CN117161525B - 一种锂离子电池极耳与盖板的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池极耳与盖板的焊接装置，锂离子电池极耳与盖板的焊接装置包括机架、传送带、焊机和驱动机构，传送带设置在机架上并在机架上形成有闭合的输送回路，传送带用以运输电芯和盖板，电芯的数量为多个，多个电芯沿垂直于传送带的输送方向并排设置，盖板的数量为两层，两层盖板分别位于电芯具有极耳的两端，焊机用以焊接电芯的极耳和盖板。使用过程中，传送带沿输送方向输送电芯和盖板，焊机同时将两层盖板分别焊接在电芯具有极耳的两端，使得在焊接电芯和盖板时，全程没有停止对电芯和盖板的运输，避免了电芯存在等待时间，从而通过边运输边焊接的方式，提高电芯极耳和盖板的焊接效率。

Description

一种锂离子电池极耳与盖板的焊接装置

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，特别是涉及一种锂离子电池极耳与盖板的焊接装置。

背景技术

锂离子电池因为具有高比能量、长循环寿命、低自放电率等优点，是当前电动汽车重要的驱动电源；锂离子电池包括壳体、装在壳体内的电池卷芯和电解液以及用于密封壳体的盖板，其中的电池卷芯是由正极片、负极片和正负极片之间的隔膜卷绕形成的，正极片、负极片上分别设有用于引出电流的正极耳、负极耳，电池卷芯装入壳体后，需将从正极片和负极片引出的极耳焊接到盖板上。

目前，通用的极耳与盖板的焊接方式，是先将极耳和盖板放在焊接模具上，通过人为的手工定位，然后用超声波焊接机将极耳和盖板焊接在一起，此种焊接方式，极耳和盖板的放置、定位、焊接都需要人工进行，生产效率较低；为提高极耳与盖板焊接时的生产效率，公告号为CN112894183B的中国发明专利公开了一种铝壳电池极耳自动焊接机，该铝壳电池极耳自动焊接机采用自动上料、整形定位、自动焊接、自动出料，以及正负极焊接两道工序一台设备完成，实现了自动化焊接。

在锂离子电池的极耳和盖板的实际焊接过程中发现，现有的焊接装置在对一个电池组进行焊接时，其余的电池组均停止输送直至该电池组焊接完毕才继续进行运输，这样的焊接方式效率较低，影响锂离子电池的生产效率。

发明内容

基于此，有必要针对目前的锂离子电池生产过程中所存在的生产效率较低的问题，提供一种锂离子电池极耳与盖板的焊接装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种锂离子电池极耳与盖板的焊接装置，所述锂离子电池极耳与盖板的焊接装置包括：

机架；

传送带，所述传送带在所述机架上形成有闭合的输送回路，所述传送带用以运输电芯和盖板，所述电芯的数量为多个，多个所述电芯沿垂直于所述传送带的输送方向并排设置，所述盖板的数量为两层，两层所述盖板分别位于所述电芯具有极耳的两端；

焊机，所述焊机用以焊接所述电芯的极耳和所述盖板；

驱动机构，所述驱动机构用以提供所述传送带运输的驱动力以及使两层所述盖板释放速度与所述传送带传送速度基本相同。

进一步地，所述锂离子电池极耳与盖板的焊接装置还包括倾斜感应部和调节部，所述倾斜感应部用以感应所述电芯的倾斜程度；所述调节部用以根据所述倾斜感应部感应的所述电芯的倾斜程度调节两层所述盖板的输送速度。

进一步地，所述倾斜感应部包括电阻块和拨片，所述电阻块设置在所述机架上并和所述拨片电性连接；所述拨片能够绕第一轴线弹性转动地设置在所述机架上，所述第一轴线沿所述机架的高度方向设置；所述电芯沿所述传送带的输送方向运送时能够与所述拨片止挡并带动所述拨片转动，所述拨片转动时能够改变所述电阻块接入电路的电阻，进而改变电路中的电流以获取所述电芯的倾斜程度。

进一步地，所述倾斜感应部的数量为两个，两个所述倾斜感应部沿所述机架的宽度方向间隔设置在所述传送带的两侧。

进一步地，所述倾斜感应部还包括弹性件，所述弹性件用以提供所述拨片绕所述第一轴线弹性转动的驱动力。

进一步地，所述弹性件为扭簧。

进一步地，所述驱动机构包括第一主动辊和转动辊，所述第一主动辊和所述转动辊的轴线均平行设置且均能够转动地设置在所述机架上，所述第一主动辊的轴线垂直于所述传送带的输送方向；所述转动辊的数量为多个，所述传送带绕设在所述第一主动辊和多个所述转动辊之间。

进一步地，所述驱动机构还包括第二主动辊、随动辊和连接组件，所述第二主动辊和所述随动辊的轴线均平行设置且均能够转动地设置在所述机架上，所述第二主动辊的轴线和所述第一主动辊的轴线平行设置；其中一层所述盖板绕设在所述第二主动辊上，另一层所述盖板绕设在所述随动辊上；所述第一主动辊通过所述连接组件带动所述随动辊转动。

进一步地，所述焊机为电阻焊机。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种锂离子电池极耳与盖板的焊接装置在对锂离子电池极耳与盖板焊接的过程中，在通过传送带沿输送方向输送电芯和盖板的同时，通过焊机将两层盖板分别焊接在电芯具有极耳的两端，使得在焊接电芯和盖板时，全程没有停止对电芯和盖板的运输，避免了电芯存在等待时间，从而通过边运输边焊接的方式，提高电芯极耳和盖板的焊接效率，提高锂离子电池的生产效率。

进一步的，通过设置倾斜感应部感应电芯的倾斜程度和调节部调节两层盖板的输送速度，进而能够在电芯倾斜时及时通过调节两层盖板的输送速度调节电芯始终处于竖直状态，使得电芯和盖板在焊接时具有良好的接触点位，提高电芯和盖板焊接时的质量。

进一步的，通过设置倾斜感应部的数量为两个，且两个倾斜感应部沿垂直于传送带的输送方向对称设置在机架上，使得在电芯沿传送带的输送方向运动时，避免因单个倾斜感应部和电芯的接触使得整排电芯发生偏转导致的电芯和盖板在焊接时具有较差的接触点位，提高电芯和盖板焊接时的质量。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置的立体结构示意图；

图2为图1所示的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置的A处局部放大结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置的正视结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置的俯视结构示意图；

图5为图4所示的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置的B-B向剖面视图。

其中：

100、机架；101、传送带；1011、第一主动辊；102、驱动电机；1021、第二主动辊；103、转动辊；104、齿轮；1041、随动辊；

200、盖板；

300、焊机；

400、倾斜感应部；410、安装座；420、拨片；430、电阻块。

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，以下通过实施例，并结合附图，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图5所示，本发明一实施例提供的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置用以焊接锂离子电池极耳与盖板200；在本实施例中，锂离子电池极耳与盖板设置为包括机架100、传送带101、焊机300和驱动机构，机架100的形状设置为等腰梯形的块状结构，机架100具有平行设置的长边和短边，机架100的短边放置在地面上，机架100具有长度方向，机架100的长度方向为自身长边的长度方向；传送带101在机架100上形成有闭合的输送回路，具体的，传送带101沿着机架100的外缘形成的闭合输送回路的形状为等腰梯形，传送带101的输送方向设置为平行于机架100的长边方向，传送带101用以运输电芯和盖板200，电芯的数量为多个，多个电芯沿垂直于传送带101的输送方向并排设置以组成电池组，盖板200的数量为两层，两层盖板200分别位于电芯具有极耳的两端；焊机300设置在机架100上，并用以焊接电芯的极耳和盖板200，具体的，焊机300具有两个焊头组，每个焊头组均设置为包括多个焊头，其中一个焊头组的多个焊头在焊接时和一个电池组一侧所有的极耳一一对应设置，另一个焊头组的多个焊头在焊接时和同一个电池组的另一侧所有的极耳一一对应设置；驱动机构用以提供传送带101运输的驱动力以及使两层盖板200释放速度与传送带101传送速度基本相同。

使用过程中，连续不断地将多排电芯沿垂直于传送带101的输送方向塞入两层盖板200之间，然后通过传送带101沿机架100的长边方向运输位于电芯下面的盖板200，该层盖板200通过电芯带动另一层盖板200同步沿传送带101的输送方向移动；在传送带101的运输过程中，当电芯移动至将要正对焊机300的焊头时，两个焊头同步向靠近电芯的方向移动，当电芯移动至正对焊机300的焊头时，两个焊头同步将两层盖板200分别焊接在电芯具有极耳的两端，进而完成焊接工作；然后将焊接完成后的电池组移动至设定区域，便于进行下一步工序；从而使得在焊接电芯和盖板200时，全程没有停止对电芯和盖板200的运输，避免了电芯存在等待时间，从而通过边运输边焊接的方式，提高电芯极耳和盖板200的焊接效率，提高锂离子电池的生产效率。

可以理解的是，可通过手动方式或机械手方式将电池组沿垂直于传送带101的输送方向塞入两层盖板200之间。

在本实施例中，如图5所示，驱动机构设置为包括第一主动辊1011和转动辊103，第一主动辊1011和转动辊103的轴线均平行设置且均能够转动地设置在机架100上，第一主动辊1011的轴线垂直于传送带101的输送方向，第一主动辊1011设置在机架100的长边和斜边的交界处；转动辊103的数量为多个，传送带101绕设在第一主动辊1011和多个转动辊103上。

例如，以转动辊103的数量设置为十个为例，其中一个转动辊103设置在机架100的长边和另一个斜边的交界处，两个转动辊103分别设置在机架100的短边和两个斜边的交界处，七个转动辊103均布在机架100的长边上；传送带101设置为以第一主动辊1011为起点，首先经过均布在机架100的长边上的七个转动辊103，然后经过机架100的长边和另一个斜边的交界处的转动辊103，然后先后经过机架100的短边和两个斜边的交界处的两个转动辊103，并最终回到第一主动辊1011以形成形状为等腰梯形的闭合输送回路。

具体的，为提供第一主动辊1011转动的驱动力，在机架100上设置有驱动电机102，驱动电机102的电机轴同轴插装在第一主动辊1011的端面上以带动第一主动辊1011转动。

在进一步的实施例中，驱动机构设置为还包括第二主动辊1021、随动辊1041和连接组件，第二主动辊1021和随动辊1041的轴线均平行设置且均能够转动地设置在机架100上，第二主动辊1021的轴线和第一主动辊1011的轴线平行设置，具体的，如图5所示，第二主动辊1021设置在第一主动辊1011的上方，随动辊1041设置在第一主动辊1011和第二主动辊1021之间，并位于第一主动辊1011的左侧；其中一层盖板200绕设在第二主动辊1021上，另一层盖板200绕设在随动辊1041上，且绕设在第二主动辊1021上的一层盖板200在焊接时放置在电芯的顶部，绕设在随动辊1041上的一层盖板200在焊接时放置在电芯的底部；第一主动辊1011通过连接组件带动随动辊1041转动。

具体的，为提供第二主动辊1021转动的驱动力，在机架100上还设置有第二个驱动电机102，驱动电机102的电机轴同轴插装在第二主动辊1021的端面上以带动第二主动辊1021转动。

在本实施例中，连接组件设置为包括两个齿轮104，其中一个齿轮104套接在第一主动辊1011上，另一个齿轮104套接在随动辊1041上，且两个齿轮104始终处于啮合状态；使用过程中，第一主动辊1011和第二主动辊1021同速且同方向转动，第一主动辊1011一方面带动传送带101运动，另一方面通过齿轮104啮合带动随动辊1041转动，随动辊1041逐渐放出其上绕设的盖板200；第二主动辊1021转动逐步放出其上绕设的盖板200。

在一些实施例中，锂离子电池极耳与盖板的焊接装置设置为还包括倾斜感应部400和调节部，倾斜感应部400用以感应电芯的倾斜程度；调节部用以根据倾斜感应部400感应的电芯的倾斜程度调节两层盖板200的输送速度，进而能够在电芯倾斜时及时通过调节两层盖板200的输送速度调节电芯始终处于竖直状态，使得电芯和盖板200在焊接时具有良好的接触点位，提高电芯和盖板200焊接时的质量。

具体的，由于运输过程的磕碰、摩擦或配合的误差等诸多不确定因素，可能会导致两层盖板200的展开存在一定的不同步，且随着传送带101的运动，两层盖板200之间的不同步可能会带动电芯发生倾斜，当电芯发生倾斜时，电芯的极耳和盖板200之间的接触点位会发生改变，进而在焊接时导致电芯的极耳和盖板200之间的焊接质量较差，影响电芯的正常使用，因此需尽量规避这种情况。

在本实施例中，机架100具有高度方向，机架100的高度方向沿竖直方向设置；如图2所示，倾斜感应部400设置为包括电阻块430和拨片420，电阻块430设置在机架100上并和拨片420电性连接，具体的，电阻块430设置为弧形的柱状结构；拨片420能够绕第一轴线弹性转动地设置在机架100上，第一轴线沿机架100的高度方向设置，且拨片420的长度设置为能够与距离最近的电芯接触，初始时，拨片420沿垂直于传送带101的输送方向设置；电芯沿传送带101的输送方向运送时能够与拨片420止挡并带动拨片420转动，拨片420转动时能够改变电阻块430接入电路的电阻，进而改变电路中的电流以获取电芯的倾斜程度。

可以理解的是，电阻块430和拨片420之间的电性配合形式可以参考滑动变阻器。

如图5所示，在传送带101沿机架100的长边方向从左往右运输电池组的过程中，假设电芯顶部的盖板200和底部盖板200的释放速度一致，则使得电芯处于竖直状态；以最外侧的一个电芯为例，当该电芯经过拨片420时，如图2所示，在传送带101的带动下电芯和拨片420止挡并带动拨片420绕第一轴线向右侧转动，在拨片420转动的过程中，假设拨片420右侧的部分电阻块430接入电路，则随着拨片420向右侧转动，电阻块430接入电路的电阻逐渐减小，使得电路中的电流逐渐增大，当该电芯越过拨片420时，拨片420自动复位；通过上述过程，可获得以时间为横坐标、以电流大小为纵坐标的多段曲线，且每段曲线的周期都为T1，峰值均为A1。

如图5所示，在传送带101沿机架100的长边方向从左往右的运输电池组的过程中，当电芯顶部的盖板200因外部因素使其释放速度小于电芯底部的盖板200的释放速度时，两层盖板200之间发生相对滑动，且电芯顶部的盖板200相对于底部的盖板200向左移动，使得电芯向左倾斜；以最外侧的一个电芯为例，当该电芯经过拨片420时，如图2所示，在传送带101的带动下电芯和拨片420止挡并带动拨片420绕第一轴线向右侧转动，在拨片420转动的过程中，假设拨片420右侧的部分电阻块430接入电路，则随着拨片420向右侧转动，电阻块430接入电路的电阻逐渐减小，使得电路中的电流逐渐增大，当该电芯越过拨片420时，拨片420自动复位；通过上述过程，可获得以时间为横坐标、以电流大小为纵坐标的多段曲线，且每段曲线的周期都为T2，峰值均为A2。

由于电芯向左倾斜时拨片420扫过的截面长度大于电芯竖直时拨片420扫过的截面长度，因此周期为T2的曲线的起点滞后，且T2＞T1，A2＞A1，进而调节部可根据T2和T1之间的差值或A2和A1之间的差值以升高第二主动辊1021对应的驱动电机102的转速。

可以理解的是，当电芯向右倾斜时拨片420扫过的截面长度大于电芯竖直时拨片420扫过的截面长度，因此周期为T3的曲线的起点超前，且T3＞T1，A3＞A1，进而调节部可根据T3和T1之间的差值或A3和A1之间的差值以降低第二主动辊1021对应的驱动电机102的转速。

具体的，为便于安装拨片420，在机架100上设置有柱状的安装座410，且第一轴线和安装座410的轴线重合设置，拨片420的一端套接在安装座410上。

在进一步的实施例中，如图4所示，倾斜感应部400的数量设置为两个，且两个倾斜感应部400沿机架100的宽度方向间隔设置在传送带101的两侧，具体的，机架100的宽度方向垂直于机架100的长度方向设置，进而使得在电芯沿传送带101的输送方向运动时，避免因单个倾斜感应部400和电芯的接触使得整排电芯发生偏转导致的电芯和盖板200在焊接时具有较差的接触点位，提高电芯和盖板200焊接时的质量。

在其他实施例中，倾斜感应部400设置为还包括弹性件，弹性件用以提供拨片420绕第一轴线弹性转动的驱动力。

在本实施例中，弹性件设置为扭簧，扭簧一端固定连接在安装座410上，另一端固定连接在拨片420上，在扭簧的作用下拨片420具有保持沿垂直于传送带101输送方向的趋势。

在一些实施例中，焊机300设置为电阻焊机300，电阻焊机300利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合以完成焊接。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种锂离子电池极耳与盖板的焊接装置，其特征在于，所述锂离子电池极耳与盖板的焊接装置包括：

机架；

传送带，所述传送带在所述机架上形成有闭合的输送回路，所述传送带用以运输电芯和盖板，所述电芯的数量为多个，多个所述电芯沿垂直于所述传送带的输送方向并排设置，所述盖板的数量为两层，两层所述盖板分别位于所述电芯具有极耳的两端；

焊机，所述焊机用以焊接所述电芯的极耳和所述盖板；

驱动机构，所述驱动机构用以提供所述传送带运输的驱动力以及使两层所述盖板释放速度与所述传送带传送速度基本相同；

所述锂离子电池极耳与盖板的焊接装置还包括倾斜感应部和调节部，所述倾斜感应部用以感应所述电芯的倾斜程度；所述调节部用以根据所述倾斜感应部感应的所述电芯的倾斜程度调节两层所述盖板的输送速度；

所述倾斜感应部包括电阻块和拨片，所述电阻块设置在所述机架上并和所述拨片电性连接；所述拨片能够绕第一轴线弹性转动地设置在所述机架上，所述第一轴线沿所述机架的高度方向设置；所述电芯沿所述传送带的输送方向运送时能够与所述拨片止挡并带动所述拨片转动，所述拨片转动时能够改变所述电阻块接入电路的电阻，进而改变电路中的电流以获取所述电芯的倾斜程度；

所述驱动机构包括第一主动辊和转动辊，所述第一主动辊和所述转动辊的轴线均平行设置且均能够转动地设置在所述机架上，所述第一主动辊的轴线垂直于所述传送带的输送方向；所述转动辊的数量为多个，所述传送带绕设在所述第一主动辊和多个所述转动辊上；

所述驱动机构还包括第二主动辊、随动辊和连接组件，所述第二主动辊和所述随动辊的轴线均平行设置且均能够转动地设置在所述机架上，所述第二主动辊的轴线和所述第一主动辊的轴线平行设置；其中一层所述盖板绕设在所述第二主动辊上，另一层所述盖板绕设在所述随动辊上；所述第一主动辊通过所述连接组件带动所述随动辊转动。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置，其特征在于，所述倾斜感应部的数量为两个，两个所述倾斜感应部沿所述机架的宽度方向间隔设置在所述传送带的两侧。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置，其特征在于，所述倾斜感应部还包括弹性件，所述弹性件用以提供所述拨片绕所述第一轴线弹性转动的驱动力。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置，其特征在于，所述弹性件为扭簧。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池极耳与盖板的焊接装置，其特征在于，所述焊机为电阻焊机。