CN114700738A - 一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置及固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置及固定方法，涉及锂电池梯次利用技术领域。本发明中：上位塑框前后侧方位都配置有朝向锂电池电芯电极的电极脊柱打磨机构，上位塑框的电极导入槽口位置处安装有若干计数传感探头，上位塑框前后侧面板开设有若干层插合缺口，下位塑框开设有前后贯通的横向焊接区。纵向液压机构包括用于移动支撑锂电池电芯的电芯支撑板。固定装置包括在横向方位上与上位塑框前后面板移动插接配合的电极支撑机构，电极支撑机构连接有用于驱动电机支撑机构横向移动的横向液压机构。本发明提升了锂电池电芯电极脊柱的打磨效率，也便于锂电池电芯的快速焊接，使得梯次化利用的锂电池二次处理、加工效率得到提升。

Description

一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置及固定方法

技术领域

本发明涉及锂电池梯次利用技术领域，尤其涉及一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置及固定方法。

背景技术

现如今，新能源汽车的高速发展，大量锂电池被制造出来，投入应用在新能源汽车上，但当新能源汽车锂电池的电池容量低于80%后，就需要将动力锂电池退役更换，而锂电池在新能源汽车上退役后，仍存在着将近80%的电池容量，对其回收处理后进行梯次化利用能够带来新的经济价值，同时也是提高能源利用率的重要手段。在对新能源汽车上退役的锂电池进行梯次化回收利用时，需要进行二次处理加工，以33140铁锂电池电芯组成的锂电为例，在处理加工时，需要将单体电芯正负电极脊柱上的原焊点打磨掉，便于根据组配规格需求进行二次焊接组合。

而现有对33140铁锂电池电芯进行打磨时采用直接手持电芯在高速旋转的砂带上进行打磨，存在效率较低、打磨程度不易控制、也不便于根据组配规格进行快速串并联焊接操作等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置及固定方法，提升了锂电池电芯电极脊柱的打磨效率，也便于锂电池电芯的快速焊接，使得梯次化利用的锂电池二次处理、加工效率得到提升。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，固定装置包括上位塑框、安装在上位塑框下侧位置的下位塑框，上位塑框前后侧方位都配置有朝向锂电池电芯电极的电极脊柱打磨机构，上位塑框前后侧面板开设有贯穿式的电极横置区，上位塑框上部开设有用于卡合放置锂电池电芯电极的电极导入槽口，上位塑框的电极导入槽口位置处安装有若干计数传感探头，上位塑框前后侧面板开设有若干层插合缺口，下位塑框开设有前后贯通的横向焊接区。

电极脊柱打磨机构包括打磨升降架以及用于驱动调节打磨升降架升降移动的升降伺服电机，打磨升降架固定安装有横置的打磨电机，打磨升降架配置有若干由打磨电机驱动的打磨砂轮。

固定装置包括在竖直方位上活动贯穿下位塑框、上位塑框内部区域的纵向液压机构，纵向液压机构包括用于移动支撑锂电池电芯的电芯支撑板。

固定装置包括在横向方位上与上位塑框前后面板移动插接配合的电极支撑机构，电极支撑机构连接有用于驱动电机支撑机构横向移动的横向液压机构。

电机支撑机构包括侧推板，侧推板两侧固定连接有若干活动安装在插合缺口位置处的插合边片，插合边片朝外的侧面开设有若干与电极横置区位置相配合的打磨道槽。

作为本发明中梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置的一种优选技术方案：电极横置区的开口宽度尺寸与锂电池电芯电极的长度尺寸相配合，相邻层插合缺口的高度差与锂电池电芯的直径尺寸相同。

作为本发明中梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置的一种优选技术方案：打磨升降架一端开设有螺纹通孔，升降伺服电机的输出侧配置有安装在螺纹通孔位置处的螺纹杆，螺纹杆上端安装有上位固定板，上位固定板安装有与螺纹杆连接的轴承结构。打磨升降架另一端开设有导向通孔，打磨升降架的导向通孔位置处竖直安装有副侧导向杆，副侧导向杆的上下侧端都配置有导向固定板。

作为本发明中梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置的一种优选技术方案：打磨电机的输出侧固定连接有打磨驱动轴，打磨砂轮固定安装在打磨驱动轴上。

作为本发明中梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置的一种优选技术方案：纵向液压机构包括第一液压单元，第一液压单元安装有若干独立的纵向液压管，每个纵向液压管都配置有第一液压控制模块，纵向液压管配置有与电芯支撑板固定连接的液压杆。

作为本发明中梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置的一种优选技术方案：横向液压机构包括第二液压单元，第二液压单元安装有一横向液压管，横向液压管的输出侧配置有横向液压杆，横向液压杆侧端与侧推板的中间位置固定连接。

作为本发明中梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置的一种优选技术方案：打磨砂轮的打磨宽度尺寸与锂电池电芯电极的打磨区宽度尺寸相同，插合边片的打磨道槽横向宽度尺寸与打磨砂轮的打磨宽度尺寸相配合。

本发明提供一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定方法，包括以下步骤：

㈠第一液压单元将电芯支撑板调节至上位塑框中，电芯支撑板处于上位塑框最上层锂电池电芯摆放位置处。

㈡将锂电池电芯电极横置，将电芯电极从电极导入槽口放入，锂电池电芯落在处于最高位置状态的电芯支撑板上。

㈢计数传感探头传感检测到锂电池电芯落入，当前纵向位置的电芯支撑板下降一个锂电池电芯直径的高度，上方预留出一个锂电池电芯空位。

㈣每当有新的锂电池电芯落入预留的锂电池电芯空位后，电芯支撑板就对应下降一个锂电池电芯直径的高度，直至当前纵向位置电极横置区中的锂电池电芯满载。

㈤当所有纵向位置电极横置区中的锂电池电芯满载后，第二液压单元驱动调节插合边片穿插在电极横置区中纵向相邻的锂电池电芯电极之间，插合边片对锂电池电芯电极形成纵向支撑。

㈥升降伺服电机驱动螺纹杆转动，打磨升降架从低位向高位匀速移动，同时打磨电机启动，打磨电机带动打磨砂轮转动，打磨砂轮途径打磨道槽、锂电池电芯电极的打磨区，对上位塑框中所有锂电池电芯电极的打磨区进行打磨。

㈦打磨结束后，打磨升降架处于高位状态，横向液压杆带动插合边片后退，插合边片的前侧端退至上位塑框的最边侧插合缺口位置处，通过焊接机器人对处于上位塑框内的锂电池电芯电极进行纵向方向的镍条焊接。

㈧上位塑框内的锂电池电芯电极完成纵向的镍条焊接后，第一液压单元带动所有锂电池电芯同步下降，当有至少一半数量的锂电池电芯进入下位塑框时，通过焊接机器人对处于下位塑框内的锂电池电芯电极进行横向镍条焊接，焊接完成后，再将上侧剩余的锂电池电芯带入下位塑框，完成后续锂电池电芯的横向镍条焊接。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在上位塑框开设电极横置区、插合缺口和电极导入槽口，通过在上位塑框配合安装插合边片，通过横向调节插合边片从而对上位塑框内的锂电池电芯电极进行横向限位支撑，并通过能够自由升降的打磨升降架上的打磨砂轮对被横向、纵向固定后的锂电池电芯电极打磨区进行适宜程度的打磨，同时便于对打磨后的锂电池电芯进行纵向镍条焊接，再配合利用下位塑框完成锂电池电芯的横向镍条焊接，使得梯次化利用的锂电池二次处理、加工效率得到提升。

附图说明

图1为本发明中插合边片插接在上位塑框时的结构示意图。

图2为本发明中插合边片脱离锂电池电芯电极时的结构示意图。

图3为本发明中上位塑框的结构示意图。

图4为本发明中横向液压机构、电极支撑机构的结构示意图。

图5为本发明中33140铁锂电池电芯电极的结构示意图。

图6为本发明中纵向液压机构的结构示意图。

图7为本发明中电极脊柱打磨机构的结构示意图。

附图标记说明：

1-上位塑框，101-电极横置区，102-插合缺口，103-电极导入槽口；2-下位塑框，201-横向焊接区；3-第一液压单元；4-第一液压控制模块；5-纵向液压管；6-电芯支撑板，601-支撑曲面槽；7-第二液压单元；8-横向液压管；9-横向液压杆；10-侧推板；11-插合边片；12-打磨道槽；13-计数传感探头；14-副侧导向杆；15-锂电池电芯，1501-锂电池电芯电极；16-打磨升降架，1601-螺纹通孔，1602-导向通孔；17-打磨电机；18-打磨驱动轴；19-打磨砂轮；20-升降伺服电机；21-螺纹杆；22-上位固定板；23-导向固定板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

参阅图1所示，横向液压管8驱动横向液压杆9朝向上位塑框1运动，将侧推板10及其组件与上位塑框1进行插接配合。上位塑框1的正下方设置了下位塑框2，打磨升降架16也正处于上位塑框1边围区域的下部位置。

参阅图2所示，下位塑框2与上位塑框1纵向贯通，下位塑框2的前后侧面开设了贯通的横向焊接区201，当锂电池电芯15在上位塑框1中完成纵向的镍条焊接后，第二液压单元7控制侧推板10与上位塑框1逐步分离，锂电池电芯15逐步落入下位塑框的横向焊接区201时，再对锂电池电芯15进行横向镍条焊接。另外，螺纹杆21上端转动安装在上位固定板22上，上位固定板22上安装了轴承，螺纹杆21与轴承连接。副侧导向杆14上下侧都固定安装在导向固定板23上，导向固定板23、上位固定板22以及升降伺服电机20都可以固定安装在相应的固定结构上。

参阅图3所示，上位塑框1为绝缘材质的塑料结构，在将锂电池电芯电极横置过程中就不会发生正负极短接问题，上位塑框1的前后侧面设置了多组相互对应的电极横置区101，上位塑框1的前后侧面板上开设了多个层次的插合缺口102，上位塑框1上侧端开设了电极导入槽口103，电极导入槽口103处于电极横置区101的上侧，上位塑框1的前后侧板的厚度大于锂电池电芯的电极厚度，锂电池电芯电极是处于上位塑框1前后侧面的内围位置，电极横置区101、电极导入槽口103的宽度尺寸相同，都恰好能将横置的锂电池电芯电极1501（结合图5）放入。

计数传感探头13安装在上位塑框1的上部位置，计数传感探头13能够传感检测锂电池电芯层叠数量，每当有一个锂电池电芯经过计数传感探头13，计数传感探头13都会向控制系统发送一次电信号，控制系统内通过累加器在对应的编码模块上进行数量累加（控制系统内设置的多个编码模块对应多个位置的计数传感探头13）。

参阅图4所示，图4为本发明中横向液压机构、电极支撑机构的结构示意图，第二液压单元7配置了横向液压管8，横向液压管8设置了横向液压杆9，横向液压杆9侧端固定连接在侧推板10中心位置，侧推板10两侧设置了多个插合边片11，结合图3，插合边片11插接在上位塑框1的插合缺口102位置处。插合边片11上还开设了打磨道槽12，打磨道槽12略大于锂电池电芯电极的打磨区宽度,插合边片11的非打磨道槽12位置都采用加厚设计，能够加强对锂电池电芯电极1501（结合图5）限位支撑的稳固性。另外，为了避免正负极短接，侧推板10、插合边片11可采用绝缘塑料材质制成。

参阅图5所示，图5为本发明中33140铁锂电池电芯电极的结构示意图，锂电池电芯以33140铁锂电池电芯为例，锂电池电芯电极1501呈条状，锂电池电芯电极1501存在需要打磨的打磨区，需要将原本的焊接点残留打磨清除掉，打磨、焊接时，整齐的电极位置排列能够达到较佳的打磨、焊接效果，也不会出现打磨过度或打磨不足的现象。

参阅图6所示，第一液压单元3配置了多个纵向液压管5，每个纵向液压管5都配置独立的第一液压控制模块4，纵向液压管5的液压杆上端固定安装了电芯支撑板6。结合图1，锂电池电芯电极刚开始进入上位塑框1时，电芯支撑板6是处于接近上位塑框1的上端位置，每当上位塑框1进入一个新的锂电池电芯，电芯支撑板6都会对应下降一个锂电池电芯直径尺寸的高度距离。电芯支撑板6的上侧面开设了支撑曲面槽601，支撑曲面槽601与横置的锂电池电芯下侧面支撑接触，支撑曲面槽601可以采用摩擦力较大的橡胶面。

参阅图7所示，打磨升降架16一侧端开设螺纹通孔1601，打磨升降架16另一侧端开设导向通孔1602。结合图2，副侧导向杆14穿过导向通孔1602，螺纹通孔1601位置处安装了螺纹杆21，螺纹杆21与升降伺服电机20连接，升降伺服电机20带动螺纹杆21转动，就能驱动打磨升降架16进行上下移动。打磨升降架16还安装了横置的打磨电机17，打磨电机17的输出端连接了打磨驱动轴18，打磨驱动轴18上固定安装了多个打磨砂轮19，打磨砂轮19朝向锂电池电芯电极，打磨砂轮19能够对锂电池电芯电极的打磨区进行打磨，（结合图4）插合边片11开设的打磨道槽12也不会遮挡打磨砂轮19的移动路径。

实施例二

本发明涉及一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定方法，主要包括以下内容：

第一步，第一液压单元3将电芯支撑板6调节至上位塑框1中，电芯支撑板6处于上位塑框1最上层锂电池电芯摆放位置处。

第二步，将锂电池电芯电极横置，将电芯电极从电极导入槽口103放入，锂电池电芯落在处于最高位置状态的电芯支撑板6上。

第三步，计数传感探头13传感检测到锂电池电芯落入，当前纵向位置的电芯支撑板6下降一个锂电池电芯直径的高度，上方预留出一个锂电池电芯空位。

第四步，每当有新的锂电池电芯落入预留的锂电池电芯空位后，电芯支撑板6就对应下降一个锂电池电芯直径的高度，直至当前纵向位置电极横置区101中的锂电池电芯满载。

第五步，当所有纵向位置电极横置区101中的锂电池电芯满载后，第二液压单元7驱动调节插合边片11穿插在电极横置区101中纵向相邻的锂电池电芯电极之间，插合边片11对锂电池电芯电极形成加固支撑。

第六步，升降伺服电机20驱动螺纹杆21转动，打磨升降架16从低位向高位匀速移动，同时打磨电机17启动，打磨电机17带动打磨砂轮19转动，打磨砂轮19途径打磨道槽12、锂电池电芯电极的打磨区，对上位塑框1中所有锂电池电芯电极的打磨区进行打磨。

第七步，当打磨砂轮19完成对上位塑框1中所有锂电池电芯电极打磨区域的打磨，在打磨砂轮19脱离最上侧位置插合边片11的打磨道槽12后，横向液压杆9带动插合边片11后退，插合边片11的前侧端退至上位塑框1的最边侧插合缺口102位置处，此时，插合边片11未遮挡锂电池电芯，然后通过焊接机器人对处于上位塑框1内的锂电池电芯电极进行纵向方向的镍条焊接。

第八步，上位塑框1内的锂电池电芯电极完成纵向的镍条焊接后，第一液压单元3带动所有锂电池电芯同步下降，当有至少一半数量的锂电池电芯进入下位塑框2时，通过焊接机器人对处于下位塑框2内的锂电池电芯电极进行横向镍条焊接，焊接完成后，再将上侧剩余的锂电池电芯带入下位塑框2，完成后续锂电池电芯的横向镍条焊接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，其特征在于：固定装置包括上位塑框（1）、安装在上位塑框（1）下侧位置的下位塑框（2），所述上位塑框（1）前后侧方位都配置有朝向锂电池电芯电极的电极脊柱打磨机构，所述上位塑框（1）前后侧面板开设有贯穿式的电极横置区（101），所述上位塑框（1）上部开设有用于卡合放置锂电池电芯电极的电极导入槽口（103），所述上位塑框（1）的电极导入槽口（103）位置处安装有若干计数传感探头（13），所述上位塑框（1）前后侧面板开设有若干层插合缺口（102），所述下位塑框（2）开设有前后贯通的横向焊接区（201）；所述电极脊柱打磨机构包括打磨升降架（16）以及用于驱动调节打磨升降架（16）升降移动的升降伺服电机（20），所述打磨升降架（16）固定安装有横置的打磨电机（17），所述打磨升降架（16）配置有若干由打磨电机（17）驱动的打磨砂轮（19）；固定装置包括在竖直方位上活动贯穿下位塑框（2）、上位塑框（1）内部区域的纵向液压机构，所述纵向液压机构包括用于移动支撑锂电池电芯的电芯支撑板（6）；固定装置包括在横向方位上与上位塑框（1）前后面板移动插接配合的电极支撑机构，所述电极支撑机构连接有用于驱动电机支撑机构横向移动的横向液压机构；所述电机支撑机构包括侧推板（10），所述侧推板（10）两侧固定连接有若干活动安装在插合缺口（102）位置处的插合边片（11），所述插合边片（11）朝外的侧面开设有若干与电极横置区（101）位置相配合的打磨道槽（12）。

2.根据权利要求1所述的一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，其特征在于：所述电极横置区（101）的开口宽度尺寸与锂电池电芯电极的长度尺寸相配合，相邻层插合缺口（102）的高度差与锂电池电芯的直径尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，其特征在于：所述打磨升降架（16）一端开设有螺纹通孔（1601），所述升降伺服电机（20）的输出侧配置有安装在螺纹通孔（1601）位置处的螺纹杆（21），所述螺纹杆（21）上端安装有上位固定板（22），所述上位固定板（22）安装有与螺纹杆（21）连接的轴承结构；所述打磨升降架（16）另一端开设有导向通孔（1602），所述打磨升降架（16）的导向通孔（1602）位置处竖直安装有副侧导向杆（14），所述副侧导向杆（14）的上下侧端都配置有导向固定板（23）。

4.根据权利要求1所述的一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，其特征在于：所述打磨电机（17）的输出侧固定连接有打磨驱动轴（18），所述打磨砂轮（19）固定安装在打磨驱动轴（18）上。

5.根据权利要求1所述的一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，其特征在于：所述纵向液压机构包括第一液压单元（3），所述第一液压单元（3）安装有若干独立的纵向液压管（5），每个纵向液压管（5）都配置有第一液压控制模块（4），所述纵向液压管（5）配置有与电芯支撑板（6）固定连接的液压杆。

6.根据权利要求1所述的一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，其特征在于：所述横向液压机构包括第二液压单元（7），所述第二液压单元（7）安装有一横向液压管（8），所述横向液压管（8）的输出侧配置有横向液压杆（9），所述横向液压杆（9）侧端与侧推板（10）的中间位置固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，其特征在于：所述打磨砂轮（19）的打磨宽度尺寸与锂电池电芯电极的打磨区宽度尺寸相同，所述插合边片（11）的打磨道槽（12）横向宽度尺寸与打磨砂轮（19）的打磨宽度尺寸相配合。

8.一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的一种梯次利用锂电池组排线焊接绝缘固定装置，包括以下步骤：㈠第一液压单元（3）将电芯支撑板（6）调节至上位塑框（1）中，电芯支撑板（6）处于上位塑框（1）最上层锂电池电芯摆放位置处；㈡将锂电池电芯电极横置，将电芯电极从电极导入槽口（103）放入，锂电池电芯落在处于最高位置状态的电芯支撑板（6）上；㈢计数传感探头（13）传感检测到锂电池电芯落入，当前纵向位置的电芯支撑板（6）下降一个锂电池电芯直径的高度，上方预留出一个锂电池电芯空位；㈣每当有新的锂电池电芯落入预留的锂电池电芯空位后，电芯支撑板（6）就对应下降一个锂电池电芯直径的高度，直至当前纵向位置电极横置区（101）中的锂电池电芯满载；㈤当所有纵向位置电极横置区（101）中的锂电池电芯满载后，第二液压单元（7）驱动调节插合边片（11）穿插在电极横置区（101）中纵向相邻的锂电池电芯电极之间，插合边片（11）对锂电池电芯电极形成纵向支撑；㈥升降伺服电机（20）驱动螺纹杆（21）转动，打磨升降架（16）从低位向高位匀速移动，同时打磨电机（17）启动，打磨电机（17）带动打磨砂轮（19）转动，打磨砂轮（19）途径打磨道槽（12）、锂电池电芯电极的打磨区，对上位塑框（1）中所有锂电池电芯电极的打磨区进行打磨；㈦打磨结束后，打磨升降架（16）处于高位状态，横向液压杆（9）带动插合边片（11）后退，插合边片（11）的前侧端退至上位塑框（1）的最边侧插合缺口（102）位置处，通过焊接机器人对处于上位塑框（1）内的锂电池电芯电极进行纵向方向的镍条焊接；㈧上位塑框（1）内的锂电池电芯电极完成纵向的镍条焊接后，第一液压单元（3）带动所有锂电池电芯同步下降，当有至少一半数量的锂电池电芯进入下位塑框（2）时，通过焊接机器人在横向方向上对处于下位塑框（2）内的锂电池电芯电极进行镍条焊接，焊接完成后，再将上侧剩余的锂电池电芯带入下位塑框（2），完成后续锂电池电芯的横向镍条焊接。

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