输送架位于底部安装架的侧面，所述锂电池输送安装组件包括锂电池输送架以及锂电池安装机构，所述锂电池安装机构会将锂电池输送架上输送的锂电池安装到底箱内，所述盖板输送安装组件包括盖板输送架以及盖板安装机构，所述盖板安装机构会将盖板输送架上输送的盖板放置在已经放入锂电池的底箱上，所述加热焊接组件会在超声波焊接盖板与底箱的同时通过加热使凸台以及电极柱膨胀的方式固定密封圈，所述锂电池安装机构以及盖板安装机构固定在顶部横梁上，所述顶部横梁安装在外罩上，所述外罩固定在底部安装架上。
优选的，所述锂电池安装机构包括运动导轨一、升降气缸一以及抓取机械手，所述运动导轨一安装在顶部横梁下方，所述升降气缸一安装在运动导轨一上并且能够在运动导轨一上自由移动，所述升降气缸一的输出轴连接在抓取机械手上。
优选的，所述盖板安装机构包括运动导轨二、升降气缸二以及吸盘机械手，所述运动导轨二安装在顶部横梁下方，所述升降气缸二安装在运动导轨二上并且能够在运动导轨二上自由移动，所述升降气缸二的输出轴连接在吸盘机械手上。
优选的，所述加热焊接组件包括电池包搬运装置以及焊接装置，所述电池包搬运装置包括运动导轨三、升降气缸三以及抓取机械手二，所述运动导轨三安装在顶部横梁下方，所述升降气缸三安装在运动导轨三上并且能够在运动导轨三上自由移动，所述抓取机械手二安装在升降气缸三的输出轴上，所述抓取机械手二将组合完成的电池包放入焊接装置内。
优选的，所述焊接装置包括移动座、超声波焊接架、焊接升降气缸以及焊接板，所述移动座滑动安装在底部安装架内，所述移动座侧面设有滑动气缸，所述超声波焊接架固定在底部安装架上，所述焊接升降气缸固定在超声波焊接架上，所述焊接板安装在焊接升降气缸的输出轴上，所述焊接板内设有仿形加热部分。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中设置密封层、电极柱与密封圈受热膨胀系数不同，金属膨胀产生的压力会作用在非金属材质的密封圈上，使二者之间产生牢固的机械结合，既能有效在二者之间产生密封效果，也能电池在工作时提供极强的结构稳定性，使电池具有极好的防水、气密性；
2.本发明中设置的组装装置能在超声波焊接的过程中通过加热凸台以及电极柱使二者膨胀，将密封圈从内、外两侧挤紧，有效防止焊接过程中高频的振动对密封圈的破坏。
附图说明
图1为本发明组装装置结构示意图；
图2为本发明组装装置结构示意图；
图3为图2内A处结构放大图；
图4为焊接板结构放大图；
图5为图1内C处结构放大图；
图6为本发明锂电池包局部剖面结构示意图；
图7为图6内B处结构放大图。
其中：1-底箱；
2-盖板；21-密封层；22-保护层；23-安装座；24-凸台；
3-锂电池；31-电极柱；
4-密封圈；
5-底箱输送架；51-升降气缸；52-导向板；53-升降板；54-电机；55-皮带轮组；56-立板；57-横板；58-底部座板；
6-锂电池输送安装组件；61-锂电池输送架；62-锂电池安装机构；621-运动导轨一；622-升降气缸一；623-抓取机械手；
7-盖板输送安装组件；71-盖板输送架；72-盖板安装机构；721-运动导轨二；722-升降气缸二；723-吸盘机械手；
8-加热焊接组件；81-电池包搬运装置；811-运动导轨三；812-升降气缸三；813-抓取机械手二；82-焊接装置；821-移动座；822-超声波焊接架；823-焊接升降气缸；824-焊接板；825-滑动气缸；826-仿形加热部分；
9-底部安装架；
10-顶部横梁；11-外罩。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种锂电池包，包括底箱1，所述底箱1的上方设有盖板2，所述盖板2包括密封层21以及保护层22，所述保护层22固定于密封层21的上方，所述密封层21安装在底箱1的顶部，所述底箱1内放置锂电池3，所述锂电池3的两个角上设有电极柱31，所述电极柱3的外侧且位于密封层21内部的位置处设有密封圈4，所述密封圈4安装在密封层21的安装座23上，所述密封层21上安装电极柱31的位置处设有特殊的火山口状的凸台24，所述底箱1、盖板2以及锂电池3通过组装装置装配在一起，密封圈4材质选用玻璃或是陶瓷材料，通过其低于盖板2以及电极柱31的膨胀系数，能在电池工作产生热量时，被受热膨胀的盖板2以及电极柱31紧紧压住，保证电池的密封性能。
在本实施例中，包括底箱输送架5、锂电池输送安装组件6、盖板输送安装组件7以及加热焊接组件8，所述底箱输送架5位于底部安装架9的侧面，所述锂电池输送安装组件6包括锂电池输送架61以及锂电池安装机构62，所述锂电池安装机构62会将锂电池输送架61上输送的锂电池3安装到底箱1内，所述盖板输送安装组件7包括盖板输送架71以及盖板安装机构72，所述盖板安装机构72会将盖板输送架71上输送的盖板2放置在已经放入锂电池3的底箱1上，所述加热焊接组件8会在超声波焊接盖板2与底箱1的同时通过加热使凸台24以及电极柱31膨胀的方式固定密封圈4，所述锂电池安装机构62以及盖板安装机构72固定在顶部横梁10上，所述顶部横梁10安装在外罩11上，所述外罩11固定在底部安装架9上。
在本实施例中，所述锂电池安装机构62包括运动导轨一621、升降气缸一622以及抓取机械手623，所述运动导轨一621安装在顶部横梁10下方，所述升降气缸一622安装在运动导轨一621上并且能够在运动导轨一621上自由移动，所述升降气缸一622的输出轴连接在抓取机械手623上，在锂电池输送架61将锂电池3输送过来后，通过抓取机械手623将锂电池3抓起，并放入底箱输送架5上的底箱1内，然后放入锂电池3的底箱1继续向后工序移动。
在本实施例中，所述盖板安装机构72包括运动导轨二721、升降气缸二722以及吸盘机械手723，所述运动导轨二721安装在顶部横梁10下方，所述升降气缸二722安装在运动导轨二721上并且能够在运动导轨二721上自由移动，所述升降气缸二722的输出轴连接在吸盘机械手723上，在锂盖板输送架71将带有锂电池3的底箱1输送过来后，通过吸盘机械手723将盖板2吸起，并放入底箱输送架5上带有锂电池3的底箱1上，然后继续向后工序移动。
在本实施例中，所述加热焊接组件8包括电池包搬运装置81以及焊接装置82，所述电池包搬运装置81包括运动导轨三811、升降气缸三812以及抓取机械手二813，所述运动导轨三811安装在顶部横梁10下方，所述升降气缸三812安装在运动导轨三811上并且能够在运动导轨三811上自由移动，所述抓取机械手二813安装在升降气缸三812的输出轴上，所述抓取机械手二813将组合完成的电池包放入焊接装置82内，所述焊接装置82包括移动座821、超声波焊接架822、焊接升降气缸823以及焊接板824，所述移动座821滑动安装在底部安装架9内，所述移动座821侧面设有滑动气缸825，所述超声波焊接架822固定在底部安装架9上，所述焊接升降气缸823固定在超声波焊接架822上，所述焊接板824安装在焊接升降气缸823的输出轴上，所述焊接板824内设有仿形加热部分826，此时通过抓取机械手二813将盖上盖板2的底箱1抓取，并将之放到移动座821内，移动座821上设有固定底箱1的凹槽，放入电池后，通过滑动气缸825推动移动座821至焊接板824的正下方，然后通过焊接升降气缸823将焊接板824下移至盖板2上，然后通过仿形加热部分826对密封层21、凸台24以及电极柱31加热至60℃-70℃，使其膨胀，在膨胀时将密封圈4挤紧，防止超声波焊接时高频声波对密封圈4造成破坏。
工作原理为：首先将底箱1、带有密封圈4的盖板2以及锂电池3分别放入到底箱输送架5、盖板输送架71以及锂电池安装机构62上，然后，在锂电池输送架61将锂电池3输送过来后，通过抓取机械手623将锂电池3抓起，并放入底箱输送架5上的底箱1内，然后放入锂电池3的底箱1继续向后工序移动，在锂盖板输送架71将带有锂电池3的底箱1输送过来后，通过吸盘机械手723将盖板2吸起，并放入底箱输送架5上带有锂电池3的底箱1上，然后继续向后工序移动，最后通过抓取机械手二813将盖上盖板2的底箱1抓取，并将之放到移动座821内，移动座821上设有固定底箱1的凹槽，放入电池后，通过滑动气缸825推动移动座821至焊接板824的正下方，然后通过焊接升降气缸823将焊接板824下移至盖板2上，然后通过仿形加热部分826对密封层21、凸台24以及电极柱31加热至60℃-70℃，使其膨胀，在膨胀时将密封圈4挤紧，防止超声波焊接时高频声波对密封圈4造成破坏。
基于上述，本发明中设置密封层、电极柱与密封圈受热膨胀系数不同，金属膨胀产生的压力会作用在非金属材质的密封圈上，使二者之间产生牢固的机械结合，既能有效在二者之间产生密封效果，也能电池在工作时提供极强的结构稳定性，使电池具有极好的防水、气密性；本发明中设置的组装装置能在超声波焊接的过程中通过加热凸台以及电极柱使二者膨胀，将密封圈从内、外两侧挤紧，有效防止焊接过程中高频的振动对密封圈的破坏。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种锂电池包，其特征在于：包括底箱(1)，所述底箱(1)的上方设有盖板(2)，所述盖板(2)包括密封层(21)以及保护层(22)，所述保护层(22)固定于密封层(21)的上方，所述密封层(21)安装在底箱(1)的顶部，所述底箱(1)内放置锂电池(3)，所述锂电池(3)的两个角上设有电极柱(31)，所述电极柱(3)的外侧且位于密封层(21)内部的位置处设有密封圈(4)，所述密封圈(4)安装在密封层(21)的安装座(23)上，所述密封层(21)上安装电极柱(31)的位置处设有特殊的火山口状的凸台(24)，所述底箱(1)、盖板(2)以及锂电池(3)通过组装装置装配在一起。
2.根据权利要求1所述的一种组装装置，其特征在于：包括底箱输送架(5)、锂电池输送安装组件(6)、盖板输送安装组件(7)以及加热焊接组件(8)，所述底箱输送架(5)位于底部安装架(9)的侧面，所述锂电池输送安装组件(6)包括锂电池输送架(61)以及锂电池安装机构(62)，所述锂电池安装机构(62)会将锂电池输送架(61)上输送的锂电池(3)安装到底箱(1)内，所述盖板输送安装组件(7)包括盖板输送架(71)以及盖板安装机构(72)，所述盖板安装机构(72)会将盖板输送架(71)上输送的盖板(2)放置在已经放入锂电池(3)的底箱(1)上，所述加热焊接组件(8)会在超声波焊接盖板(2)与底箱(1)的同时通过加热使凸台(24)以及电极柱(31)膨胀的方式固定密封圈(4)，所述锂电池安装机构(62)以及盖板安装机构(72)固定在顶部横梁(10)上，所述顶部横梁(10)安装在外罩(11)上，所述外罩(11)固定在底部安装架(9)上。
3.根据权利要求2所述的一种组装装置，其特征在于：所述锂电池安装机构(62)包括运动导轨一(621)、升降气缸一(622)以及抓取机械手(623)，所述运动导轨一(621)安装在顶部横梁(10)下方，所述升降气缸一(622)安装在运动导轨一(621)上并且能够在运动导轨一(621)上自由移动，所述升降气缸一(622)的输出轴连接在抓取机械手(623)上。
4.根据权利要求2所述的一种组装装置，其特征在于：所述盖板安装机构(72)包括运动导轨二(721)、升降气缸二(722)以及吸盘机械手(723)，所述运动导轨二(721)安装在顶部横梁(10)下方，所述升降气缸二(722)安装在运动导轨二(721)上并且能够在运动导轨二(721)上自由移动，所述升降气缸二(722)的输出轴连接在吸盘机械手(723)上。
5.根据权利要求2所述的一种组装装置，其特征在于：所述加热焊接组件(8)包括电池包搬运装置(81)以及焊接装置(82)，所述电池包搬运装置(81)包括运动导轨三(811)、升降气缸三(812)以及抓取机械手二(813)，所述运动导轨三(811)安装在顶部横梁(10)下方，所述升降气缸三(812)安装在运动导轨三(811)上并且能够在运动导轨三(811)上自由移动，所述抓取机械手二(813)安装在升降气缸三(812)的输出轴上，所述抓取机械手二(813)将组合完成的电池包放入焊接装置(82)内。
6.根据权利要求5所述的一种组装装置，其特征在于：所述焊接装置(82)包括移动座(821)、超声波焊接架(822)、焊接升降气缸(823)以及焊接板(824)，所述移动座(821)滑动安装在底部安装架(9)内，所述移动座(821)侧面设有滑动气缸(825)，所述超声波焊接架(822)固定在底部安装架(9)上，所述焊接升降气缸(823)固定在超声波焊接架(822)上，所述焊接板(824)安装在焊接升降气缸(823)的输出轴上，所述焊接板(824)内设有仿形加热部分(826)。
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