CN114985927A - 电芯的焊接装置及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电芯的焊接装置及焊接方法，焊接装置包括焊接器、底座和夹持治具，焊接器与底座连接；夹持治具设置在底座上，夹持治具包括第一夹持区和第二夹持区，第一夹持区用于装夹第一顶盖和电芯，第二夹持区用于装夹电池壳体和第二顶盖；夹持治具在底座上移动或者焊接器在底座上移动，以使第一夹持区或第二夹持区切换至焊接区域。第一夹持区的电芯和顶盖焊接完成后，并将电芯与电池壳体装配，将电池壳体转移至第二夹持区，并切换第二夹持区至焊接区域，完成电池另一端的极耳与顶盖焊接，减少焊接装置的数量，降低成本。本发明可广泛应用于锂电池生产设备。

Description

电芯的焊接装置及焊接方法
技术领域
本发明涉及锂电池生产设备技术领域，特别涉及一种电芯的焊接装置及焊接方法。
背景技术
锂电池的电芯需要与顶盖焊接，并与电池壳体装配，在焊接电芯的正负极极耳的过程中，完成正极焊接后，需要将电芯转移至下一台焊接装置，进行负极极耳的焊接，准备多台设备和将电芯装夹在不同的夹具上，设备装置数量多，成本高，效率低。
发明内容
为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供一种电芯的焊接装置及焊接方法，所采用的技术方案如下。
本发明所提供的电芯的焊接装置包括焊接器、底座和夹持治具，所述焊接器与所述底座连接；所述夹持治具设置在所述底座上，所述夹持治具包括第一夹持区和第二夹持区，所述第一夹持区用于装夹第一顶盖和待装配的电芯，所述第二夹持区用于装夹电池壳体和第二顶盖；其中，所述夹持治具在所述底座上移动或者所述焊接器在所述底座上移动，以使所述第一夹持区或所述第二夹持区切换至所述焊接器的焊接区域。
本发明的某些实施例中，所述第一夹持区和所述第二夹持区位于同一个所述夹持治具上；或者所述第一夹持区和所述第二夹持区分别位于两个所述夹持治具上。
本发明的某些实施例中，所述焊接装置包括导向结构，所述导向结构设置在所述底座上，所述夹持治具与所述导向结构可移动地连接。
本发明的某些实施例中，所述夹持治具通过滑块沿所述导向结构移动，所述滑块与所述导向结构可移动地卡接。
本发明的某些实施例中，所述导向结构的长度大于或等于所述第一夹持区的宽度的两倍与所述第二夹持区的宽度之和。
本发明的某些实施例中，所述夹持治具的行程两端分别设置有限位部件，所述限位部件用于抵住所述夹持治具，以使所述夹持治具停止移动。
本发明的某些实施例中，所述限位部件与所述夹持治具固定连接，以使所述夹持治具的位置固定。
本发明所提供的电芯的焊接方法采用如前所述的焊接装置进行，所述焊接方法包括：在所述焊接器的焊接区域完成所述夹持治具的所述第一夹持区的第一顶盖和所述夹持治具的所述第一夹持区的电芯的焊接后，将所述第一夹持区中的电芯和第一顶盖装入电池壳体中；装夹电池壳体和第二顶盖至所述夹持治具的所述第二夹持区；切换所述第二夹持区至所述焊接器的焊接区域，完成所述第二夹持区的第二顶盖与所述第二夹持区的电芯的焊接。
本发明的某些实施例中，所述焊接方法包括：所述第一夹持区装夹两个电芯，第一顶盖和两个电芯焊接完成后，将两个电芯对折完成合芯。
本发明的某些实施例中，所述焊接方法包括：合芯过程中，平放的电芯的一端翘起，直到电芯直立，以使电芯的另一端位于第一顶盖上。
本发明的实施例至少具有以下有益效果：在一台焊接装置上，设计夹持治具能够切换位置，以使夹持治具上的第一夹持区和第二夹持区能够分别移动至焊接区域；第一夹持区的电芯和顶盖焊接完成后，并将电芯与电池壳体装配，将电池壳体转移至第二夹持区，并切换第二夹持区至焊接区域，完成电池另一端的极耳与顶盖焊接，减少焊接装置的数量，降低成本。本发明可广泛应用于锂电池生产设备。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。
图1为焊接装置的结构图。
图2为夹持治具设置在底座上的结构图，图中显示第一夹持区装夹有电芯和顶盖，第二夹持区装夹有电池壳体和顶盖。
附图标记：100、焊接器；200、底座；201、导向结构；202、限位部件；300、夹持治具；301、第一夹持区；302、第二夹持区；303、把手。
具体实施方式
下面结合图1至图2详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明涉及一种电芯的焊接装置，焊接装置包括焊接器100、底座200和夹持治具300，焊接器100与底座200连接，夹持治具300设置在底座200上，可以理解的是，电芯和顶盖装夹在夹持治具300上，焊接器100将电芯正负极的极耳与对应的顶盖焊接。
夹持治具300包括第一夹持区301，第一夹持区301用于装夹第一顶盖和待装配的电芯。具体地，第一夹持区301设置有用于固定第一顶盖的夹持位，第一夹持区301能够装夹两个电芯，可以理解的是，第一夹持区301设置有两个用于固定电芯的夹持位。结合附图，用于固定第一顶盖的夹持位处于两个用于固定电芯的夹持位之间，两个电芯的极耳分别与第一顶盖相邻，以便焊接。
当然，可以理解的是，第一夹持区301中用于固定电芯的夹持位数量视电池中待装配的电芯数量而定。一些示例中，若电池中待装配的电芯为一个，则第一夹持区301设置有一个用于固定电芯的夹持位。
进一步地，夹持治具300包括第二夹持区302，第二夹持区302用于装夹电池壳体和第二顶盖，可以理解的是，第一夹持区301的电芯和第一顶盖焊接、装配完成后，两个电芯装入电池壳体中，再将电池壳体转移至第二夹持区302装夹固定，以便电池壳体和第二顶盖焊接。
可以理解的是，第二夹持区302设置有用于固定第二顶盖的夹持位和用于固定电池壳体的夹持位，两个夹持位相邻设置。
结合附图，在夹持治具300上，第二夹持区302与第一夹持区301相邻设置。设计夹持治具300在底座200上能够移动，以使第一夹持区301或第二夹持区302切换至焊接器100的焊接区域，以便在一套焊接装置中利用两处夹持区完成正负极的极耳与顶盖焊接，避免焊接正负极时将电芯转移至另一台焊接设备上，减少设备数量，降低成本。
具体地，焊接器100采用激光焊接极耳和顶盖，焊接器100包括激光发生器和振镜，激光发生器设置在底座200的上方，激光发生器向下发出激光。可以理解的是，第一夹持区301处的极耳和第一顶盖焊接完成后，需要移动夹持治具300，以使第二夹持区302移动至焊接器100的焊接区域。
进一步地，焊接装置包括导向结构201，导向结构201设置在底座200上，具体地，夹持治具300与导向结构201可移动地连接，可以理解的是，在导向结构201的导向下，夹持治具300能够移动以切换第一夹持区301或第二夹持区302至焊接区域。
一些示例中，导向结构201的长度大于或等于第一夹持区301的宽度的两倍与第二夹持区302的宽度之和，以使第一夹持区301和第二夹持区302的移动不存在相互影响，避免影响焊接位置的准确性。
第一夹持区301和第二夹持区302位于同一个夹持治具300上，结合附图，第一夹持区301和第二夹持区302前后相邻设置，因此设计导向结构201沿前后方向设置，以使夹持治具300能够前后移动。
可以理解的是，夹持治具300的底部通过滑块沿导向结构201移动，具体地，夹持治具300与滑块固定连接，滑块与导向结构201可移动地卡接。一些示例中，导向结构201设置为导轨。当然，一些示例中，导向结构201替换设计为导杆。
作为一种实施方式，夹持治具300通过手动的方式移动。结合附图，夹持治具300设置有把手303，操作者通过把手303可以推拉夹持治具300。
结合附图，在夹持治具300的行程两端分别设置有限位部件202，可以理解的是，在夹持治具300移动的情况下，限位部件202用于抵住夹持治具300，以使夹持治具300停止移动。
关于夹持治具300的移动方式，作为替换方案，还可设计为：夹持治具300通过电动的方式移动，实现夹持治具300的自动移动。具体地，底座200上设置有治具驱动器，治具驱动器设置为电机或气缸，夹持治具300与治具驱动器的输出端连接。
在夹持治具300的自动移动过程中，限位部件202设置有能够触发信号的结构，当夹持治具300移动到行程端部时，限位部件202产生信号，治具驱动器停止工作，则夹持治具300停止移动。一些示例中，限位部件202设置有压力感应器或微动开关。
进一步地，为防止夹持治具300在焊接过程中位置发生偏移，设计夹持治具300在焊接区域处位置固定，具体地，限位部件202能够与夹持治具300固定连接，以使夹持治具300的位置固定，可以理解的是，限位部件202与夹持治具300之间的固定连接可分离，以便夹持治具300能够移动。
一些示例中，限位部件202采用磁吸的方式与夹持治具300的侧面固定连接，方便连接和分离，具体地，限位部件202设置有磁吸结构。当然，也还可采用其他可分离的连接方式将夹持治具300与限位部件202固定连接。
关于第一夹持区301和第二夹持区302，作为替换方案，还可设计为：第一夹持区301和第二夹持区302设置为相互独立的结构，具体地，夹持治具300设置为两个，其中一个夹持治具300上设置有第一夹持区301，另一个夹持治具300上设置有第二夹持区302。
这种情况下，对应两个夹持治具300分别设置有导向结构201，需要将第一顶盖与电芯焊接时，则将具有第一夹持区301的夹持治具300移动至焊接区域，需要将第二顶盖与电池壳体焊接时，则将具有第一夹持区301的夹持治具300从焊接区域移开，将具有第二夹持区302的夹持治具300移动至焊接区域。可以理解的是，为避免两个夹持治具300的移动相互影响，分别为两个夹持治具300设计两个导向结构201，导向结构201的一端导向至焊接区域。
关于第一夹持区301和第二夹持区302在焊接器100的焊接区域实现切换的方式，作为替换方案，还可设计为：焊接器100在底座200上能够移动或者焊接器100的激光发生器能够移动，这种情况下，夹持治具300在底座200上保持不动。
本发明涉及一种电芯的焊接方法，焊接方法采用如上所述的焊接装置进行，在一台焊接装置上完成电池正负极的极耳和顶盖焊接，降低设备成本，提高焊接效率。
移动夹持治具300，夹持治具300的第一夹持区301处于焊接区域，将第一顶盖和待装配的电芯装夹在第一夹持区301。可以理解的是，移动和装夹的动作并无特定顺序，可先移动后装夹，也可先装夹后移动。
在焊接器100的焊接区域，完成夹持治具300的第一夹持区301的第一顶盖和夹持治具300的第一夹持区301的电芯的焊接，极耳与第一顶盖焊接过程中，可通过连接片将电芯的极耳与第一顶盖焊接。进一步地，在焊接多层极耳的情况下，将电芯的极耳与连接片预焊。
第一夹持区301装夹两个电芯，极耳与第一顶盖焊接完成后，第一夹持区301的两个电芯合芯，合芯时将两个电芯对折。具体地，合芯过程中，平放的电芯的一端翘起，直到电芯直立，以使电芯的另一端位于第一顶盖上。
电芯直立的动作可采用自动化设备完成，在第一夹持区301上电芯的夹持位设置有电动的顶升部件和支撑板，支撑板的一端与夹持治具300铰接，顶升部件的一端与支撑板的另一端铰接。可以理解的是，焊接过程中，支撑板平放，电芯位于支撑板上，合芯过程中，在驱动器的作用下，顶升部件能够推动支撑板翘起，以使电芯翘起，直到电芯直立。
将合芯后的电芯与电池壳体组装，电芯装入电池壳体中，第一顶盖与电池壳体的一端安装，完成电芯和第一顶盖装入电池壳体的动作。电芯与电池壳体的组装可采用自动化设备完成，具体地，合芯后的电芯保持直立状态，机械手抓取电池壳体至直立的电芯处，电池壳体套在电芯处。当然，可以理解的是，也可替换为：机械手将合芯后的电芯抓取至电池壳体中，将电芯插入电池壳体中。
将第二顶盖和装有电芯的电池壳体装夹至夹持治具300的第二夹持区302，这一步骤切离完成多电芯合芯前、后的位置，在一套焊接装置上完成动作，提高效率。
移动夹持治具300，切换第二夹持区302至焊接器100的焊接区域，完成第二夹持区302的第二顶盖与第二夹持区302的电芯的焊接。焊接过程中，可通过连接片将电芯的极耳与第二顶盖焊接。进一步地，在焊接多层极耳的情况下，将电芯的极耳与连接片预焊。
极耳与第二顶盖焊接完成后，将第二顶盖与电池壳体的另一端安装。
可以理解的是，一些示例中，也可采用极耳与顶盖焊接的方式。
在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
本发明的描述中，专利名称若出现“、”，表示“和”的关系，而不是“或”的关系。例如专利名称为“一种A、B”，说明本发明所要求保护的内容为：主题名称为A的技术方案和主题名称为B的技术方案。

Claims (10)

1.一种电芯的焊接装置，其特征在于：包括
焊接器(100)；
底座(200)，所述焊接器(100)与所述底座(200)连接；
夹持治具(300)，所述夹持治具(300)设置在所述底座(200)上，所述夹持治具(300)包括第一夹持区(301)和第二夹持区(302)，所述第一夹持区(301)用于装夹第一顶盖和待装配的电芯，所述第二夹持区(302)用于装夹电池壳体和第二顶盖；
其中，所述夹持治具(300)在所述底座(200)上移动或者所述焊接器(100)在所述底座(200)上移动，以使所述第一夹持区(301)或所述第二夹持区(302)切换至所述焊接器(100)的焊接区域。
2.根据权利要求1所述的电芯的焊接装置，其特征在于：所述第一夹持区(301)和所述第二夹持区(302)位于同一个所述夹持治具(300)上；或者所述第一夹持区(301)和所述第二夹持区(302)分别位于两个所述夹持治具(300)上。
3.根据权利要求2所述的电芯的焊接装置，其特征在于：所述焊接装置包括导向结构(201)，所述导向结构(201)设置在所述底座(200)上，所述夹持治具(300)与所述导向结构(201)可移动地连接。
4.根据权利要求3所述的电芯的焊接装置，其特征在于：所述夹持治具(300)通过滑块沿所述导向结构(201)移动，所述滑块与所述导向结构(201)可移动地卡接。
5.根据权利要求3所述的电芯的焊接装置，其特征在于：所述导向结构(201)的长度大于或等于所述第一夹持区(301)的宽度的两倍与所述第二夹持区(302)的宽度之和。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电芯的焊接装置，其特征在于：所述夹持治具(300)的行程两端分别设置有限位部件(202)，所述限位部件(202)用于抵住所述夹持治具(300)，以使所述夹持治具(300)停止移动。
7.根据权利要求6所述的电芯的焊接装置，其特征在于：所述限位部件(202)与所述夹持治具(300)固定连接，以使所述夹持治具(300)的位置固定。
8.一种电芯的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法采用如权利要求1至7任一项所述的焊接装置进行，所述焊接方法包括：
在所述焊接器(100)的焊接区域完成所述夹持治具(300)的所述第一夹持区(301)的第一顶盖和所述夹持治具(300)的所述第一夹持区(301)的电芯的焊接后，将所述第一夹持区(301)中的电芯和第一顶盖装入电池壳体中；
装夹电池壳体和第二顶盖至所述夹持治具(300)的所述第二夹持区(302)；
切换所述第二夹持区(302)至所述焊接器(100)的焊接区域，完成所述第二夹持区(302)的第二顶盖与所述第二夹持区(302)的电芯的焊接。
9.根据权利要求8所述的电芯的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：所述第一夹持区(301)装夹两个电芯，第一顶盖和两个电芯焊接完成后，将两个电芯对折完成合芯。
10.根据权利要求9所述的电芯的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：合芯过程中，平放的电芯的一端翘起，直到电芯直立，以使电芯的另一端位于第一顶盖上。
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