CN115172887B - 一种电芯分段热压机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电芯分段热压机，包括预热压装置和终热压装置，用以取代电芯一次热压机；预热压装置配置有预热压口，用于预热压电芯，终热压装置配置有终热压口，用于终热压电芯，同时，终热压装置配置有短路测试单元对电芯进行短路测试；预热压装置提供的预热压温度较低、压力较小、时间较长，预热压后电芯内部与表面温度一致性较好，可使隔膜与极片结合界面处的结合间隙一致显露；终热压装置提供的终热压温度较高、压力较大、时间较短，可消除结合界面的间隙，增强粘结效果。分段热压后的电芯界面结合较好，可避免粘结不佳或热压过度，保证隔膜微孔完好，内部残余应力较小；避免设备浪费，且预热压装置和终热压装置可同时作业，提高热压效率。

Description

一种电芯分段热压机

技术领域

本发明属于锂电池的电芯热压技术领域，尤其涉及一种电芯分段热压机。

背景技术

二次电池如锂电池的电芯的阴极是在铜箔两面涂覆含锂无定型碳的粉体，阳极是在铝箔两面涂覆镍、锰、钴的粉体，隔膜是在聚烯烃膜一面涂覆陶瓷粒子层，再在陶瓷粒子层和聚烯烃膜另一面上涂覆聚合物粘结剂层，隔膜密布可供锂离子通过的圆形微孔，在电池电化学体系中起高阻值特殊筛网的作用。卷绕电芯采用阴极极带、阳极极带和隔膜带以阴极、隔膜、阳极、隔膜四层叠合（以隔膜带陶瓷粒子层朝向阳极），经卷绕多叠制备成卷绕电芯的粗坯；叠片电芯采用阴极、阳极的极片和隔膜带或隔膜片以阴极、隔膜、阳极、隔膜四层叠合（以隔膜带或隔膜片陶瓷粒子层朝向阳极），经重复叠合多叠制备成叠片电芯的粗坯。阴极、阳极的极带或极片、隔膜带或隔膜片不能太干燥以防在卷绕或叠片时折断和掉粉，电芯粗坯也是蓬松的，因而电芯粗坯空间体积较大，且未定型不便拿取；而成品电芯要求基于材料干燥的阴极、阳极的极带或极片与隔膜带或隔膜片充分接触保证电芯整体的高阻值特殊筛网性能（如电阻值介于下限3MΩ和上限21MΩ之间），所以电芯粗坯需经烘干和适当压缩才能成为合格的成品电芯。

加热使水分变成水汽溢出使材料变干燥，并排出材料间的一些空气，同时使固体材料晶粒变粗大或使材料组织结构发生变化，导致晶粒间结合力减小而使固体材料屈服强度降低而变软易于变形压缩，其中聚合物粘结剂变软易于扩展和渗透。

工业生产上采用有热压口的热压装置一边加热一边加压使电芯粗坯边受热边受压在变干燥的同时被压缩。热压装置需配置高精度的高温高压机构保证热压质量，并需配置绝缘检测机构监控并最终检测阴、阳极间电阻值，以提前中止热压并剔出阻值不合格的电芯，从而确保成品电芯的电阻值合格。

将电芯一次热压成型的设备被称为电芯一次热压机。

最接近的现有技术一是分步热压法，第一步是单元热压，以叠片电芯极片按阴极、隔膜、阳极、隔膜四层叠合（以隔膜片平摊或以隔膜带Z字形折叠）制备薄电芯单元粗坯，以较低温度、较低压力、较短时间（85℃、0.1MPa的条件下保持10s）将薄电芯单元粗坯热压成薄电芯单元部件；第二步是整合热压，将薄电芯单元若干个再叠合以较高温度、较高压力、较长时间（90℃、0.3MPa的条件下保持20s）热压成成品电芯。

现有技术二是分次热压法，以卷绕或叠片方式制备整体的电芯粗坯，按现有技术一分步热压法的第一步和第二步的热压参数进行两次热压直接热压成成品电芯。

分步热压法和分次热压法，第一步或第一次热压起到预压合作用，实现隔膜与极片的初步结合，并使结合界面处的间隙显露，第二步或第二次热压起到补充作用，可使聚合物粘结剂充分填充预压合产生的间隙，增强结合界面的粘结效果。通过至少两次热压的方法，可针对性的提高结合界面处的粘结效果，减少卷绕电芯两圆弧侧隔膜孔因受力不均衡所导致的变形影响锂离子通行能力，又避免聚合物粘结剂熔融后向隔膜微孔渗入而堵塞隔膜，以避免粘结效果不佳或热压过度的情况发生，也有利于降低电芯内部残余应力。

但是，第一步或第一次热压和第二步或第二次热压未提及热压装置，未明确是在同一台热压装置一次入料连续实施还是在两台热压装置两次入料分别实施，如是在同一台热压装置一次入料连续实施，就使第一步或第一次热压占用了第二步或第二次热压要求的高造价的热压装置，造成精细化意义上的设备浪费，也不能提高热压效率。

特别地，现有技术所公开的压力（应为压强）太低，对电芯热压后的压缩效果不大，不适合本发明的锂电池电芯热压，且第一步或第一次热压的时间比第二步或第二次热压的时间要短，不能显著地缩短第二步或第二次热压的时间，不能显著地提高热压效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电芯分段热压机，包括预热压装置和终热压装置，用于对电芯进行预热压后再终热压的两段热压，用以取代电芯一次热压机。采用两套热压装置两次入料分别实施两段热压，采用预热压装置进行第一段预热压，采用终热压装置进行第二段终热压，预热压装置提供的预热压的温度较低、压力较小、时间较长，预热压后电芯内部与表面温度一致性较好，可使隔膜与极片结合界面处的结合间隙一致显露；终热压装置提供的终热压的温度较高、压力较大、时间较短，可消除结合界面的间隙，增强粘结效果。分段热压后的电芯界面结合较好，可避免粘结不佳或热压过度和隔膜微孔变形，内部残余应力较小，在精细化意义上避免设备浪费，且预热压装置和终热压装置可以同时进行作业，缩短热压时间，提高热压效率。

本发明是这样实现的，一种电芯分段热压机，包括预热压装置以及终热压装置，所述预热压装置以及所述终热压装置布置在机台上，所述预热压装置配置有多个预热压板组件，以两两相对组成预热压口，用于预热压电芯；所述终热压装置配置有多个终热压板组件，以两两相对组成终热压口，用于终热压电芯；其中，所述预热压装置提供的加热温度比所述终热压装置提供的加热温度低，所述预热压装置提供的加压压力比所述终热压装置提供的加压压力小，所述预热压装置提供的加压时间可比所述终热压装置提供的加压时间长。

进一步的，所述电芯分段热压机还包括固定在所述机台上的上下料装置、转料装置以及装卸装置；

两个所述上下料装置分居所述机台的两端，用于电芯上料和下料；

两个所述转料装置分别靠近两个所述上下料装置，用于调整多个电芯的相对姿态；

所述装卸装置连接两个所述转料装置，用于装卸电芯。

进一步的，所述上下料装置包括驱动组件以及上下料夹爪组件，所述上下料夹爪组件包括横梁以及多个上下料夹爪；所述驱动组件驱动所述上下料夹爪组件在三维空间内移动以及旋转；多个所述上下料夹爪间隔布置在所述横梁下方。

进一步的，所述转料装置包括转料支座、第一驱动件、驱动轮、传动带、从动轮、固定轴、传动件、翻转梁、第一拉杆、转轴以及多个转料夹具；所述第一驱动件和所述固定轴固定在所述转料支座上，所述驱动轮固定在所述第一驱动件上，所述从动轮可转动地套设在所述固定轴上，所述传动带可转动地套设在所述驱动轮和所述从动轮上，所述传动件固定在所述从动轮上，所述翻转梁固定在所述传动件上，所述转轴可转动地安装在所述翻转梁上；一个所述转料夹具固定在所述固定轴上，其余所述转料夹具固定在所述转轴上，多个所述第一拉杆铰接在两个相邻的所述转料夹具之间。

进一步的，所述电芯分段热压机还包括水平限位装置以及竖直限位装置，当所述翻转梁转动至水平位置时，所述水平限位装置与所述翻转梁接触，停止所述翻转梁继续转动并定位所述翻转梁；当所述翻转梁转动至竖直位置时，所述竖直限位装置与所述翻转梁接触，停止所述翻转梁继续转动并定位所述翻转梁。

进一步的，所述装卸装置包括直齿条、第一滑组以及多个装卸模组；所述直齿条沿平行于所述预热压装置与所述终热压装置的排列方向的第一方向固定在所述机台上，所述第一滑组的滑轨沿所述第一方向固定在所述机台上，多个所述装卸模组与所述第一滑组的滑块固定连接，与所述直齿条啮合连接；多个所述装卸模组可沿所述第一方向各自往复移动。

进一步的，所述装卸模组包括第一支架、第一移动模组、第二移动模组、第三移动模组和多个装卸夹爪；多个所述装卸夹爪固定在所述第三移动模组的移动端上，所述第三移动模组固定在所述第一支架上，所述第一支架固定在所述第二移动模组的移动端上，所述第二移动模组固定在所述第一移动模组上，所述第二移动模组驱动所述第一支架沿水平垂直于所述第一方向的第二方向移动，所述第三移动模组驱动多个所述装卸夹爪沿垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向移动，所述第一移动模组与所述第一滑组的滑块固定连接，与所述直齿条啮合连接，所述第一移动模组可驱动所述装卸模组沿所述第一方向往复移动。

进一步的，所述预热压装置包括一个或多个并排拼装的预热压模组，每个所述预热压模组包括多个所述预热压板组件，以两两相对组成一个或多个预热压口，每个所述预热压模组还包括第二支架、第一顶板、第一底板、第四滑组、第三拉杆、第五驱动件、第三丝杆和第三丝杆螺母；所述第二支架固定在所述第一底板上，所述第五驱动件、所述第四滑组的滑轨固定在所述第二支架上，所述第五驱动件的动力输出端与所述第三丝杆固定连接，所述第三丝杆螺母与所述第三丝杆螺纹连接，所述第一顶板与所述第三丝杆螺母固定连接且与所述第四滑组的滑块固定连接，一个所述预热压板组件固定在所述第一顶板下，其余的一到多个所述预热压板组件与所述第四滑组的其余滑块固定连接，所述第三拉杆连接在相邻的所述预热压板组件之间。

进一步的，所述终热压装置包括一个或多个并排拼装的终热压模组，每个所述终热压模组包括多个所述终热压板组件，以两两相对组成一个或多个终热压口，每个所述终热压模组还包括第二顶板、多根立柱、第二底板、多个第五滑组、第六驱动件、加力板、一个或多个顶升装置，多根所述立柱固定在所述第二底板上，所述第二顶板固定所述立柱上，多个所述第五滑组的滑轨固定在多根所述立柱上，所述第六驱动件固定在所述第二顶板上，所述加力板固定在所述第六驱动件的动力输出端，所述加力板和多个所述终热压板组件都固定在多个所述第五滑组的滑块上，一个或多个所述顶升装置位于一个或多个所述终热压口相关的所述终热压板组件之间。

进一步的，所述终热压装置包括短路测试单元，所述短路测试单元固定在所述终热压口外，所述短路测试单元的测试头伸入所述终热压口内，所述短路测试单元外部连接短路测试仪，用于终热压时对电芯进行电阻值测量。

概括起来说，所述上下料装置的所述上下料夹爪的数量、所述转料装置的所述转料夹具的数量、所述装卸装置的所述装卸夹爪的数量、所述预热压装置的各个所述预热压模组的所述预热压口的数量、所述终热压装置的各个所述终热压模组的所述终热压口的数量，均相等或成整数倍，可一次上料、预热压、转运、终热压、下料相等或成整数倍数量的电芯。

进一步的，所述上下料装置的相邻两个所述上下料夹爪的水平中心距、所述转料装置的相邻两个所述转料夹具的水平中心距、所述转料装置的相邻两个所述转料夹具的竖直中心距、所述装卸装置的相邻两个所述装卸夹爪的竖直中心距、所述预热压装置的各个所述预热压模组的所述预热压口在张开时的相邻两层所述预热压口的层间距、所述终热压装置的各个所述终热压模组的所述终热压口在张开时的相邻两层所述终热压口的层间距，均一致且相等，可不经调节一次上料、预热压、转运、终热压、下料相等或成整数倍数量的电芯。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明的电芯分段热压机能够取代电芯一次热压机进行电芯热压，预热压装置提供的预热压温度较低、压力较小、时间较长，预热压后电芯内部与表面温度一致性较好，可使隔膜与极片结合界面处的结合间隙一致显露；终热压装置提供的终热压温度较高、压力较大、时间较短，可消除结合界面的间隙，增强粘结效果。分段热压后的电芯界面结合较好，可避免粘结不佳或热压过度，内部残余应力较小，精细化避免设备浪费，且预热压装置和终热压装置可以同时作业，缩短终热压时间，提高热压效率。终热压装置配置有短路测试单元对电芯进行短路测试。

附图说明

图1是电芯的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种电芯分段热压机的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的上下料装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的转料装置水平状态的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的转料装置竖直状态的正面结构示意图；

图6是本发明实施例提供的转料装置竖直状态的背面结构示意图；

图7是本发明实施例提供的装卸装置的结构示意图；

图8是图7所示装卸装置中的装卸模组正面的结构示意图；

图9是图7所示装卸装置中的装卸模组背面的结构示意图；

图10是图7所示装卸装置中的装卸模组内部结构的正面示意图；

图11是图7所示装卸装置中的装卸模组内部结构的背面示意图；

图12是本发明实施例提供的转料装置竖直状态配装卸装置的结构示意图；

图13是本发明实施例提供的预热压装置正面的结构示意图；

图14是本发明实施例提供的预热压装置背面的结构示意图；

图15是本发明实施例提供的终热压装置的结构示意图；

图16是图15所示终热压装置中的终热压模组正面的结构示意图；

图17是图15所示终热压装置中的终热压模组背面的结构示意图。

附图标记说明：

100-电芯，

10-机台，

20-上下料装置、21-驱动组件、22-上下料夹爪组件、221-横梁、222-上下料夹爪 、2221-压紧部，

30-转料装置、31-转料支座、32-第一驱动件、33-驱动轮、34-传动带、35-从动轮、36-翻转梁、37-转料夹具、38-水平限位装置、39-竖直限位装置、30a-第一拉杆、30b-传动件、30c-固定轴、30d-转轴，

40-装卸装置、41-直齿条、42-第一滑组、43-装卸模组、431-第一支架、432-第一移动模组、4321-第二驱动件、4322-齿轮、4323-第一滑板、433-第二移动模组、4331-第三驱动件、4332-传动系、4333-第一丝杆、4334-第一丝杆螺母、4335-第二滑组、434-第三移动模组、4341-第四驱动件、4342-第二丝杆、4343-第二丝杆螺母、4344-第二滑板、4345-第三滑组、4346-第二拉杆、435-装卸夹爪，

50-预热压装置、51-预热压模组、511-第二支架、512-第一顶板、513-第一底板、514-第四滑组、515-预热压板组件、516-第三拉杆、517-第五驱动件、518-第三丝杆、519-第三丝杆螺母、50a-预热压口，

60-终热压装置、61-终热压模组、611-第二顶板、612-立柱、613-第二底板、614-第五滑组、615-终热压板组件、616-第六驱动件、617-加力板、618-顶升装置、619-短路测试单元、60a-终热压口。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种电芯分段热压机，用于热压电芯100（电芯100的结构如图1所示），请参看图2，该电芯分段热压机包括机台10、按顺序固定在机台10上的上下料装置20、转料装置30、装卸装置40、预热压装置50以及终热压装置60。

两个上下料装置20分居机台10的左右两端，用于电芯100上料和下料。

两个转料装置30分别靠近左右两个上下料装置20，用于整理电芯100的姿态。

装卸装置40连接两个转料装置30，用于装卸电芯100。

预热压装置50配置多个预热压板组件515，以两两相对组成预热压口50a，用于同时对多个电芯100进行预热压；

终热压装置60配置多个终热压板组件615，以两两相对组成终热压口60a，用于同时对多个电芯100进行终热压，其中，预热压装置50提供的加热温度比终热压装置60提供的加热温度低，预热压装置50提供的加压压力比终热压装置60提供的加压压力小，预热压装置50提供的加压时间可比终热压装置60提供的加压时间长。

为了方便描述本实施例的方案，本实施例设定预热压装置50与终热压装置60的并排方向（即两个上下料装置20之间的水平连线）为第一方向，第二方向与第一方向在同一水平面上与第一方向垂直，第三方向为垂直于第一方向和第二方向所在的水平面的竖直方向。

在本实施例中，具体的，请参看图3，上下料装置20包括驱动组件21以及上下料夹爪组件22，上下料夹爪组件22包括横梁221以及4个上下料夹爪222。驱动组件21可以采用四轴机器人，驱动组件21能够驱动上下料夹爪组件22在三维空间内移动以及旋转。4个上下料夹爪222间隔布置在横梁221下方；上下料夹爪222通过收拢抓紧电芯100，或通过张开松开电芯100。

于本实施例中，横梁221下方设置了4组上下料夹爪222，可一次抓取4个电芯100，还可以在上下料夹爪222上设置压紧部2221，以用于压紧被抓取的电芯100防止转运过程中电芯100松动。

于本实施例中，请参看图4至图6，转料装置30包括转料支座31、第一驱动件32、驱动轮33、传动带34、从动轮35、翻转梁36、4个转料夹具37、水平限位装置38、竖直限位装置39、4个第一拉杆3a、传动件30b、固定轴30c以及3个转轴30d。

第一驱动件32和固定轴30c固定在转料支座31上，驱动轮33固定在第一驱动件32上，从动轮35可转动地套设在固定轴30c上，传动带34可转动地套设在驱动轮33和从动轮35上，传动件30b固定在从动轮35上，翻转梁36固定在传动件30b上，转轴30d可转动地安装在翻转梁36上。第一驱动件32工作时，驱动驱动轮33转动，驱动轮33通过传动带34带动从动轮35带着传动件30b转动，由于传动件30b与翻转梁36固定连接，因此，传动件30b带着翻转梁36翻转。

1个转料夹具37固定在固定轴30c上，其余3个转料夹具37分别固定在3个转轴30d上，4个第一拉杆3a铰接在两个相邻的转料夹具37之间。

上下料装置20上料到转料装置30的步骤如下：

右边的转料装置30处于水平姿态，转料装置30打开4个转料夹具37，右边的上下料装置20的4个上下料夹爪222从设备外抓取4个电芯100，4个上下料夹爪转动到对正转料装置30的4个转料夹具37，再降下将4个电芯100放置到4个转料夹具37中，4个转料夹具37再将4个电芯100夹住。

转料装置30由水平翻转为竖直的步骤如下：

右边的转料装置30的翻转梁36由水平姿态按顺时针翻转，固定在固定轴30c上的转料夹具37保持水平固定，安装在转轴30d上的3个转料夹具37跟随翻转梁36向下或向上摆动，水平固定的转料夹具37通过第一拉杆3a拉动其余3个转料夹具37连同转轴30d在翻转梁36上同步反向按逆时针转动，使3个转料夹具37保持水平状态不变，翻转梁36由处于水平按顺时针翻转90°翻转到处于竖直后，4个水平间隔的转料夹具37随之翻转为4个竖直间隔的转料夹具37，4个转料夹具37所装夹的4个电芯100随之由水平间隔翻转为竖直间隔。

于本实施例中，进一步地，转料装置30还包括水平限位装置38以及竖直限位装置39，当翻转梁36转动至水平位置时，水平限位装置38与翻转梁36接触，停止翻转梁36继续转动并水平定位翻转梁36；当翻转梁36转动至竖直位置时，竖直限位装置39与翻转梁36接触，停止翻转梁36继续转动并竖直定位翻转梁36。

请参看图7，装卸装置40包括直齿条41、2个第一滑组42以及3个装卸模组43；直齿条41沿平行于预热压装置50与终热压装置60的排列方向的第一方向固定在机台10上，2个第一滑组42的滑轨沿第一方向分隔固定在机台10上，3个装卸模组43与2个第一滑组42的滑块固定连接，与直齿条41啮合连接；3个装卸模组43呈左、中、右一字排列，可沿第一方向各自左右移动，给预热压装置50和终热压装置60装卸（取放）电芯100。

其中，请参看图8及图11，装卸模组43包括第一支架431、第一移动模组432、第二移动模组433、第三移动模组434和多个装卸夹爪435；多个装卸夹爪435固定在第三移动模组434的移动端上，第三移动模组434固定在第一支架431上，第一支架431固定在第二移动模组433的移动端上，第二移动模组433固定在第一移动模组432上，第二移动模组433驱动第一支架431沿水平垂直于第一方向的第二方向移动，第三移动模组434驱动多个装卸夹爪435沿垂直于第一方向和第二方向的第三方向移动，第一移动模组432与第一滑组42的滑块固定连接，与直齿条41啮合连接，第一移动模组432可驱动装卸模组43沿第一方向左右移动。

进一步地，第一移动模组432包括第二驱动件4321、齿轮4322、第一滑板4323，第一滑板4323与第一滑组42的滑块固定连接并固定连接第二移动模组433，第二驱动件4321固定在第一滑板4323上，齿轮4322固定在第二驱动件4321的动力输出端，齿轮4322与直齿条41啮合连接，第二驱动件4321可以驱动第二移动模组433沿第一方向左右移动。

进一步地，第二移动模组433包括第三驱动件4331、传动系4332、第一丝杆4333、第一丝杆螺母4334和两个第二滑组4335，第三驱动件4331、传动系4332、第一丝杆4333固定在第一滑板4323上，第二滑组4335的滑轨沿第二方向固定在第一滑板4323上两边，传动系4332的输入端连接在第三驱动件4331的输出端，第一丝杆4333连接在传动系4332的输出端，第一丝杆螺母4334螺纹连接在第一丝杆4333上，第一支架431固定在第一丝杆螺母4334上，第一支架431也固定在两个第二滑组4335的滑块上，第三驱动件4331可以驱动第一支架431沿第二方向前后移动，使第一支架431带着装卸夹爪435伸缩以取放电芯100。

进一步地，第三移动模组434包括第四驱动件4341、第二丝杆4342、第二丝杆螺母4343、4块第二滑板4344、2个第三滑组4345、3根第二拉杆4346，第四驱动件4341、第二丝杆4342固定在第一支架431上，2个第三滑组4345的滑轨沿第三方向固定在第一支架431上两边，第二丝杆螺母4343螺纹连接在第二丝杆4342上，1块第二滑板4344固定在第二丝杆螺母4343上，其余3块第二滑板4344通过3根第二拉杆4346相邻两两连接并与固定在第二丝杆螺母4343上的1块第二滑板4344相邻两两连接，4块第二滑板4344底下分别固定在2个第三滑组4345的滑块上，第四驱动件4341可以驱动4块第二滑板4344沿第三方向一起上下移动，使4块第二滑板4344带着4个装卸夹爪435升降以取放电芯100。

请参看图12，示出了转料装置30将电芯100翻转90°后，装卸装置40从转料装置30上接过电芯100的过程。

装卸装置40从转料装置30取料搬运到预热压装置50的步骤如下：

装卸装置40的右边的装卸模组43右移动到对正竖直的转料装置30的位置，转料装置30打开4个转料夹具37松开4个电芯100，4个装卸夹爪435一起伸入到4个转料夹具37上方对正4个电芯100，再一起降下再收拢4个装卸夹爪435从4个转料夹具37上抓住4个电芯100，4个装卸夹爪435再一起上升再一起缩回，右边的装卸模组43然后左移将电芯100搬运至预热压装置50某一个预热压模组51位置。

请参看图13及图14，预热压装置50包括5个并排拼装的预热压模组51，每个预热压模组51包括16个预热压板组件515，以两两上下相对组成8个预热压口50a，每个预热压模组51还包括第二支架511、第一顶板512、第一底板513、第四滑组514、7根第三拉杆516、第五驱动件517、第三丝杆518和第三丝杆螺母519。

第二支架511固定在第一底板513上，第五驱动件517、第四滑组514的滑轨固定在第二支架511上，第五驱动件517的动力输出端与第三丝杆518固定连接，第三丝杆螺母519与第三丝杆518螺纹连接，第一顶板512与第三丝杆螺母519固定连接且与第四滑组514的滑块固定连接，一个预热压板组件515固定在第一顶板512下，其余的一到多个预热压板组件515与第四滑组514的其余滑块固定连接，第三拉杆516连接在相邻的预热压板组件515之间。

第五驱动件517驱动第一顶板512竖直向下移动，放下预热压板组件515，以闭合预热压口50a对电芯100进行预热压；第五驱动件517驱动第一顶板512竖直向上移动，以使第一顶板512通过连接于各个预热压板组件515之间的第三拉杆516拉起预热压板组件515，以打开预热压口50a对电芯100脱模并供装卸装置40取放电芯100。

装卸装置40装料到预热压装置50的步骤如下：

于本实施例中，一个预热压模组51的预热压口50a张开，来到预热压装置50某一个预热压模组51位置的右边的装卸模组先将4个装卸夹爪435对正4个预热压口50a，4个装卸夹爪435再一起伸入到4个预热压口50a内，再一起降下再松开4个装卸夹爪435将4个电芯100放在4个预热压口50a内，4个装卸夹爪435再一起上升再一起缩回。

请参看图15至图17，终热压装置60包括4个并排拼装的终热压模组61，每个终热压模组61包括8个终热压板组件615，以两两上下相对组成4个终热压口60a，每个终热压模组61还包括第二顶板611、4根立柱612、第二底板613、4个第五滑组614、第六驱动件616、加力板617、4个顶升装置618。

4根立柱612固定在第二底板613上，第二顶板611固定在立柱612上，4个第五滑组614的滑轨固定在4根立柱612上，第六驱动件616固定在第二顶板611上，加力板617固定在第六驱动件616的动力输出端，加力板617和8个终热压板组件615都固定在4根第五滑组614的滑块上，4个顶升装置618位于4个终热压口相关的终热压板组件615之间，第六驱动件616用于驱动加力板617向下运动以闭合一个或多个终热压口60a以终热压电芯，顶升装置618在第六驱动件616驱动加力板617向上运动到顶后，顶升终热压板组件615以打开终热压口60a以对电芯脱模并供装卸装置40取放电芯100。

进一步地，请参看图17，终热压模组61还包括短路测试单元619，短路测试单元619固定在终热压口60a外，短路测试单元619的测试头伸入终热压口60a内，短路测试单元619外部连接短路测试仪，在终热压时对电芯100进行电阻值测量。

装卸装置40从预热压装置50转料到终热压装置60的步骤如下：

于本实施例中，某一个预热压模组51的预热压口50a和某两个终热压模组61的终热压口60a都张开，中间的装卸模组43右移至预热压模组51位置，先将4个装卸夹爪435对正4个预热压口50a，4个装卸夹爪435再一起伸入到4个预热压口50a内，再一起降下再收拢装卸夹爪435抓住4个预热压后电芯100，4个装卸夹爪435再一起上升再一起缩回，然后装卸模组43左移至某一个终热压模组61位置，先将4个装卸夹爪435对正4个终热压口60a，4个装卸夹爪435再一起伸入到4个终热压口60a内，再一起降下再松开装卸夹爪435将4个预热压后电芯100放到4个终热压口60a内，4个装卸夹爪435再一起上升再一起缩回，装卸模组43重复作业一次将预热压模组51上剩余4个预热压口50a内的4个预热压后电芯100搬运到某另一个终热压模组61的终热压口60a内。

于本实施例的一个具体实施例中，预热压工艺为：预热压加热温度85℃×预热压加压压力2000kgf×预热压加热时间100s，配8个预热压口50a/预热压模组51×5个预热压模组51，预留1个预热压模组51，使用4个预热压模组51，合计32个预热压口50a，配2个装卸装置40装卸电芯100计20s，预热压产能可达16PPM。

终热压工艺为：终热压加热温度100℃×终热压压力4400kgf×终热压时间50s，终热压的同时对电芯进行短路测试，配4个终热压口60a/终热压模组61×4个终热压模组61合计16个终热压口60a，配1个装卸装置40卸终热压后电芯100，节拍时间上，加上装预热压后电芯100的时间的总的装卸时间合计计是10s，终热压产能16PPM。

预热压模组51的数量和终热压模组61的数量按1比1的比不变，和/或预热压口50a的数量和终热压口60a的数量按2比1的比不变，可以调整预热压模组51的数量、终热压模组61的数量和/或预热压口50a的数量、终热压口60a的数量，以满足不同的产能要求。

装卸装置40从终热压装置60卸料到转料装置30的步骤如下：

终热压后，装卸装置40左边的装卸模组43右移到终热压装置60某个终热压模组61的位置，先将4个装卸夹爪435对正4个终热压口60a，4个装卸夹爪435再一起伸入到4个终热压口60a内，再一起降下再收拢装卸夹爪435抓住4个终热压后电芯100，4个装卸夹爪435再一起上升再一起缩回，然后装卸模组43左移至左边的竖直的转料装置30的位置，装卸模组43再将4个装卸夹爪435对正竖直的转料装置30的4个转料夹具37，4个装卸夹爪435再一起伸入到4个转料夹具37内，再一起降下再松开4个装卸夹爪435将4个终热压后电芯100放到4个转料夹具37内，4个转料夹具37夹住4个终热压后电芯100，4个装卸夹爪435再一起上升再一起缩回。

转料装置30由竖直翻转为水平的步骤，与转料装置30由水平翻转为竖直的步骤相反。

上下料装置20由转料装置30下料的步骤，与上下料装置20上料到转料装置30的步骤相反。

于本实施例，概括起来说，上下料装置20的上下料夹爪222的数量为4个，转料装置30的转料夹具37的数量为4个，装卸装置40的装卸夹爪435的数量为4个，预热压装置50的预热压模组51的预热压口50a的数量为8个，终热压装置60的终热压模组61的终热压口60a的数量为4个，这些数量相等或成2倍，可一次上料4个电芯、两次上料8个电芯、一次预热压8个电芯、一次转运4个电芯、一次终热压4个电芯、一次下料4个电芯。

进一步的，上下料装置20的相邻两个上下料夹爪222的水平中心距、转料装置30的相邻两个转料夹具37的水平中心距、转料装置30的相邻两个转料夹具37的竖直中心距、装卸装置40的相邻两个装卸夹爪435的竖直中心距、预热压装置50的各个预热压模组51的预热压口50a在张开时的相邻两层预热压口50a的层间距、终热压装置60的各个终热压模组61的终热压口60a在张开时的相邻两层终热压口60a的层间距，均一致且相等，可不经调节一次上料4个电芯、两次上料8个电芯、一次预热压8个电芯、一次转运4个电芯、一次终热压4个电芯、一次下料4个电芯。

本实施例的分段热压机能够取代电芯一次热压机进行电芯100热压，其预热压装置50预热压温度较低、压力较小、加热时间较长，电芯100内部温度与表面温度一致性更好，使隔膜与极片结合界面处的结合间隙一致显露；终热压装置60提供的终热压温度较高、压力较大、时间较短，可消除结合界面的间隙，增强粘结效果。分段热压后的电芯界面结合较好，可避免粘结不佳或热压过度，内部残余应力较小，精细化避免设备浪费，且预热压装置50和终热压装置60可以同时作业，缩短热压时间，提高热压效率。终热压装置60配置有短路测试单元619对电芯进行短路测试。

在实际应用中，也可将本实施例的电芯分段热压机用于其它产品的热压或冷压。

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 (10)

1.一种电芯分段热压机，包括机台，其特征在于，包括预热压装置以及终热压装置，用于对电芯进行预热压后再终热压的两段热压，用以取代电芯一次热压机；所述预热压装置以及所述终热压装置布置在所述机台上，所述预热压装置配置有多个预热压板组件，以两两相对组成预热压口，用于预热压电芯；所述终热压装置配置有多个终热压板组件，以两两相对组成终热压口，用于终热压电芯；其中，所述预热压装置提供的加热温度比所述终热压装置提供的加热温度低，所述预热压装置提供的加压压力比所述终热压装置提供的加压压力小，所述预热压装置提供的加压时间可比所述终热压装置提供的加压时间长；

所述预热压装置包括一个或多个并排拼装的预热压模组，每个所述预热压模组包括多个所述预热压板组件，以两两相对组成一个或多个预热压口，每个所述预热压模组还包括第二支架、第一顶板、第一底板、第四滑组、第三拉杆、第五驱动件、第三丝杆和第三丝杆螺母；所述第二支架固定在所述第一底板上，所述第五驱动件、所述第四滑组的滑轨固定在所述第二支架上，所述第五驱动件的动力输出端与所述第三丝杆固定连接，所述第三丝杆螺母与所述第三丝杆螺纹连接，所述第一顶板与所述第三丝杆螺母固定连接且与所述第四滑组的滑块固定连接，一个所述预热压板组件固定在所述第一顶板下，其余的一到多个所述预热压板组件与所述第四滑组的其余滑块固定连接，所述第三拉杆连接在相邻的所述预热压板组件之间；并且，所述第五驱动件位于所述预热压装置的底部位置；

所述终热压装置包括一个或多个并排拼装的终热压模组，每个所述终热压模组包括多个所述终热压板组件，以两两相对组成一个或多个终热压口，每个所述终热压模组还包括第二顶板、多根立柱、第二底板、多个第五滑组、第六驱动件、加力板、一个或多个顶升装置，多根所述立柱固定在所述第二底板上，所述第二顶板固定在所述立柱上，多个所述第五滑组的滑轨固定在多根所述立柱上，所述第六驱动件固定在所述第二顶板上，所述加力板固定在所述第六驱动件的动力输出端，所述加力板和多个所述终热压板组件都固定在多个所述第五滑组的滑块上，一个或多个所述顶升装置位于一个或多个所述终热压口相关的所述终热压板组件之间。

2.如权利要求1所述的电芯分段热压机，其特征在于，还包括固定在所述机台上的上下料装置、转料装置以及装卸装置；

两个所述上下料装置分居所述机台的两端，用于电芯上料和下料；

两个所述转料装置分别靠近两个所述上下料装置，用于调整多个电芯的相对姿态；

所述装卸装置连接两个所述转料装置，用于装卸电芯。

3.如权利要求2所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述上下料装置包括驱动组件以及上下料夹爪组件，所述上下料夹爪组件包括横梁以及多个上下料夹爪；所述驱动组件驱动所述上下料夹爪组件在三维空间内移动以及旋转；多个所述上下料夹爪间隔布置在所述横梁下方。

4.如权利要求3所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述转料装置包括转料支座、第一驱动件、驱动轮、传动带、从动轮、固定轴、传动件、翻转梁、第一拉杆、转轴以及多个转料夹具；所述第一驱动件和所述固定轴固定在所述转料支座上，所述驱动轮固定在所述第一驱动件上，所述从动轮可转动地套设在所述固定轴上，所述传动带可转动地套设在所述驱动轮和所述从动轮上，所述传动件固定在所述从动轮上，所述翻转梁固定在所述传动件上，所述转轴可转动地安装在所述翻转梁上；一个所述转料夹具固定在所述固定轴上，其余所述转料夹具固定在所述转轴上，多个所述第一拉杆铰接在两个相邻的所述转料夹具之间。

5.如权利要求4所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述转料装置还包括水平限位装置以及竖直限位装置，当所述翻转梁转动至水平位置时，所述水平限位装置与所述翻转梁接触，停止所述翻转梁继续转动并定位所述翻转梁；当所述翻转梁转动至竖直位置时，所述竖直限位装置与所述翻转梁接触，停止所述翻转梁继续转动并定位所述翻转梁。

6.如权利要求4所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述装卸装置包括直齿条、第一滑组以及多个装卸模组；所述直齿条沿平行于所述预热压装置与所述终热压装置的排列方向的第一方向固定在所述机台上，所述第一滑组的滑轨沿所述第一方向固定在所述机台上，多个所述装卸模组与所述第一滑组的滑块固定连接，与所述直齿条啮合连接；多个所述装卸模组可沿所述第一方向各自往复移动。

7.如权利要求6所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述装卸模组包括第一支架、第一移动模组、第二移动模组、第三移动模组和多个装卸夹爪；多个所述装卸夹爪固定在所述第三移动模组的移动端上，所述第三移动模组固定在所述第一支架上，所述第一支架固定在所述第二移动模组的移动端上，所述第二移动模组固定在所述第一移动模组上，所述第二移动模组驱动所述第一支架沿水平垂直于所述第一方向的第二方向移动，所述第三移动模组驱动多个所述装卸夹爪沿垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向移动，所述第一移动模组与所述第一滑组的滑块固定连接，与所述直齿条啮合连接，所述第一移动模组可驱动所述装卸模组沿所述第一方向往复移动。

8.如权利要求1所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述终热压模组还包括短路测试单元，所述短路测试单元固定在所述终热压口外，所述短路测试单元的测试头伸入所述终热压口内，所述短路测试单元外部连接短路测试仪，用于终热压时对电芯进行电阻值测量。

9.如权利要求7所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述上下料装置的所述上下料夹爪的数量、所述转料装置的所述转料夹具的数量、所述装卸装置的所述装卸夹爪的数量、所述预热压装置的各个所述预热压模组的所述预热压口的数量、所述终热压装置的各个所述终热压模组的所述终热压口的数量，均相等或成整数倍，可一次上料、预热压、转运、终热压、下料相等或成整数倍数量的电芯。

10.如权利要求9所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述上下料装置的相邻两个所述上下料夹爪的水平中心距、所述转料装置的相邻两个所述转料夹具的水平中心距、所述转料装置的相邻两个所述转料夹具的竖直中心距、所述装卸装置的相邻两个所述装卸夹爪的竖直中心距、所述预热压装置的各个所述预热压模组的所述预热压口在张开时的相邻两层所述预热压口的层间距、所述终热压装置的各个所述终热压模组的所述终热压口在张开时的相邻两层所述终热压口的层间距，均一致且相等，可不经调节一次上料、预热压、转运、终热压、下料相等或成整数倍数量的电芯。

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