CN114309945B - 一种电芯总成及电芯点焊装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电芯总成及电芯点焊装置，主要涉及锂电池PACK领域。一种电芯总成，包括正极壳以及负极壳，所述正极壳与负极壳中心均具有中心孔，所述正极壳与负极壳外侧设置五个边缘孔以及一个安装位，五个所述边缘孔以及安装位以绕中心孔圆心呈圆周均匀分布，所述中心孔以及五个边缘孔内均设置电芯，所述正极壳与电芯正极之间设置正极并联片，所述负极壳与电芯负极之间设置负极并联片，所述中心孔与安装位之间设置定位孔。本发明的有益效果在于：本发明分利用球形充电宝壳体以及圆柱充电宝壳体的空间，最大限度的扩充充电宝的容量。PCM保护板焊接装置该设备体积小、结构简单、造价低廉，可以针对性的完成该电芯总成与PCM板的焊接。

Description

一种电芯总成及电芯点焊装置

技术领域

本发明主要涉及锂电池PACK领域，具体是一种电芯总成及电芯点焊装置。

背景技术

随着随身电子设备的普及，移动充电成为了人们日常生活娱乐中的常规诉求。其中充电宝是为移动设备进行应急充电的常用装备。在充电宝PACK中，常采用方形电芯作为储电单元，因而目前的充电宝多是扁平状的。但是目前市场上也出现了球形的创意充电宝（宝可梦精灵球外观）以及圆柱状的创意充电宝（胶囊或水杯外观），这种外观的充电宝使用方形电芯时，由于体积原因无法最大限度的发挥该体积应有的电池容量，因而针对该种形态的充电宝，设计一款集成圆柱电芯的电芯总成作为储能单元。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种电芯总成及电芯点焊装置，它提供了一款集成圆柱电芯的电芯总成，可以充分利用球形充电宝壳体以及圆柱充电宝壳体的空间，最大限度的扩充充电宝的容量。本发明还提供了针对该电芯总成的PCM保护板焊接装置，该设备体积小、结构简单、造价低廉，可以针对性的完成该电芯总成与PCM板的焊接。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种电芯总成，包括正极壳以及负极壳，所述正极壳与负极壳插接，所述正极壳与负极壳中心均具有中心孔，所述正极壳与负极壳外侧设置五个边缘孔以及一个安装位，五个所述边缘孔以及安装位以绕中心孔圆心呈圆周均匀分布，所述中心孔以及五个边缘孔内均设置电芯，所述正极壳与电芯正极之间设置正极并联片，所述负极壳与电芯负极之间设置负极并联片，所述中心孔与安装位之间设置定位孔。

所述安装位上设置凹槽，所述凹槽内用于设置PCM板，所述正极并联片以及负极并联片外侧均折弯成型与PCM板连接的连接片。

所述定位孔为盲孔。

所述安装位以及定位孔的高度大于正极壳或者负极壳的厚度，当所述正极壳以及负极壳安装后，两个所述安装位底面相接触。

所述正极壳、负极壳的中心孔以及边缘孔底部均设置环边。

一种电芯点焊装置，用于对所述的电芯总成进行焊接；包括底座、转动件以及激光焊接机，所述底座顶部设置驱动装置，所述驱动装置用于驱动转动件定角度转动，所述转动件上呈圆周均匀设置三个焊接位，所述焊接位上设置定位筒，所述定位筒内设置定位柱，所述焊接位上设置转动装置，所述转动装置用于驱动定位筒定角度转动；所述底座上的三等分点分别作为取放工位、第一焊接工位以及第二焊接工位，所述第一焊接工位顶部设置第一激光焊接头，所述第一焊接工位侧面设置第二激光焊接头，所述第二焊接工位顶部设置第三激光焊接头，所述第一激光焊接头、第二激光焊接头以及第三激光焊接头均与激光焊接机相适应。

所述驱动装置为三工位分度盘，所述转动件即设置在三工位分度盘顶面，所述三工位分度盘的三个工位分别为取放工位、第一焊接工位以及第二焊接工位。

所述转动装置为六工位分度盘，所述驱动装置的轴心安装导电滑环。

所述转动件包括转盘以及延伸臂，所述定位筒即设置在延伸臂末端。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明针对圆球形以及圆柱状的特殊创意充电宝研发了由圆柱电芯集成的电芯总成，可以充分利用圆球形内腔与柱状内腔的空间，布置更多的圆柱电芯，替代单一的方形电芯，使充电宝内的空间被电芯充满，从而将壳体内的容积最大限度的转化为充电宝的容量。

本电芯总成具有一个中心电芯以及围绕中心电芯布设的五个边缘电芯，五个边缘电芯与PCM保护板在中心电芯外侧呈圆周均匀分布，从而可以最大限度的利用空间，将圆球壳体或者圆柱壳体内的空间转化为充电宝的容量。

本发明提供了一种针对该电芯的激光点焊装置，用于替代现行的大型电池包激光点焊机。本焊接装置体积小，结构简单，造价低廉，且针对本集束柱状电芯总成进行设计，能够完成本特定电芯总成的PCM保护板的焊接。

附图说明

附图1是本发明焊接装置立体视角结构示意图；

附图2是本发明焊接装置俯视视角结构示意图；

附图3是本发明焊接装置驱动部分结构示意图；

附图4是本发明电芯总成结构示意图；

附图5是本发明正极壳与负极壳装配示意图；

附图6是本发明正极壳结构示意图；

附图7是本发明正极并联片结构示意图。

附图中所示标号：1、正极壳；2、负极壳；3、中心孔；4、边缘孔；5、安装位；6、正极并联片；7、负极并联片；8、定位孔；9、凹槽；10、底座；11、驱动装置；12、取放工位；13、第一焊接工位；14、第二焊接工位；20、转动件；21、焊接位；22、定位筒；23、定位柱；24、转动装置；25、延伸臂；30、激光焊接机；31、第一激光焊接头；32、第二激光焊接头；33、第三激光焊接头。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-7所示，本发明所述一种电芯总成，包括正极壳1以及负极壳2，所述正极壳1以及负极壳2采用一体注塑成型，所述正极壳1与负极壳2插接完成装配，将电芯置于正极壳1与负极壳2的束缚内。

所述正极壳1与负极壳2中心均具有中心孔3，所述正极壳1与负极壳2外侧设置五个边缘孔4以及一个安装位5，五个所述边缘孔4以及安装位5以绕中心孔3圆心呈圆周均匀分布。所述中心孔3以及边缘孔4为电芯的固定位，所述安装位5内胶接PCM保护板，六个电芯并联后，正负极分别集束连接在PCM保护板上。其中中心孔3以及边缘孔4的直径与电芯的外径一致，以保证电芯在中心孔3以及边缘孔4内的限位。

所述正极壳1与电芯正极之间设置正极并联片6，所述负极壳2与电芯负极之间设置负极并联片7，所述中心孔3与安装位5之间设置定位孔8。本实施方式中，所述正极壳1与负极壳2底面上均具有环边，环边的内孔小于电芯的直径，从而确保对于电芯的限位。

所述安装位5上具有凹槽9，PCM板即设置在凹槽9内，所述正极并联片6以及负极并联片7外侧均折弯成型与PCM板连接的连接片，连接片与PCM板上的触点连接位相抵触，通过激光点焊可以完成连接片与PCM板的焊接。

所述定位孔8为盲孔。定位孔8作为后续电芯总成与PCM板材焊接的定位孔以及后续与充电宝壳体封装的定位孔。盲孔有助于电芯总成在焊接时高度的定位，保障激光点焊装置的焊接效果。

所述安装位5以及定位孔8的高度大于正极壳1或者负极壳2的厚度，当所述正极壳1以及负极壳2安装后，两个所述安装位5底面相接触。具体的，所述正极壳1底面设置插孔，所述负极壳2底面设置与插孔相配合的插头，通过插头与插孔的插接配合，完成正极壳1与负极壳2的紧固，从而将电芯固定在正极壳1与负极壳2内。

一种电芯点焊装置，用于对上述的电芯总成进行焊接。本点焊装置包括底座10、转动件20以及激光焊接机30，所述激光焊接机30对电芯总成上正极并联片6以及负极并联片7进行穿透电焊，从而将正极并联片6焊接在电芯正极上，将负极并联片7焊接在负极上，同时将连接片焊接在PCM板上。

所述底座10顶部安装驱动装置11，所述驱动装置11用于驱动转动件20定角度转动，所述驱动装置11可选择伺服电机驱动的齿轮传动装置，本实施方式中选择三工位分度盘，所述转动件20即安装在三工位分度盘顶面，所述三工位分度盘的三个工位分别为取放工位12、第一焊接工位13以及第二焊接工位14。所述转动件20上呈圆周均匀设置三个焊接位21，所述焊接位21上安装定位筒22，所述定位筒22作为电芯总成的定位安装部件。所述定位筒22内具有定位柱23，所述定位柱23与电芯总成上的定位孔8相对应，使电芯总成能够被限位安装在定位筒22内，从而随着驱动装置11的驱动移动到准确的焊接工位处。 所述转动件20包括转盘以及延伸臂25，所述定位筒22即设置在延伸臂25末端。

所述焊接位21上安装转动装置24，所述转动装置24用于驱动定位筒22定角度转动。本实施方式中，所述转动装置24为六工位分度盘，六工位分度盘的每个停止点均位于边缘孔4内电芯的中心处。所述三工位分度盘的转动轴心安装导电滑环。导电滑环满足六工位分度盘的供电与控制线路的导通。

所述底座10上的三等分点分别作为取放工位12、第一焊接工位13以及第二焊接工位14。其中取放工位12作为电芯总成的放入位置以及翻面位置，第一焊接工位13完成中心孔3内电芯的焊接以及PCM板与连接片的焊接，第二焊接工位14完成边缘孔4内五个电芯的焊接。具体的，所述第一焊接工位13顶部设置第一激光焊接头31，所述第一焊接工位13侧面设置第二激光焊接头32。当电芯总成停止在第一焊接工位13处时，中心孔3内的电芯中心正好处于第一激光焊接头31的下方，第一激光焊接头31对中心电芯进行熔穿点焊，将正极并联片6焊接在中心电芯的正极上。同时PCM板与连接片的接触点正好位于第二激光焊接头32对应的焊接位置，第二激光焊接头32工作将正极并联片6的连接片焊接在PCM板上。以上是电芯总成正放的情况，在取放工位12处可手动将电芯总成颠倒，从而完成负极并联片7在中心电芯负极的焊接以及负极并联片7的连接片与PCM板的焊接。

所述第二焊接工位14顶部设置第三激光焊接头33，第三激光焊接头33位于边缘孔4上方，随着六工位分度盘的转动，五个边缘孔中心能够依次停止在第三激光焊接头33正下方，从而利用第三激光焊接头33完成边缘电芯与正极并联片6、负极并联片7的熔穿点焊。

所述第一激光焊接头31、第二激光焊接头32以及第三激光焊接头33均与激光焊接机30相连接，激光焊接机作为第一激光焊接头31、第二激光焊接头32以及第三激光焊接头33的激光源。

以目前常见的直径70-80mm宝可梦精灵球形充电宝为例，使用本电芯总成（选用14500规格钴酸锂电芯标称容量1600mAh），充电宝容量可达到9600mAh，充分利用了球形壳体的内部空间，最大限度的将球形壳体的空间转化为电池容量。

本点焊装置在使用时，可配套上料机械手与工程机使用，三工位分度盘、六工位分度盘以及上料机械手的动作均受到工程机的控制。本实施方式中，优选小批量的手动操作，并以此为例详述使用过程。当手动操作时，需安装手动或者脚踩的接触开关。首先将电芯总成放置在取放工位12内，然后触发开关，三工位分度盘转动120度，然后继续在移动到取放工位12的定位筒22内放入电芯总成，并且此时第一激光焊接头31与第二激光焊接头32工作，完成中心电芯以及一端连接片与PCMA板的焊接，然后继续触发开关，三工位分度盘转动120度，继续在移动到取放工位12内的定位筒22内放入电芯总成，此时第一激光焊接头31与第二激光焊接头32工作，将新移动到第一焊接工位13的电芯总成的完成上述焊接，而移动到第二焊接工位14的电芯总成随着六工位分度盘转动，第三激光焊接头33完成五个边缘电芯的焊接。六工位分度盘完成一个转动轮回后，此时继续触发开关，一面焊接完成的电芯总成转动到初始的取放工位12处，此时将电芯总成翻面，使其随着三工位分度盘继续转动一个周期，完成另一面的焊接操作后取出，并放入新的电芯总成。

Claims (5)

1.一种电芯点焊装置，用于对电芯总成进行焊接；其特征在于：该电芯总成包括正极壳（1）以及负极壳（2），所述正极壳（1）与负极壳（2）插接，所述正极壳（1）与负极壳（2）中心均具有中心孔（3），所述正极壳（1）与负极壳（2）外侧设置五个边缘孔（4）以及一个安装位（5），五个所述边缘孔（4）以及安装位（5）以绕中心孔（3）圆心呈圆周均匀分布，所述安装位（5）上设置凹槽（9），所述凹槽（9）内用于设置PCM板，所述正极壳（1）与电芯正极之间设置正极并联片（6），所述负极壳（2）与电芯负极之间设置负极并联片（7），所述正极并联片（6）以及负极并联片（7）外侧均折弯成型与PCM板连接的连接片；所述中心孔（3）以及五个边缘孔（4）内均设置电芯，所述中心孔（3）与安装位（5）之间设置定位孔（8）；电芯点焊装置包括底座（10）、转动件（20）以及激光焊接机（30），所述底座（10）顶部设置驱动装置（11），所述驱动装置（11）用于驱动转动件（20）定角度转动，所述转动件（20）上呈圆周均匀设置三个焊接位（21），所述驱动装置（11）为三工位分度盘，所述转动件（20）即设置在三工位分度盘顶面，所述三工位分度盘的三个工位分别为取放工位（12）、第一焊接工位（13）以及第二焊接工位（14），所述焊接位（21）上设置定位筒（22），所述定位筒（22）内设置定位柱（23），所述焊接位（21）上设置转动装置（24），所述转动装置（24）为六工位分度盘，所述驱动装置（11）的轴心安装导电滑环，所述转动装置（24）用于驱动定位筒（22）定角度转动；所述底座（10）上的三等分点分别作为取放工位（12）、第一焊接工位（13）以及第二焊接工位（14），所述第一焊接工位（13）顶部设置第一激光焊接头（31），所述第一焊接工位（13）侧面设置第二激光焊接头（32），所述第二焊接工位（14）顶部设置第三激光焊接头（33），所述第一激光焊接头（31）、第二激光焊接头（32）以及第三激光焊接头（33）均与激光焊接机（30）相适应；

该电芯点焊装置的时序控制流程为：

S1：首先将电芯总成放置在取放工位（12）内，触发开关，三工位分度盘转动120度，并继续在移动到取放工位（12）的定位筒（22）内放入电芯总成；

S2：此时第一激光焊接头（31）与第二激光焊接头（32）工作，完成中心电芯以及一端连接片与PCMA板的焊接；

S3：继续触发开关，三工位分度盘转动120度，继续在移动到取放工位（12）内的定位筒（22）内放入电芯总成，此时第一激光焊接头（31）与第二激光焊接头（32）工作，将新移动到第一焊接工位（13）的电芯总成的完成上述焊接，移动到第二焊接工位（14）的电芯总成随着六工位分度盘转动，第三激光焊接头（33）完成五个边缘电芯的焊接；

S4：六工位分度盘完成一个转动轮回后，此时继续触发开关，一面焊接完成的电芯总成转动到初始的取放工位（12）处，此时将电芯总成翻面，使其随着三工位分度盘继续转动一个周期，完成另一面的焊接操作后取出，并放入新的电芯总成。

2.根据权利要求1所述的一种电芯点焊装置，其特征在于：所述定位孔（8）为盲孔。

3.根据权利要求1所述的一种电芯点焊装置，其特征在于：所述安装位（5）以及定位孔（8）的高度大于正极壳（1）或者负极壳（2）的厚度，当所述正极壳（1）以及负极壳（2）安装后，两个所述安装位（5）底面相接触。

4.根据权利要求1所述的一种电芯点焊装置，其特征在于：所述正极壳（1）、负极壳（2）的中心孔（3）以及边缘孔（4）底部均设置环边。

5.根据权利要求1所述的一种电芯点焊装置，其特征在于：所述转动件（20）包括转盘以及延伸臂（25），所述定位筒（22）即设置在延伸臂（25）末端。

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