CN114843622B - 锂离子电池压紧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂离子电池压紧方法，包括：提供夹持装置，夹持装置包括第一夹爪、第二夹爪、第一驱动机构及第二驱动机构，第一夹爪包括第一夹持部，第二夹爪包括第二夹持部，夹持装置夹持电芯时，第二夹爪的第二夹持部先对放置于上料平台上的电芯进行按压，之后第一夹爪的一对第一夹持部移动到电芯的相对两侧，且第一夹持部的水平部分伸入至电芯的底部而第一夹持部的垂直部分与电芯的侧面贴置，通过第一夹爪和第二夹爪的配合将电芯移动到压紧装置的上隔板和下隔板之间进行压紧。本发明通过对第一夹爪和第二夹爪的工作流程进行改善，可以在不改变现有设备结构的情况下，减少设备异常报警的可能，有助于提高工作效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池压紧方法。
背景技术
随着不可再生能源不断减少以及消费类电子技术的飞速发展，锂离子电池的应用越来越广泛，对其储能性能也提出了越来越高的要求。
锂离子电池的生产过程通常包括正负极涂布、碾压、分切、卷绕、压紧、入壳等步骤。这其中，在卷绕以制备成电芯之后，由于电芯内部的极片及隔膜结构比较松散，因此需要对锂电池进行压紧整形。具体地，现有的锂离子电池压紧整形的过程为，利用上料装置的第一夹爪先夹紧电芯，随后第二夹爪向下按压电芯，通过第一夹爪和第二夹爪的配合将电芯固定住，之后送到压紧平台进行压紧整形。这种方法存在的问题是，因夹具下方中空，经第一夹爪的先夹紧和第二夹爪的后按压，会造成下压过后电芯中部受力向下弯曲而产生严重变形，而压紧装置的上隔板与下隔板的空间距离有限，电芯被平移放置压紧装置的上下隔板中间时，因电芯向下弯曲形变严重，电芯与下隔板会发生碰撞，引发设备频繁发生异常报警，导致生产效率低下。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂离子电池压紧方法，用于解决现有技术中对锂离子电池进行压紧整形时先利用上料装置的第一夹爪先夹紧电芯，随后第二夹爪向下按压电芯，之后送到压紧平台进行压紧整形的方法存在的因夹具下方中空，经第一夹爪的先夹紧和第二夹爪的后按压，会造成下压过后电芯中部受力向下弯曲而产生严重变形，而压紧装置的上隔板与下隔板的空间距离有限，电芯被平移放置压紧装置的上下隔板中间时，因电芯向下弯曲形变严重，电芯与下隔板会发生碰撞，引发设备频繁发生异常报警，导致生产效率低下等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种锂离子电池压紧方法，包括：提供夹持装置，所述夹持装置包括第一夹爪、第二夹爪、用于驱动第一夹爪移动的第一驱动机构及用于驱动第二夹爪移动的第二驱动机构，所述第一夹爪包括一对L型的第一夹持部，所述第二夹爪包括一对矩形的第二夹持部，所述夹持装置夹持电芯时，第二夹爪的第二夹持部先对放置于上料平台上的电芯进行按压，之后第一夹爪的一对第一夹持部移动到电芯的相对两侧，且第一夹持部的水平部分伸入至电芯的底部而第一夹持部的垂直部分与电芯的侧面贴置，通过第一夹爪和第二夹爪的配合将电芯移动到压紧装置的上隔板和下隔板之间进行压紧。
可选地，所述压紧装置为热压装置，所述上隔板和下隔板与加热器相连接。
更可选地，所述锂离子电池压紧方法还包括在利用夹持装置对电芯进行按压的过程中进行加热。
可选地，所述锂离子电池压紧方法包括在将电芯放置到上隔板和下隔板之间后，所述夹持装置退回到上料平台夹持下一个电芯。
可选地，在所述夹持装置抓取所述电芯前和/或后，对所述电芯进行扫码，扫码合格后送入中转区或送至所述压紧装置。
可选地，在所述中转区对电芯进行清洁。
可选地，对电芯进行压紧的过程中同时对电芯进行耐压测试。
可选地，所述锂离子电池压紧方法包括在夹持装置夹持电芯前，先对电芯的位置进行检测，以判断电芯的位置是否发生偏移，若电芯位置发生偏移，则先对电芯进行位置纠正。
可选地，对电芯进行位置纠正的方法包括人工手动纠正或利用夹持装置进行校正。
可选地，所述第一夹爪和第二夹爪均为两组以上，所述锂离子电池压紧方法同步夹持多个电芯至压紧装置进行同步压紧。
如上所述，本发明的锂离子电池压紧方法，具有以下有益效果：本发明通过对第一夹爪和第二夹爪的工作流程进行改善，可以在不改变现有设备结构的情况下，减少设备异常报警的可能，有助于提高工作效率，降低生产成本。目前发明人已将该方法应用到自己所在的工厂，在使用该方法后，迄今为止未发生原有的因夹持装置的夹爪夹取电芯造成电芯弯曲形变的问题，设备产出率极大提高。
附图说明
图1显示为执行本发明的锂离子电池压紧方法的夹持装置的例示性局部结构示意图。
元件标号说明
11 第一夹持部
111 水平部
112 垂直部
12 第二夹持部
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。
现有技术中在对锂离子电池进行压紧整形时，是先利用上料装置的第一夹爪先夹紧电芯，随后第二夹爪向下按压电芯，之后送到压紧平台进行压紧整形的方法存在的因夹具下方中空，经第一夹爪的先夹紧和第二夹爪的后按压，会造成下压过后电芯中部受力向下弯曲而产生严重变形，而压紧装置的上隔板与下隔板的空间距离有限，电芯被平移放置压紧装置的上下隔板中间时，因电芯向下弯曲形变严重，电芯与下隔板会发生碰撞，引发设备频繁发生异常报警，导致生产效率低下等问题。对此，本申请的发明人经长期研究，提出了一种改善方案。
具体地，本发明提供一种锂离子电池压紧方法，包括：提供夹持装置，本实施例中使用的夹持装置可参考图1所示，所述夹持装置包括第一夹爪、第二夹爪、用于驱动第一夹爪移动的第一驱动机构(未示出)及用于驱动第二夹爪移动的第二驱动机构(未示出)，且所述第一驱动机构主要用于驱动第一夹爪进行左右运动，以用于抓取电芯，而第二驱动机构则主要用于驱动第二夹爪上下运动，以和第一夹爪相互配合，防止电芯脱落；第一驱动机构和第二驱动机构可以为任意适宜驱动第一夹爪和第二夹爪移动的结构，但在本发明提供的一较佳示例中，所述第一驱动机构和第二驱动结构均包括直线导轨，而第一夹爪和第二夹爪则位于对应驱动机构的直线导轨上，且可在动力机构的驱动下沿直线导轨移动，这样的结构有利于使移动电芯的过程更加平稳，以给电芯提供更均衡的支撑(包括按压和挤压)；所述第一夹爪包括一对L型的第一夹持部11，其包括水平部111和与水平部111的一侧相连接的垂直部112，水平部111和垂直部112相互连接呈现L型结构，所述第二夹爪包括一对矩形的第二夹持部12，即第二夹持部12为平板状，夹持装置夹持电芯时，第二夹爪的第二夹持部12先对放置于上料平台上的电芯进行按压，以给蓬松的电芯(例如表面呈现局部鼓胀的电芯)提供下压的压力，此时电芯下方可能会发生弯曲形变，待第二夹爪的按压平稳后，第一夹爪的一对第一夹持部11移动到电芯的相对两侧，且第一夹持部11的水平部111伸入至电芯的底部而第一夹持部11的垂直部112与电芯的侧面贴置而将电芯自两侧夹紧以夹取电芯，此过程中，第一夹爪会给弯曲形变的电芯起到挤压作用，使其恢复到正常形貌，之后通过第一夹爪和第二夹爪的配合(第一夹爪抵在电芯底部和侧面，而第二夹爪抵在电芯上表面并与第一夹爪相邻接)将电芯移动到压紧装置的上隔板和下隔板之间进行压紧时(上隔板和下隔板与电芯接触的面都是平面，两个隔板从两个相对方向对电芯进行挤压，以使电芯的各结构，例如使极片与隔膜紧密贴合)，电芯已基本恢复为正常形貌，不会再与压紧装置的下隔板发生碰撞，避免设备异常报警。本发明通过对第一夹爪和第二夹爪的工作流程进行改善，先由第二夹爪对电芯进行按压，然后由第一夹爪对电芯进行夹紧，可以在不改变现有设备结构的情况下，减少设备异常报警的可能，有助于提高工作效率，降低生产成本。目前发明人已将该方法应用到自己所在的工厂，在使用该方法后，迄今为止未发生原有的因夹持装置的夹爪夹取电芯造成电芯弯曲形变的问题，设备产出率极大提高。
在一示例中，所述压紧装置为热压装置，所述上隔板和下隔板与加热器相连接，例如所述上隔板和下隔板为不锈钢板等金属板表面贴附有绝缘层的复合结构，热压过程中，电芯与绝缘层贴置，而金属板则与加热电阻等加热结构电连接以实现加热，通过上隔板和下隔板挤压产生的热压力，可以使电芯的极片和隔膜能够贴附在一起，使得在后续运输和周转过程中，能够有效防止电芯极片和和隔膜之间的错位以及隔膜的褶皱，大大提高锂离子电池的安全性。当然，在其他示例中，所述压紧装置也可以未设置加热器，即所述压紧装置为冷压装置，纯粹依靠上隔板和下隔板提供的物理挤压使电芯的各结构紧密贴合。而本发明提供的压紧方法适用于热压和冷压这两种方式。
为避免误操作，通常在所述夹持装置抓取所述电芯前和/或后，即扫码过程可以仅在抓取前或抓取后进行，也可以抓取前后各进行一次，先对所述电芯进行扫码，以查验所述电芯是否为待压紧的产品，扫码合格后送入中转区，若扫码不合格，则电芯被移送至待验区。例如如果是在夹持装置抓取电芯前进行扫码，则扫码合格后夹持装置才开始抓取电芯并传送至等待压紧的中转区或直接送至压紧装置进行压紧，如果扫码不合格，则夹持装置可以不抓取电芯，或者将抓取的电芯送至缓存区；如果是在夹持装置抓取电芯后进行扫码，则扫码合格后送至等待压紧的中转区或直接送至压紧装置进行压紧，如果扫码不合格，则夹持装置将电芯送至缓存区。在中转区可以对电芯进行表面清洁，例如采用气体吹扫以除去电芯表面的尘屑和水汽，之后可继续由所述夹持装置将所述电芯送至所述压紧装置，当然，图1所示的夹持装置也可以仅负责将电芯自上料平台移送至中转区，之后由中转区的夹持装置将扫码合格的电芯自中转区传送至压紧装置的压紧工位上。
在所述压紧装置为热压装置时，所述锂离子电池压紧方法还可以在利用夹持装置对电芯进行按压的过程中进行加热，例如第二夹爪连接到加热器，在按压电芯的过程中对电芯提供一定温度进行预热，这个预热温度通常小于热压过程中的温度，通过缓慢预热可以缩短电芯在后续热压过程中所需的时间。且在压紧过程中，尤其是热压过程中，可以同时对电芯进行耐压测试，即Hi-Pot(high potential test electrical safety stresstest)测试以验证电芯的性能，可以提高工作效率。完成压紧且经验证耐压性能合格的电芯被移出压紧装置，例如可以移送至中转区，在中转区，电芯可以再度进行表面清洁，例如采用气体吹扫的方式去除表面尘屑，之后卸载至物流线以移送至下一工艺部门或包装出库。
在本发明的一个示例中，上隔板和下隔板的相对表面均为平坦表面，因而所述锂离子电池压紧方法包括在将电芯放置到上隔板和下隔板之间后，所述夹持装置退回到上料平台夹持下一个电芯，即压紧过程中，夹持装置并未留在压紧装置上。而在其他示例中，上隔板和下隔板中也可以设置有放置第一夹爪和第二夹爪的收容空间，在压紧过程中，第一夹爪和第二夹爪置于该收容空间内，而上隔板和下隔板对应电芯的表面区域为平面，同样可以对电芯进行压紧，完成压紧作业后，第一夹爪和第二夹爪将完成压紧作业的电芯送至下一作业平台上。
较佳地，第二夹持部12对电芯按压一定时长，例如按压1s-5s后，第一夹持部11开始夹持电芯，确保电芯能在夹持过程中恢复正常状态。
第二夹爪和电芯接触的位置可以是固定的，这样的方式是设备操作相对比较简单。但在其他的示例中，第二夹爪和电芯接触的位置也可以设置为可调，当然可调的范围不大，仅是微调，因而所述锂离子电池压紧方法可以在夹持装置夹持电芯前，先对电芯的表面平坦度进行测量，根据测量结果调整第二夹爪的位置和/或按压力度，根据不同电芯的情况做调整，可以更好地解决电芯变形问题。而测量电芯表面平坦度的装置可以安装在任何适于观察电芯的位置，例如位于上料平台上方，也可以设置于夹持装置上。
由于机械和/或人为的原因，所有电芯不一定能保持在所需的夹持位置，故而在一示例中，本发明提供的锂离子电池压紧方法可以在夹持装置夹持电芯前，先对电芯的位置进行检测，以判断电芯的位置是否发生偏移，若电芯位置发生偏移，则先对电芯进行位置纠正，而检测电芯位置的装置可以安装在任何适于观察电芯的位置，例如位于上料平台上方，也可以设置于夹持装置上。例如在一具体示例中，检测电芯位置的装置可以为位置传感器。对电芯进行位置纠正的方法包括人工手动纠正或利用夹持装置进行校正。
所述第一夹爪的第一夹持部11可以为一对，也可以为两对，即两侧各有一对。在一示例中，在所述第一夹持部11为相对两侧各一对的情况下，所述锂离子电池压紧方法可以在夹持电芯前，对电芯的尺寸进行测量，根据测量结果调整位于同一侧的两个第一夹持部11的间隔，以确保电芯均衡放置于四个第一夹持部11上，提高夹持过程中的平稳性。
所述第一夹爪和第二夹爪可以各自为一对构成一组，每次仅抓取一个电芯至压紧装置进行压紧作业。而在其他示例中，所述第一夹爪和第二夹爪均为两组以上，所述锂离子电池压紧方法同步夹持多个电芯至压紧装置进行同步压紧，可以进一步提高工作效率。
综上所述，本发明提供一种锂离子电池压紧方法，包括：提供夹持装置，所述夹持装置包括第一夹爪、第二夹爪、用于驱动第一夹爪移动的第一驱动机构及用于驱动第二夹爪移动的第二驱动机构，所述第一夹爪包括一对L型的第一夹持部，所述第二夹爪包括一对矩形的第二夹持部，所述夹持装置夹持电芯时，第二夹爪的第二夹持部先对放置于上料平台上的电芯进行按压，之后第一夹爪的一对第一夹持部移动到电芯的相对两侧，且第一夹持部的水平部分伸入至电芯的底部而第一夹持部的垂直部分与电芯的侧面贴置，通过第一夹爪和第二夹爪的配合将电芯移动到压紧装置的上隔板和下隔板之间进行压紧。本发明通过对第一夹爪和第二夹爪的工作流程进行改善，可以在不改变现有设备结构的情况下，减少设备异常报警的可能，有助于提高工作效率，降低生产成本。目前发明人已将该方法应用到自己所在的工厂，在使用该方法后，迄今为止未发生原有的因夹持装置的夹爪夹取电芯造成电芯弯曲形变的问题，设备产出率极大提高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种锂离子电池压紧方法，其特征在于，包括：提供夹持装置，所述夹持装置包括第一夹爪、第二夹爪、用于驱动第一夹爪移动的第一驱动机构及用于驱动第二夹爪移动的第二驱动机构，所述第一夹爪包括一对L型的第一夹持部，所述第二夹爪包括一对矩形的第二夹持部，所述夹持装置夹持电芯时，第二夹爪的第二夹持部先对放置于上料平台上的电芯进行按压，第二夹爪连接到加热器，在按压电芯的过程中对电芯进行预热，之后第一夹爪的一对第一夹持部移动到电芯的相对两侧，且第一夹持部的水平部分伸入至电芯的底部而第一夹持部的垂直部分与电芯的侧面贴置，通过第一夹爪和第二夹爪的配合将电芯移动到压紧装置的上隔板和下隔板之间进行压紧；
在夹持装置夹持电芯前，先对电芯的表面平坦度进行测量，根据测量结果调整第二夹爪的位置和/或按压力度。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池压紧方法，其特征在于，所述压紧装置为热压装置，所述上隔板和下隔板与加热器相连接。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池压紧方法，其特征在于，所述锂离子电池压紧方法包括在将电芯放置到上隔板和下隔板之间后，所述夹持装置退回到上料平台夹持下一个电芯。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池压紧方法，其特征在于，在所述夹持装置抓取所述电芯前和/后，对所述电芯进行扫码，扫码合格后送入中转区或至所述压紧装置。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池压紧方法，其特征在于，在所述中转区对电芯进行清洁。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池压紧方法，其特征在于，对电芯进行压紧的过程中同时对电芯进行耐压测试。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池压紧方法，其特征在于，所述锂离子电池压紧方法包括在夹持装置夹持电芯前，先对电芯的位置进行检测，以判断电芯的位置是否发生偏移，若电芯位置发生偏移，则先对电芯进行位置纠正。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池压紧方法，其特征在于，对电芯进行位置纠正的方法包括人工手动纠正或利用夹持装置进行校正。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池压紧方法，其特征在于，所述第一夹爪和第二夹爪均为两组以上，所述锂离子电池压紧方法同步夹持多个电芯至压紧装置进行同步压紧。
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