CN115889509A - 电池整形方法和电池整形设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供的一种电池整形方法和电池整形设备，涉及电池制造技术领域。该电池整形方法应用于化成步骤之前，包括对电池施加预设压力；加热所述电池；对加热后的所述电池进行冷却；重复多次对所述电池进行加热和冷却；其中，在对所述电池加热和冷却的过程中，所述电池始终处于受到预设压力的状态。该电池整形方法能够保持电池具有良好的平整度，提高电池的平面度和直线度，降低电池化成时的入料难度。

Description

电池整形方法和电池整形设备

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，具体而言，涉及一种电池整形方法和电池整形设备。

背景技术

电池作为新能源汽车模组的基本单元，电池的直线度以及平面度直接影响模组的装配效率，目前电池主要在化成过程中通过夹具对电池进行束缚整形。

由于电池较长，电池的外壳在制作过程种会产生形变，其次，外壳通过激光焊接完成电池装配，焊接过程会产生热量，外壳应力释放会引起电池变形，从而导致电池在化成时入料困难。并且化成后，电池的平面度及平行度很难恢复，导致电池平面度及平行度差，模组装配难度提高，装配效率低。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种电池整形方法和电池整形设备，其能够提高电池的平面度及平行度，降低化成时的入料难度，有利于提高装配效率。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种电池整形方法，应用于化成步骤之前，所述方法包括：

对电池施加预设压力；

加热所述电池；

对加热后的所述电池进行冷却；

重复多次对所述电池进行加热和冷却；

其中，在对所述电池加热和冷却的过程中，所述电池始终处于受到预设压力的状态。

在可选的实施方式中，对加热后的所述电池进行冷却的步骤还包括：

冷却所述电池至20～25℃；

静置冷却后的所述电池10～15分钟。

在可选的实施方式中，重复多次对所述电池进行加热和冷却的步骤包括：

对所述电池进行加热和冷却的循环总时长为20～30小时；

或者，对所述电池进行加热和冷却的循环次数为20～30次。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

在最后一次冷却所述电池后，静置所述电池20～30分钟；

取出静置后的所述电池，进行平面度测试。

在可选的实施方式中，加热所述电池的步骤包括：

加热所述电池至55～60℃；加热时长为20～30分钟；

对加热后的所述电池进行冷却的步骤包括：

冷却所述电池至20～25℃；冷却时长为10～20秒。

在可选的实施方式中，对电池施加预设压力的步骤包括：

所述电池采用方形电池，所述电池包括相对设置的第一大面和第二大面；

分别对所述第一大面和所述第二大面施加预设压力；其中，所述预设压力分别垂直于所述第一大面和所述第二大面，以压持所述电池；

其中，所述预设压力为5000～5500N。

第二方面，本发明提供一种电池整形设备，应用于如前述实施方式中任一项所述的电池整形方法，所述设备包括：

夹具，所述夹具用于压持电池；

驱动器，所述驱动器与所述夹具传动连接，用于施加压持电池的预设压力；

加热装置，所述加热装置设于所述夹具；

冷却装置，所述冷却装置设于所述夹具；

其中，所述加热装置和所述冷却装置循环交替对所述电池进行加热和冷却。

在可选的实施方式中，所述夹具包括相对设置的第一夹板和第二夹板；

所述第一夹板和所述第二夹板中的至少一者与所述驱动器传动连接，以使所述第一夹板和所述第二夹板相互靠近压持所述电池；

所述加热装置包括加热片，所述加热片分别设于所述第一夹板和所述第二夹板；

所述冷却装置包括分别设于所述第一夹板和所述第二夹板上的冷却通道，所述冷却通道用于供冷媒介质流通。

在可选的实施方式中，所述第一夹板和所述第二夹板分别包括用于夹持所述电池的压持面；

所述加热片与所述压持面之间的距离为2～2.5mm；

所述冷却通道靠近所述压持面的一侧的通道壁与所述压持面之间的距离为5～6mm。

在可选的实施方式中，所述第一夹板和所述第二夹板分别包括用于夹持所述电池的压持面；

所述冷却通道与所述加热片间隔设置，且所述加热片位于所述压持面和所述冷却通道之间；

或者，所述加热片设于所述冷却通道内。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的电池整形方法，在化成工艺之前进行电池整形，降低了化成时的入料难度。并且通过热冷交替的方式，重复多次对电池进行加热和冷却，释放电池壳体的内部应力，防止结构翘曲变形，改善电池的平面度、平行度以及直线度，从而降低电池的装配难度，提高装配效率。

本发明实施例提供的电池整形设备，将加热装置和冷却装置集成在夹具上，在夹紧电池的同时，可以重复交替对电池进行加热和冷却，释放电池壳体内部的应力，改善电池的平整度和直线度，结构紧凑，整形效率高，整形效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的电池整形方法的流程框图；

图2为本发明实施例提供的电池整形设备的一种应用场景示意图；

图3为本发明实施例提供的电池的一种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电池整形设备的第一夹板的一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的电池整形设备的第一夹板的另一种结构示意图。

图标：100-电池整形设备；110-夹具；111-第一夹板；113-第二夹板；115-压持面；120-加热片；130-冷却通道；140-进气口；200-电池；210-第一大面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

现有的电池整形工艺，大多是在化成工艺中同步进行的。但由于电池的尺寸较长，电池的外壳在制作过程种会产生形变，其次，外壳通过激光焊接完成电池装配，焊接过程会产生热量，外壳应力释放会引起电池变形，从而导致电池在化成时入料困难，很难将变形严重的电池装入化成夹具中。并且化成后，电池的平面度及平行度很难恢复，导致电池的平面度及平行度差，电池在模组中的装配难度提高，装配效率较低。

为了克服现有技术中的至少一个缺陷，本实施例提供了一种电池整形方法，应用于化成步骤之前，有效解决了化成时入料困难的问题。并且能有效改善电池的平面度及平行度，使得电池在模组中的装配难度降低，有利于提高装配效率。

第一实施例

请参考图1至图3，本实施例提供了一种电池200整形方法，包括：

步骤S100：对电池200施加预设压力；

步骤S200：加热电池200；

步骤S300：对加热后的电池200进行冷却；

步骤S400：重复多次对电池200进行加热和冷却。

其中，在对电池200加热和冷却的过程中，电池200始终处于受到预设压力的状态。该电池200整形方法能够保持电池200具有良好的平整度，提高电池200的平面度、平行度和直线度，降低电池200化成时的入料难度。

可以理解，由于对电池200的整形步骤在化成步骤之前，即电池200在保持良好平整度、平面度、平行度以及直线度的状态下进入化成设备，解决了电池200在化成时入料困难的问题，有利于提高化成效率。并且，该电池200整形方法采用热冷交替的方式，重复多次对电池200进行加热和冷却，有利于释放电池200壳体的内部应力，防止结构翘曲变形，改善电池200的平面度、平行度以及直线度，从而降低电池200在模组中的装配难度，提高装配效率。

步骤S100中，对电池200施加预设压力。本实施例中，电池200采用方形电池200，且电池200的长度较长，电池200的长宽比较大，如长宽比为大于10:1。电池200的长度为1199～1200mm，宽度为100～110mm，厚度为13.5～14mm。

容易理解，电池200包括相对设置的第一大面210和第二大面(图未标)；分别对第一大面210和第二大面施加预设压力；其中，预设压力分别垂直于第一大面210和第二大面，以压持电池200；预设压力使得第一大面210和第二大面具有相互靠近的趋势，以夹紧电池200，使得电池200能保持良好的平面度、平行度和直线度。其中，预设压力为5000～5500N。当然，根据实际需要，可以灵活调整预设压力的压力大小。

可选地，可以通过控制第一夹板111和第二夹板113的距离来控制施加的预设压力的大小。比如，施力过程中，使得第一夹板111和第二夹板113相互靠近，第一夹板111和第二夹板113之间的距离减小0.3～1mm。可选地，控制第一夹板111和第二夹板113之间的距离减小约0.5mm。可以理解，预设压力过大，容易导致电池200被压坏；若预设压力过小，电池200整形的效果不佳。

本实施例中，通过夹具110对电池200施加预设压力。夹具110包括相对设置的第一夹板111和第二夹板113，第一夹板111和第二夹板113分别具有一个压持面115，电池200位于第一夹板111和第二夹板113之间，即电池200位于两个压持面115之间，并且电池200的第一大面210与其中一个压持面115接触，电池200的第二大面与另一个压持面115接触。施加压力的过程中，通过挤压第一夹板111和第二夹板113，使第一夹板111和第二夹板113相互靠近以夹紧电池200，使电池200保持良好的平面度、平行度和直线度。

本实施例中，步骤S200中，加热电池200时，加热电池200至55～60℃；加热时长为20～30分钟；加热方式可采用烘烤、电阻丝加热或蒸汽加热等，这里不作具体限定。

可选地，步骤S300中，对加热后的电池200进行冷却时，先冷却电池200至20～25℃；再静置冷却后的电池200分钟。通过先冷却，再静置的方式，有利于更好的释放电池200壳体的内部应力，改善电池200的结构翘曲。需要说明的是，电池200在静置状态下，同样对电池200施加有预设压力，以使电池200保持良好的平整度。

本实施例中，对加热后的电池200进行冷却时，采用快速降温方式，冷却电池200至20～25℃；冷却时长为10～20秒。其冷却速率为每秒1.5℃至每秒4℃，采用快速冷却降温的方式，有利于释放电池200壳体的内部应力，改善电池200的平面度。

步骤S400中，重复多次对电池200进行加热和冷却时，对电池200进行加热和冷却的循环总时长为20～30小时，即在一次整形工艺中，对电池200重复交替加热和冷却的循环周期为20～30小时。比如，循环周期为21小时、22小时、23小时、24小时、25小时、26小时、27小时、28小时或29小时等。

或者，在其它实施方式中，在一次整形工艺中，对电池200进行加热和冷却的循环次数为20～30次，比如循环20次、21次、22次、23次、24次、25次、26次、27次或28次等，这里不作具体限定。当然并不仅限于此，可以根据实际整形需要，确定单次整形工艺中的交替循环时长和循环次数，比如，对电池200重复交替加热和冷却的循环周期大于等于20小时，且对电池200重复交替加热和冷却的循环次数大于等于20次。当然，实际循环时长和循环次数可以灵活调整和设定。

需要说明的是，在循环交替加热和冷却步骤后，在最后一次冷却电池200后，静置电池200分钟。该方法还包括步骤S500。

步骤S500：取出静置后的电池200，进行平面度测试。可选地，比如通过厚度测试设备或高度仪对电池200平面度进行测试，筛选出平面度合格的电池200，有利于控制电池200产品的合格率。当然也可以通过测距仪或其它测量设备检测电池200的直线度或平行度等，这里不作具体限定。

电池200下料前的最后一次静置时间，可以和热冷交替循环过程中电池200的静置时间相等，比如10～15分钟；也可以和热冷交替循环过程中电池200的静置时间不相等。本实施例中，电池200下料前的最后一次静置时间比热冷交替循环过程中电池200的静置时间稍长，有利于更好地释放电池200的壳体的应力，并且在预设压力的作用下改善电池200的平面度。

本实施例中，电池200整形方法的一种实施步骤可以如下：

先将电池200放于夹具110中，通过夹具110对电池200施加预设压力，如5000～5500N。

对电池200夹具110进行加热，以加热电池200。其中，加热时间25～30分钟，加热温度为55～60℃。

电池200快速冷却降温。向夹具110内通入冷媒介质，冷媒介质包括但不限于为冷气或冷液，比如冷气可采用氮气或空气；冷液可采用水或油等。其中，冷却时间为10～15秒，冷却后的电池200温度为20～25℃。再静置10～15分钟。

静置后再继续对电池200加热、冷却、静置，如此循环往复，循环周期大约为24小时。

热冷交替循环后，最后一次静置电池200分钟。再取消对电池200施加的预设压力，取出电池200。对电池200进行平面度测试，筛选出平面度合格的电池200。

该电池200整形方法操作简单，便于控制，采用热冷交替循环，使得电池200长时间多次释放应力，直至大部分应力或全部应力被消除，改善表面翘曲现象，提高电池200的平面度。并且该整形步骤在化成工艺之前实施，即在电池200封装完成后就进行整形，这样有利于提高电池200产品合格率，降低化成时的入料难度。并且有利于电池200在后续的模组装配过程中，保证良好的平面度、平行度和直线度，提高装配效率及装配的一致性。该电池200整形方法尤其适用于电池200长宽比较大的方形电池200，当然，也适用于其它任意形状的电池200。

第二实施例

结合图2至图5，本发明实施例还提供一种电池整形设备100，应用于如前述实施方式中任一项的电池200整形方法，设备包括夹具110、驱动器(图未示)、加热装置和冷却装置。夹具110用于压持电池200；驱动器与夹具110传动连接，用于施加压持电池200的预设压力。加热装置设于夹具110，用于加热电池200。冷却装置设于夹具110内，用于快速冷却电池200。其中，加热装置和冷却装置循环交替对电池200进行加热和冷却，以实现电池200的壳体的应力释放，改善电池200的翘曲变形，提升电池200的平面度和合格率。

可选地，夹具110包括相对设置的第一夹板111和第二夹板113。第一夹板111和第二夹板113中的至少一者与驱动器传动连接，以使第一夹板111和第二夹板113相互靠近压持电池200。第一夹板111和第二夹板113分别包括用于夹持电池200的压持面115；电池200采用方形电池200，方形电池200的两个大面，即第一大面210和第二大面分别与压持面115接触。可以理解，压持面115的面积大于第一大面210或第二大面的面积，以使电池200被可靠地压紧，且保证第一大面210和第二大面的平面度被有效改善。

本实施例中，驱动器可以采用电机，第一夹板111和第二夹板113两者中，其中一个固定，另一个在驱动器的作用下可相对固定的夹板实现靠近或远离的相对运动。第一夹板111或第二夹板113上设有调节件，调节件与第一夹板111或第二夹板113螺纹连接。电机与调节件连接，电机转动能带动调节件转动，以使第一夹板111和第二夹板113相互靠近。可选地，调节件可以是调节螺栓或螺杆。由于该施力过程中，第一夹板111或第二夹板113的移动距离较小，小于等于1mm。采用螺纹转动的旋转方式实现第一夹板111或第二夹板113的直线移动，有利于控制移动精度，提高施力精度。并且该螺纹旋转的调节方式有利于对电池200平稳的施加预设压力，防止过快的冲击力压坏电池200。

当然，在其它实施方式中，也可以采用电动推杆、直线气缸或液压缸等方式实现第一夹板111或第二夹板113的移动。

可选地，加热装置包括加热片120，加热片120分别设于第一夹板111和第二夹板113。本实施例中，加热片120采用镍铬加热片120。加热片120可铺设于第一夹板111和第二夹板113内，加热片120与压持面115相对设置。本实施例中，加热片120的面积大于等于第一大面210或第二大面的面积，或约等于压持面115的面积，这样可以快速对电池200进行加热，加热效率更高，且加热更加均匀。可选地，加热片120分别设于第一夹板111和第二夹板113内部，加热片120与压持面115之间的距离为第一距离D1，第一距离为2～2.5mm。这样设置也有利于提高加热效率。

冷却装置包括分别设于第一夹板111和第二夹板113上的冷却通道130，冷却通道130用于供冷媒介质流通。本实施例中，冷媒介质采用氮气。第一夹板111和第二夹板113内分别设有一个较大的空腔，空腔作为冷却通道130，空腔的截面面积约等于压持面115的面积。这样有利于增加冷媒介质的流通面积，提高冷却效率，达到快速降温冷却的目的。

当然，在其他实施方式中，也可以采用多个连通或不连通的空腔作为冷却通道130，其中空腔的截面可以呈矩形、圆形、椭圆形或其它任意形状，这里不作具体限定。

本实施例中，第一夹板111的一侧设有一个或多个进气口140，另一侧设有一个或多个出气口(图未示)，进气口140和出气口分别与内部的冷却通道130(空腔)连通。图中示出了多个间隔设置的进气口140，这样可以提高进气的均匀性和进气量。出气口可以与进气口140相对设置，这样有利于提高冷媒介质的流通面积和流通效率，并且冷媒介质分布更均匀，在提升冷却效率的同时，也提高电池200冷却的均匀性，有利于进一步释放电池200的壳体内部的应力，改善电池200的平面度，提高整形效果。

第一夹板111和第二夹板113的截面呈矩形，进气口140和出气口分别设置在夹板长边的两个侧面上，这样可以设置更多的进气口140和出气口，有利于提升进气量和进气效率，从而提高对电池200的冷却效率和冷却均匀性。当然，夹板也可以是圆形、椭圆形或其它任意形状，这里不作具体限定。

可选地，结合图4，冷却通道130与加热片120在夹板的厚度方向上间隔设置，冷却通道130靠近压持面115的一侧的通道壁与压持面115之间的距离为第二距离D2，第二距离为5～6mm。这样设置，有利于对电池200进行快速降温冷却。本实施例中，加热片120更加靠近压持面115，即加热片120位于压持面115和冷却通道130之间，可以缩短电池200的加热时间，提高加热效率，进而提高电池200整形的效率。

在其它实施方式中，结合图5，加热片120也可以设于冷却通道130内。比如，冷却通道130靠近压持面115的一侧的通道壁与压持面115之间的距离为2～2.5mm，加热片120设于冷却通道130靠近压持面115的一侧的通道壁上，这样结构更加紧凑，并且有利于提高加热效率和冷却效率。

需要说明的是，第二夹板113上的加热装置、冷却装置的结构和原理，和第一夹板111上的加热装置、冷却装置的结构和原理均相似，这里不再赘述。

可选地，本实施例中，第一夹板111和第二夹板113分别采用铝材或钢材，其厚度约为20～25mm，以保证结构强度和刚度。若第一夹板111和第二夹板113呈空腔状，加热片120设于冷却通道130内，第一夹板111和第二夹板113的壁厚约为2～2.5mm。

本实施例中未提及的其它部分内容，与第一实施例中描述的内容相似，这里不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的电池200整形方法和电池整形设备100，具有以下几个方面的有益效果：

本发明实施例提供的电池200整形方法，在化成工艺之前进行电池200整形，降低了化成时的入料难度。并且通过热冷交替的方式，重复多次对电池200进行加热和冷却，释放电池200壳体的内部应力，防止结构翘曲变形，改善电池200的平面度、平行度以及直线度，从而降低电池200在后续模组装配中的装配难度，提高装配效率以及装配的一致性。

本发明实施例提供的电池整形设备100，将加热装置和冷却装置集成在夹具110上，在夹紧电池200的同时，可以重复交替对电池200进行加热和冷却，释放电池200壳体内部的应力，改善电池200的平整度和直线度，结构紧凑，整形效率高，整形效果好。结构集成度高，结构紧凑，充分发挥夹具110的夹紧、加热和冷却作用，改善整形效果，提升电池200的平面度和合格率，降低电池200在模组中的装配难度，提高装配效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池整形方法，其特征在于，应用于化成步骤之前，所述方法包括：

对电池施加预设压力；

加热所述电池；

对加热后的所述电池进行冷却；

重复多次对所述电池进行加热和冷却；

其中，在对所述电池加热和冷却的过程中，所述电池始终处于受到预设压力的状态。

2.根据权利要求1所述的电池整形方法，其特征在于，对加热后的所述电池进行冷却的步骤还包括：

冷却所述电池至20～25℃；

静置冷却后的所述电池10～15分钟。

3.根据权利要求1所述的电池整形方法，其特征在于，重复多次对所述电池进行加热和冷却的步骤包括：

对所述电池进行加热和冷却的循环总时长为20～30小时；

或者，对所述电池进行加热和冷却的循环次数为20～30次。

4.根据权利要求1所述的电池整形方法，其特征在于，所述方法还包括：

在最后一次冷却所述电池后，静置所述电池20～30分钟；

取出静置后的所述电池，进行平面度测试。

5.根据权利要求1所述的电池整形方法，其特征在于，加热所述电池的步骤包括：

加热所述电池至55～60℃；加热时长为20～30分钟；

对加热后的所述电池进行冷却的步骤包括：

冷却所述电池至20～25℃；冷却时长为10～20秒。

6.根据权利要求1所述的电池整形方法，其特征在于，对电池施加预设压力的步骤包括：

所述电池采用方形电池，所述电池包括相对设置的第一大面和第二大面；

分别对所述第一大面和所述第二大面施加预设压力；其中，所述预设压力分别垂直于所述第一大面和所述第二大面，以压持所述电池；

其中，所述预设压力为5000～5500N。

7.一种电池整形设备，其特征在于，应用于如权利要求1至6中任一项所述的电池整形方法，所述设备包括：

夹具，所述夹具用于压持电池；

驱动器，所述驱动器与所述夹具传动连接，用于施加压持电池的预设压力；

加热装置，所述加热装置设于所述夹具；

冷却装置，所述冷却装置设于所述夹具；

其中，所述加热装置和所述冷却装置循环交替对所述电池进行加热和冷却。

8.根据权利要求7所述的电池整形设备，其特征在于，所述夹具包括相对设置的第一夹板和第二夹板；

所述第一夹板和所述第二夹板中的至少一者与所述驱动器传动连接，以使所述第一夹板和所述第二夹板相互靠近压持所述电池；

所述加热装置包括加热片，所述加热片分别设于所述第一夹板和所述第二夹板；

所述冷却装置包括分别设于所述第一夹板和所述第二夹板上的冷却通道，所述冷却通道用于供冷媒介质流通。

9.根据权利要求8所述的电池整形设备，其特征在于，所述第一夹板和所述第二夹板分别包括用于夹持所述电池的压持面；

所述加热片与所述压持面之间的距离为2～2.5mm；

所述冷却通道靠近所述压持面的一侧的通道壁与所述压持面之间的距离为5～6mm。

10.根据权利要求8所述的电池整形设备，其特征在于，所述第一夹板和所述第二夹板分别包括用于夹持所述电池的压持面；

所述冷却通道与所述加热片间隔设置，且所述加热片位于所述压持面和所述冷却通道之间；

或者，所述加热片设于所述冷却通道内。

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