CN117501506A - 用于制备电池单体的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种用于制备电池单体的设备和方法。该设备包括：镦压机构和移动机构，该移动机构用于：控制该镦压机构沿电池单体的中轴线方向，向该电池单体移动，该电池单体包括壳体和盖板，该壳体和该盖板密封连接且形成有向外侧翻转的卷边结构；该镦压机构的朝向该卷边结构的表面设置有至少一个凸起结构，该凸起结构用于在该移动机构控制该镦压机构向该电池单体移动时，向该电池单体的中轴线方向挤压该卷边结构，使得该卷边结构朝靠近电池单体的中轴线方向倾斜。本申请实施例的用于制备电池单体的设备和方法，能够提高电池单体的加工效率，并且提高电池单体的安全性。
Description
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种用于制备电池单体的设备和方法。
节能减排是汽车产业可持续发展的关键。在这种情况下，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。而对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
在电池技术的发展中，除了提高电池的性能外，安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池的安全问题不能保证，那该电池就无法使用。因此，如何在保证电池的加工效率的情况下，增强电池的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种用于制备电池单体的设备和方法，能够提高电池单体的加工效率，并且提高电池单体的安全性。
第一方面，提供了一种用于制备电池单体的设备，所述设备包括：镦压机构和移动机构，所述移动机构用于：控制所述镦压机构沿电池单体的中轴线方向，向所述电池单体移动，所述电池单体包括壳体和盖板，所述壳体和所述盖板密封连接且形成有向外侧翻转的卷边结构；所述镦压机构的朝向所述卷边结构的表面设置有至少一个凸起结构，所述凸起结构用于在所述移动机构控制所述镦压机构向所述电池单体移动时，向所述电池单体的中轴线方向挤压所述卷边结构，使得所述卷边结构朝靠近所述电池单体的中轴线方向倾斜。
因此，本申请实施例提供的设备，在移动机构控制镦压机构沿电池单体的中轴线方向向该电池单体移动时，能够通过镦压机构包括的凸起结构向电池单体的中轴线方向挤压电池单体的卷边结构，以使卷边结构朝靠近电池单体的中轴线方向倾斜。通过该镦压机构上设置的凸起结构，能够压实卷边结构，提高该卷边结构的密封效果。
在一些实施例中，所述电池单体还包括加强件，所述加强件设置在所述盖板的远离所述电池单体的内部的一侧；所述镦压机构被配置为挤压所述卷边结构，使得所述卷边结构朝靠近所述电池单体的中轴线方向倾斜，并使得所述加强件的至少部分位于所述卷边结构内侧和所述盖板之间。
将卷边结构向加强件挤压，使得加强件的至少部分容纳在卷边结构和盖板之间，这样，在电池单体的内部发生膨胀而导致对盖板的压力增加时，该加强件能够抵抗至 少部分压力，进而减小了直接作用于卷边结构的压力，也就增加了该卷边结构的耐压性能，以在提高电池单体的加工效率的同时，提高了该电池单体的安全性能。
在一些实施例中，所述设备还包括：旋转机构，用于控制所述镦压机构以所述电池单体的中轴线为轴旋转。考虑到壳体与盖板之间的卷边结构环绕电池单体，因此，通过旋转机构控制镦压机构绕电池单体中轴线旋转，可以使得镦压机构的凸起结构与卷边结构的不同区域接触。
在一些实施例中，所述镦压机构的中轴线与所述电池单体的中轴线重合。为了使得卷边结构的不同区域均可以受到凸起结构的挤压，以达到均匀的变形效果，可以通过旋转机构控制该镦压机构旋转，以便于凸起结构可以对环形的卷边结构的不同区域进行挤压，卷边结构受力更加均匀，变形也更加均匀。
在一些实施例中，所述旋转机构用于在所述移动机构控制所述镦压机构向所述电池单体移动时，控制所述镦压机构以所述电池单体的中轴线为轴旋转，可以加快加工速度，提高加工效率。
在一些实施例中，所述镦压机构为具有开口的中空结构，所述中空结构用于容纳所述卷边结构。镦压机构包括的中空结构可以用于容纳卷边结构，即该中空结构可以将该电池单体的卷边结构限制在镦压机构内部，限制了该卷边结构的移动空间，以便于通过该镦压机构实现卷边结构的固定和加工。
在一些实施例中，所述至少一个凸起结构设置在所述镦压机构的内侧面，所述镦压机构的内侧面与所述开口相邻。这样，移动机构可以控制镦压机构与电池单体之间的相对移动，以使电池单体的卷边结构自该开口进入镦压机构的中空结构内，以便于镦压机构的内侧面上设置的凸起结构能够挤压卷边结构。
在一些实施例中，所述移动机构用于：控制所述镦压机构沿所述电池单体的中轴线方向逐渐靠近所述电池单体，以使所述电池单体自所述开口进入所述中空结构，便于镦压机构的内侧面上设置的凸起结构可以逐步挤压卷边结构。
在一些实施例中，所述凸起结构凸出于所述镦压机构的内侧面的高度自所述凸起结构的靠近所述开口的一端向远离所述开口的一端逐渐增加。
随着电池单体的卷边结构自开口逐渐进入镦压机构的中空结构中，凸起结构凸出于镦压机构的内侧面的高度逐渐增加，可以使卷边结构逐渐被挤压，以增加卷边结构的密封性，还可以使卷边结构逐渐被朝向电池单体的中轴线处弯折，则加强件的至少部分可以逐渐容纳并固定在卷边结构和盖板之间。
在一些实施例中，所述凸起结构的朝向所述卷边结构的表面与所述电池单体的中轴线的夹角的取值范围为[30°，90°]，以避免该夹角过小时，影响卷边结构的性能。
在一些实施例中，所述至少一个凸起结构设置在所述镦压机构的内侧面的部分区域。
相比于全部区域环绕设置凸起结构，局部区域设置凸起结构的方式，配合镦压机构的旋转，既便于加工，又可以使得卷边结构受力更加均匀，卷边结构每个时刻仅局部与凸起结构接触，卷边结构逐渐发生变形，变形也更均匀，可以提高加工效率，还可以保证凸起结构对卷边结构的挤压力不会过大，避免电池单体的壳体的变形。
在一些实施例中，所述镦压机构的内侧面设置有均匀分布的多个所述凸起结构。
一方面，通过设置多个凸起结构可以提高加工速度，加快卷边结构的挤压过程，另一方面，多个凸起结构均匀分布，可以保证卷边结构受力均匀，则变形也更加均匀，进而保证卷边结构具有均匀的结构强度。
在一些实施例中，所述镦压机构包括两个相对设置的所述凸起结构。考虑到电池单体的尺寸有限，可以设置两个凸起结构，既便于镦压机构的加工，又可以加快卷边结构的挤压过程，保证卷边结构受力均匀和变形均匀。
在一些实施例中，所述电池单体为圆柱体，所述镦压机构的内侧面为圆柱面，即镦压机构具有圆柱形的中空结构，以用于容纳圆柱形的电池单体的卷边结构。
第二方面，提供了一种用于制备电池单体的方法，包括：所述电池单体包括壳体、盖板和加强件，所述壳体和所述盖板密封连接且形成有向外侧翻转的卷边结构，所述加强件设置在所述盖板的远离所述电池单体的内部的一侧，所述方法包括：控制镦压机构沿所述电池单体的中轴线方向，向所述电池单体移动，并通过所述镦压机构的朝向所述卷边结构的表面设置的至少一个凸起结构，向所述电池单体的中轴线方向挤压所述卷边结构，使得所述加强件的至少部分位于所述卷边结构内侧和所述盖板之间。
在一些实施例中，所述方法还包括：控制所述镦压机构以所述电池单体的中轴线为轴旋转。
在一些实施例中，所述镦压机构的中轴线与所述电池单体的中轴线重合。
在一些实施例中，所述控制所述镦压机构以所述电池单体的中轴线为轴旋转，包括：在控制所述镦压机构向所述电池单体移动时，控制所述镦压机构以所述电池单体的中轴线为轴旋转。
在一些实施例中，所述镦压机构为具有开口的中空结构，所述中空结构用于容纳所述卷边结构。
在一些实施例中，所述控制镦压机构沿所述电池单体的中轴线方向，向所述电池单体移动，包括：控制所述镦压机构沿所述电池单体的中轴线方向逐渐靠近所述电池单体，以使所述电池单体自所述开口进入所述中空结构。
在一些实施例中，所述电池单体为圆柱体，所述中空结构为圆柱体。
图1是本申请一实施例公开的一种车辆的结构示意图；
图2是本申请一实施例公开的一种电池单体的侧视示意图；
图3是本申请一实施例公开的一种电池单体的截面示意图；
图4是本申请一实施例公开的一种用于制备电池单体的设备的示意性框图；
图5是本申请一实施例公开的另一种用于制备电池单体的设备的示意性框图；
图6是本申请一实施例公开的一种镦压机构的结构示意图；
图7是本申请一实施例公开的一种镦压机构的俯视示意图；
图8是本申请一实施例公开的一种镦压机构的截面示意图；
图9是本申请一实施例公开的一种镦压机构的另一截面示意图；
图10是本申请一实施例公开的镦压机构对电池单体进行加工时的截面示意图；
图11是本申请一实施例公开的镦压机构对电池单体进行加工时的另一截面示意图；
图12是本申请一实施例公开的镦压机构对电池单体进行加工时的再一截面示意图；
图13是本申请一实施例公开的一种电池单体的局部截面示意图；
图14是本申请一实施例公开的一种用于制备电池单体的方法的示意性流程图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。
本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压 和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为聚丙烯(polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的加工效率以及安全性。对于电池来说，主要的安全危险来自于充电和放电过程，例如，在充电和放电过程中，电池单体温度升高并发生膨胀，电池单体内部压强增加，因此，盖板与壳体之间的密封需要具有一定强度，以保证电池单体不易发生失效。那么，如何既提高电池单体的加工效率，又可以保证电池单体的安全性能是目前亟待解决的问题。
因此，本申请实施例提供了一种用于制备电池单体的设备，包括镦压机构和移动机构，该镦压机构的朝向卷边结构的表面设置有至少一个凸起结构。该凸起结构用于在移动机构控制镦压机构沿电池单体的中轴线方向向该电池单体移动时，向电池单体的中轴线方向挤压电池单体的卷边结构，以使卷边结构朝靠近电池单体的中轴线方向倾斜。通过该镦压机构上设置的凸起结构，不仅能够压实卷边结构，还可以使得该卷边结构朝靠近该电池单体的中轴线方向倾斜，进而提高该卷边结构的耐压性能，进而提高该卷边结构的密封效果。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的用电设备。
用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明，以用电设备为车辆为例进行说明。
例如，如图1所示，为本申请一个实施例的一种车辆1的结构示意图，车辆1可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1的内部可以设置马达12、控制器11以及电池10，控制器11用来控制电池10为马达12的供电。例如，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池10不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，电池可以包括多个电池单体，其中，多个电池单体之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。电池也可以称为电池包。可选地，多个电池单体可以先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联组成电池。也就是说，多个电池单体可以直接组成电池，也可以先组成电池模块，电池模块再组成电池。
图2示出了本申请实施例的电池单体20的示意图；图3示出了本申请实施例的电池单体20的截面示意图，其中，图3可以为图2所示的电池单体20的一种可能的截面示意图，该截面示意图可以为如图2所示的电池单体20的沿着经过电池单体20的中轴线201的平面的截面的示意图；图4示出了本申请实施例的用于制备电池单体20的设备30的示意性框图，其中，该设备30可以用于制备出如图2和图3所示的电池单体。具体地，结合图2至图4所示，本申请实施例的设备30可以包括镦压机构31和移动机构32。该移动机构32用于：控制该镦压机构31沿电池单体20的中轴线201方向，向该电池单体20移动，该电池单体20包括壳体21和盖板22，该壳体21和该盖板22密封连接且形成有向外侧翻转的卷边结构24，该加强件23设置在该盖板22的远离该电池单体20的内部的一侧；该镦压机构31的朝向该卷边结构24的表面设置有至少一个凸起结构311，该凸起结构311用于在该移动机构32控制该镦压机构31向该电池单体20移动时，向该电池单体20的中轴线201方向挤压该卷边结构24，使得该卷边结构24朝靠近该电池单体20的中轴线201方向倾斜。
应理解，本申请实施例的镦压机构31与移动机构32相连，以使得该移动机构32能够控制该镦压机构31移动。例如，该移动机构32可以与镦压机构31直接或者间接相连，本申请实施例并不限于此。
本申请实施例的壳体21和盖板22密封连接且形成有向外侧翻转的卷边结构24是指：该卷边结构24位于电池单体20的外部，即该壳体21和该盖板22汇合并向电池单体的外部翻转以形成卷边结构24。
因此，本申请实施例提供的设备30，在移动机构32控制镦压机构31沿电池单体20的中轴线201方向向该电池单体20移动时，能够通过镦压机构31包括的凸起结构311向电池单体20的中轴线201方向挤压电池单体20的卷边结构24，使得卷边结构24朝靠近电池单体20的中轴线201的方向倾斜。通过该镦压机构31上设置的凸起结构311，不仅能够压实卷边结构24，还可以使得该卷边结构24朝靠近该电池单体20 的中轴线201方向倾斜，进而提高该卷边结构24的耐压性能，进而提高该卷边结构24的密封效果。
可选地，作为一个实施例，本申请实施例的电池单体20还可以包括：加强件23，该加强件23设置在该盖板22的远离该电池单体20的内部的一侧。具体地，如图2至图4所示，本申请实施例的加强件23设置在盖板22的远离电池单体20的内部的一侧可以包括：该加强件23直接设置在盖板22的远离电池单体20的内部的表面，或者，该加强件23通过其他部件间接设置在盖板22的远离电池单体20的内部的表面。例如，该加强件23与盖板22之间可以设置有其他部件，例如可以设置有固定结构，但本申请实施例并不限于此。
在本申请实施例中，该镦压机构31还用于：挤压该卷边结构24，使得该卷边结构24朝靠近该电池单体20的中轴线201方向倾斜，并使得该加强件23的至少部分位于该卷边结构24内侧和该盖板22之间。具体地，本申请实施例的镦压机构31的凸起结构311挤压卷边结构24，以使加强件23的至少部分位于该卷边结构24内侧和该盖板22之间，其中，该卷边结构24的内侧表示该卷边结构24的朝向电池电单体20的中轴线201的一侧。例如，在镦压机构31的凸起结构311的挤压作用下，该加强件23的至少部分区域可以与该卷边结构24的朝向电池电单体20的中轴线201的表面接触，并且也与盖板主体部222的外表面接触。
因此，本申请实施例提供的设备30，将卷边结构24向加强件23挤压，使得加强件23的至少部分容纳在卷边结构24和盖板22之间，这样，在电池单体20的内部发生膨胀而导致对盖板22的压力增加时，该加强件23能够抵抗至少部分压力，进而减小了直接作用于卷边结构24的压力，也就增加了该卷边结构24的耐压性能，以在提高电池单体20的加工效率的同时，提高了该电池单体20的安全性能。
例如，对于64毫米(mm)直径的圆柱型电池单体而言，如果不设置该加强件23，则该卷边结构耐压强度通常仅有0.8Mpa至0.9Mpa，而通过刻痕的方式设置的泄压机构的耐压强度通常为1.7Mpa，高于卷边结构的耐压强度，则电池单体20内部压力超过卷边结构的耐压强度的上限时，卷边结构会先于泄压机构失效，进而导致电池单体失效。而在卷边结构24和盖板22之间增加的加强件23可以抵抗部分压力，当加强件23失效后，卷边结构24才可能失效，进而提高卷边结构24的耐压能力，也可以使得泄压机构先于卷边结构24失效，提高该电池单体20的安全性。
应理解，本申请实施例的壳体21为用于容纳电极组件25的部件，壳体21可以是至少一端形成开口的空心结构。例如，若壳体21为一端形成开口的空心结构，盖板22则可以设置为一个，以盖合该壳体21的开口。或者，如图2至图5所示，壳体21也可以为相对的两端形成开口的空心结构，则盖板22可以设置为两个，两个盖板22分别盖合于壳体21两端的开口。本申请实施例主要以壳体21为相对的两端形成开口的空心结构为例，即壳体21为两端开口的中空结构，电池单体20包括两个盖板22，两个盖板22分别用于盖合两端开口，以使得电极组件25可以通过任意开口组装至该壳体21内，也便于组装该壳体21内其他部件，以提高组装效率。
可选地，本申请实施例的壳体21的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、 铝合金等。壳体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。示例性的，在本申请实施例的各附图中，壳体21为圆柱体结构。
本申请实施例的盖板22是盖合于壳体21的开口以将电池单体20的内部环境与外部环境隔绝的部件。盖板22的材质也可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等，盖板22的材质与壳体21的材质可以相同，也可以不同。
应理解，盖板22的形状可以与壳体21的形状相适配。例如，壳体21为长方体结构时，盖板22可以为与壳体21相适配的板状结构，或者也可以为一端开口213的中空长方体结构，以使得盖板22与壳体21盖合后形成长方体的电池单体20。再例如，如图2至图5所示，本申请实施例的壳体21为圆柱时，盖板22也可以为圆形的板状，或者底壁为圆形的凹槽结构，以使得盖板22与壳体21盖合后形成圆柱形的电池单体20。下文主要以该盖板22为圆形板状为例进行说明，但本申请实施例并不限于此。
对于电池单体20，壳体21与盖板22密封连接且形成卷边结构24，则该卷边结构24环绕壳体21的开口的周围，即该卷边结构24围绕在电池单体20的周向形成。例如，对于圆柱形电池单体20，卷边结构24通常为圆环形。
可选地，图5示出了本申请实施例的用于制备电池单体20的设备30的另一示意性框图，其中，该图5所示的设备30也可以用于制备出如图2和图3所示的电池单体。如图5所示，对比图4，本申请实施例的设备30还可以包括：旋转机构33，用于控制镦压机构31以电池单体20的中轴线201为轴旋转。考虑到壳体21与盖板22之间的卷边结构24一般环绕电池单体20，因此，通过旋转机构33控制镦压机构31绕电池单体20中轴线201旋转，可以使得镦压机构31的凸起结构311与卷边结构24的不同区域有接触。例如，对于圆环形卷边结构24，凸起结构311在镦压机构31旋转的过程中，可以与卷边结构24的外表面的各个区域接触并挤压，以使卷边结构24的各个区域能够均匀受力，进而产生均匀的变形，提高该卷边结构24的加工效率。
可选地，本申请实施例中镦压机构31与电池单体20的相对位置可以根据实际应用进行设置，并且由于镦压机构31与电池单体20的相对位置的不同设置，该镦压机构31的旋转和移动的方向也可以灵活调整。下面将结合附图对本申请实施例的镦压机构31进行详细描述。图6示出了本申请实施例的一种镦压机构31的结构示意图。图7示出了本申请实施例的一种镦压机构31的俯视示意图，其中，该图7所示的镦压机构31可以为图6所示的镦压机构31。图8示出了本申请实施例的一种镦压机构31的截面视示意图，其中，该截面可以为镦压机构31的沿图7所示的A-A’方向的截面示意图。图9示出了本申请实施例的一种镦压机构31的另一截面视示意图，其中，该截面可以为镦压机构31的沿图7所示的B-B’方向的截面示意图。
如图6至图9所示，本申请实施例的镦压机构31为具有开口312的中空结构，中空结构用于容纳卷边结构24。镦压机构31包括的中空结构可以用于容纳卷边结构24，即该中空结构可以将该电池单体20的卷边结构24限制在镦压机构31内部，限制了该卷边结构24的移动空间，以便于通过该镦压机构31实现卷边结构24的固定和加工。
可选地，本申请实施例的镦压机构31的中空结构的形状可以根据电池单体20的形状进行设置。例如，如图6至图9所示，电池单体20为圆柱体，镦压机构31的内 侧面313为圆柱面，即镦压机构31具有圆柱形的中空结构，以用于容纳圆柱形的电池单体20的卷边结构24。另外，该镦压机构31的形状也可以与电池单体20保持一致，即该镦压机构31可以为圆柱形，以便于加工。并且，在该镦压机构31为圆柱形的情况下，若不考虑镦压机构31内侧面313设置的凸起结构311，该镦压机构31的中轴线301可以与该镦压机构31的中空结构的中轴线301重合，以使该镦压机构31为轴对称图形，以便于加工。
可选地，本申请实施例的加强件23的形状也可以根据实际应用进行设置。例如，该加强件23的形状可以与卷边结构24的形状有关，以圆柱形电池单体20为例，卷边结构24环绕壳体21的开口，即卷边结构24为圆环，则该加强件23的外部轮廓也可以为圆形，以与卷边结构24配合。或者，若电池单体20为长方体，卷边结构24环绕壳体21的开口，则卷边结构24为矩形环，对应的，该加强件23的外部轮廓也可以为矩形。再例如，该加强件23可以为环状，既便于加工，又可以减轻加强件23的重量，以减轻电池单体20的整体重量，也就减轻了电池10的重量。
在本申请实施例中，如图6至图9所示，至少一个凸起结构311设置在镦压机构31的内侧面313，镦压机构31的内侧面313与开口312相邻，这样，移动机构32可以控制镦压机构31与电池单体20之间的相对移动，以使电池单体20的卷边结构24自该开口312进入镦压机构31的中空结构内，以便于镦压机构31的内侧面313上设置的凸起结构311能够挤压卷边结构24。
在本申请实施例中，如图6至图9所示，凸起结构311凸出于镦压机构31的内侧面313的高度h自凸起结构311的靠近开口312的一端向远离开口312的一端逐渐增加。随着电池单体20的卷边结构24自开口312逐渐进入镦压机构31的中空结构中，凸起结构311凸出于镦压机构31的内侧面313的高度h逐渐增加，可以使卷边结构24逐渐被挤压，以增加卷边结构24的密封性，还可以使卷边结构24逐渐被朝向电池单体20的中轴线201处弯折，则加强件23的至少部分可以逐渐容纳并固定在卷边结构24和盖板22之间。
可选地，本申请实施例的凸起结构311凸出于镦压机构31的内侧面313的高度h可以根据实际应用进行设置。例如，该高度h可以设置为：使得该凸起结构311的朝向电池单体20的表面的倾斜程度与加强件23的朝向卷边结构24的表面的倾斜程度一致，即使得该凸起结构311的朝向电池单体20的表面与加强件23的朝向卷边结构24的表面近似平行，以使卷边结构24可以被均匀地挤压在该凸起结构311和加强件23之间。再例如，由于高度h与凸起结构311的朝向电池单体20的表面的倾斜程度有关，因此，可以设置凸起结构311的朝向卷边结构24的表面与电池单体20的中轴线201的夹角θ的取值范围为[30°，90°]，以避免该夹角θ过小时，影响卷边结构24的性能。
例如，若该凸起结构311的朝向电池单体20的表面的倾斜程度与加强件23的朝向卷边结构24的表面的倾斜程度一致，即使得该凸起结构311的朝向电池单体20的表面与加强件23的朝向卷边结构24的表面近似平行，则夹角θ过小时，该加强件23的朝向卷边结构24的表面的与电池单体20的中轴线201之间的夹角也较小，那么该加强件23在电池单体20发生膨胀而产生对该加强件23的压力时，该加强件23完全翻起 所需角度过小，这会影响加强件23的强度以及增加卷边结构24的失效风险。
相反的，若该凸起结构311的朝向电池单体20的表面的倾斜程度与加强件23的朝向卷边结构24的表面的倾斜程度不一致，即使得该凸起结构311的朝向电池单体20的表面与加强件23的朝向卷边结构24的表面不平行，则夹角θ过小时，该加强件23的朝向卷边结构24的表面的与电池单体20的中轴线201之间的夹角可能较大，进而使得该凸起结构311的朝向电池单体20的表面与加强件23的朝向卷边结构24的表面之间夹角过大，也就会导致中间的卷边结构24受到凸起结构311挤压时变形不均匀，也会影响该卷边结构24的密封性和结构强度。
可选地，可以在镦压机构31的内侧面313的全部区域环绕设置一个凸起结构311，这样可以不设置旋转机构33，在不旋转镦压机构31的情况下，也可以实现环状的卷边结构24的各个区域的挤压。但若采用这种环绕设置方式，对于环形卷边结构24而言，若要达到对该环形卷边结构24的不同区域的挤压力均相等，以使该卷边结构24变形均匀的效果，则对移动机构31的控制精度要求较高，增加了加工难度。
或者，与之不同地，至少一个凸起结构311设置在镦压机构31的内侧面313的部分区域。具体地，在该镦压机构31的内侧面313的局部区域设置凸起结构311的情况下，为了使得卷边结构24的不同区域均可以受到凸起结构311的挤压，以达到均匀的变形效果，可以通过旋转机构33控制该镦压机构31旋转，以便于位于局部区域的凸起结构311同样可以对环形的卷边结构24的不同区域进行挤压。并且，相比于全部区域环绕设置凸起结构311，局部区域设置凸起结构311的方式，配合镦压机构31的旋转，既便于加工，又可以使得卷边结构24受力更加均匀，卷边结构24每个时刻仅局部与凸起结构311接触，卷边结构24逐渐发生变形，变形也更均匀，可以提高加工效率，还可以保证凸起结构311对卷边结构24的挤压力不会过大，避免电池单体20的壳体21的变形。
可选地，镦压机构31的内侧面313设置有均匀分布的多个凸起结构311，即多个凸起结构311沿镦压机构31的内侧壁313的周向均匀分布，一方面，通过设置多个凸起结构311可以提高加工速度，加快卷边结构24的挤压过程，另一方面，多个凸起结构311均匀分布，可以保证卷边结构24受力均匀，则变形也更加均匀，进而保证卷边结构24具有均匀的结构强度。
例如，如图6至图9所示，镦压机构31包括两个相对设置的凸起结构311，考虑到电池单体20的尺寸有限，设置两个凸起结构311既便于镦压机构31的加工，又可以加快卷边结构24的挤压过程，保证卷边结构24受力均匀和变形均匀。
下面将结合附图，对本申请实施例的设备30加工电池单体20的卷边结构24的过程进行详细描述。图10示出了本申请实施例的一种镦压机构31对电池单体20进行加工时的局部截面示意图，其中，该截面示意图可以为镦压机构31加工电池单体20时的沿着经过电池单体20的中轴线201的平面的截面的局部示意图，并且该图10中镦压机构31可以为图7所示的镦压机构31的沿A-A’方向的截面示意图。
如图10所示，在开始通过镦压机构31加工电池单体20的卷边结构24之前，即该镦压机构31未接触该电池单体20的卷边结构24的情况下，壳体21和盖板22之 间已经形成有卷边结构。具体地，盖板22包括位于边缘区域的第一边缘部221和位于中心区域的盖板主体部222，第一边缘部221围绕盖板主体部22；壳体21包括第二边缘部211和壳体主体部212，第二边缘部211为壳体21的靠近壳体21的开口的区域。第二边缘部211与第一边缘部221卷绕形成卷边结构24。通过卷绕的方式形成的卷边结构24相比于其他方式密封壳体21和盖板22，既便于加工，提高电池单体20的加工效率，又可以保证壳体21和盖板22的密封性。
具体地，第一边缘部221中最靠近盖板主体部222的区域与第二边缘部211的最靠近壳体主体部212的区域汇合连接；第一边缘部221与第二边缘部211汇合后朝电池单体20的外部弯折，并继续卷绕，进而形成卷绕的卷边结构24。其中，该卷边结构24的卷绕方向可以为如图8所示的逆时针方向，即第一边缘部221与第二边缘部211汇合后向远离电池单体20的中轴线201的方向弯折和卷绕；或者，与之不同的，该卷绕结构24的卷绕方向也可以为顺时针方向，即第一边缘部221与第二边缘部211汇合后向靠近电池单体20的中轴线201的方向弯折和卷绕，本申请实施例并不限于此。为了便于说明，本申请实施例以图5所示的逆时针为例进行说明。
可选地，第一边缘部221与第二边缘部211的卷绕层数可以根据实际应用进行设置。例如，若卷边结构24的卷绕层数过多，会导致卷边结构24的体积较大，重量也较大，既增加了电池单体20占用的空间，又增加了电池单体20的重量，也就降低了电池10的能量密度。相反的，若卷边结构24的卷绕层数过少，则可能导致卷边结构24不稳定，密封效果也较差。因此，该卷边结构24的卷绕层数通常可以设置为五层或者六层，例如，如图8所示的卷边结构24共包括五层，其中，该卷边结构24包括三层第一边缘部221与两层第二边缘部211，以保证密封效果。
如图8所示，在开始通过镦压机构31加工电池单体20的卷边结构24之前，即该镦压机构31未接触该电池单体20的卷边结构24的情况下，卷边结构24可以为近似于垂直于电池单体20的中轴线201的方向，并且，在盖板22的远离电池单体20的内部的一侧设置有加强件23。
图11示出了本申请实施例的一种镦压机构31对电池单体20进行加工时的另一局部截面示意图，其中，该截面示意图可以为镦压机构31加工电池单体20时的沿着经过电池单体20的中轴线201的平面的截面的局部示意图，并且该图11中镦压机构31可以为图7所示的镦压机构31的沿B-B’方向的截面示意图。
如图10和图11所示，移动机构32用于：控制镦压机构31沿电池单体20的中轴线201方向逐渐靠近电池单体20，以使电池单体20自开口312进入中空结构。具体地，移动机构32控制镦压机构31沿图10所示的方向X逐渐靠近电池单体20，则电池单体20在与镦压机构31逐渐靠近的过程中，通过镦压机构31的开口321进入中空结构中，以便于镦压机构31的内侧面313上设置的凸起结构311可以逐步挤压卷边结构24。
如图11所示，旋转机构33用于控制镦压机构31以电池单体20的中轴线201为轴旋转。由于本申请实施例以镦压机构31的内侧面313设置有相对的两个凸起结构311为例，则移动机构32控制镦压机构31靠近电池单体20，并且，旋转机构22可以 控制镦压机构31以电池单体20的中轴线201为轴进行旋转，以在旋转和沿方向X沿移动的过程中，通过凸起结构311均匀挤压环状的卷边结构24，使得卷边机构24的朝向加强件23的表面241与加强件的朝向卷边结构24的表面231逐渐靠近并接触。
进一步地，旋转机构33可以具体用于：在移动机构32控制镦压机构31向电池单体20移动时，控制镦压机构31以电池单体20的中轴线201为轴旋转，即镦压机构31的移动和旋转同时进行，可以加快加工速度，提高加工效率。
可选地，镦压机构31的中轴线与电池单体20的中轴线201重合，这样，镦压机构31绕电池单体20的中轴线201旋转，即为绕镦压机构31的中轴线301旋转，以保证卷边结构24的表面241受力均匀以及变形均匀，以提高该卷边结构24的强度。
图12示出了本申请实施例的一种镦压机构31对电池单体20进行加工时的再一局部截面示意图，其中，该截面示意图可以为镦压机构31加工电池单体20时的沿着经过电池单体20的中轴线201的平面的截面的局部示意图，并且该图12中镦压机构31可以为图7所示的镦压机构31的沿B-B’方向的截面示意图。图13示出了本申请实施例的由设备30制备的电池单体20的局部截面示意图，例如，该图13可以为图3的区域Q的放大图。
如图12和图13所示，在移动机构32控制镦压机构31沿方向X运动的过程中，凸起结构311逐渐挤压卷边结构24，以使卷边结构24朝向电池单体20的中轴线201方向弯折，直至该卷边结构24的表面241与加强件23的表面231接触，以完成该卷边结构24和加强件23的加工和固定。这样，镦压机构31既能够压实该卷边结构24，还可以使得该卷边结构24的表面241相对于电池单体20的中轴线201倾斜，而非平行的。
这样，当电池单体20内部的压力逐渐增加时，盖板22在内压作用下会发生变形，例如，盖板22的盖板主体部222会向电池单体20外部拱起。而设置的加强件23也会发生变化，即该加强件23会朝向电池单体20外部翻转，加强件23可以抵消大部分的内压，减轻盖板22的变形，即减轻盖板22的拱起。另外，在加强件23发生外翻时，加强件23会对卷边结构24产生作用力，该作用力使得卷边结构24的各层之间摩擦力增加，即第一边缘结构221和第二边缘结构211之间的摩擦力增加，能够防止壳体21和盖板22之间产生错动引起的失效，可以增加壳体21和盖板22之间的气密性。
并且，电池单体20的内部压力会先作用于加强件23，而不会直接作用于卷边结构24。具体地，对于设置加强件23的情况，在电池单体20内部压力逐渐增大的过程中，只有当加强件23在内压作用下完全翻起，即加强件23的表面231由倾斜外翻至该加强件23的表面231与电池单体20的中轴线201平行的情况下，加强件23才会失效，对应的，卷边结构23也会因为直接承受内压而失效。因此，本申请实施例的卷边结构23是否发生失效，与加强件23的耐压强度有关，其中，加强件23的耐压强度是指该加强件23完全翻起时所需的最小内压。而不设置加强件23的情况下，卷边结构23是否发生失效，仅与该卷边结构23的自身的耐压强度相关，其中，该卷边结构23自身的耐压强度是指电池单体20的内压直接作用于卷边结构23时，该卷边结构23变形失效时所需的最小内压。那么，在卷边结构23本身的耐压强度相同的情况下，相比 于不设置加强件23的情况，本申请实施例的卷边结构23是否发生失效与加强件23的强度有关，可以通过增加加强件23的耐压强度来避免卷边结构23发生失效。
可选地，在镦压机构31完成卷边结构24的加工后，移动机构32还用于：控制镦压机构31沿电池单体20的中轴线201的方向，逐渐远离卷边结构24，即沿方向X的反方向移动镦压机构31离开卷边结构，以结束镦压机构31对卷边结构24的加工。
上文中结合图1至图13，详细描述了本申请实施例的用于制备电池单体20的设备30，下面将结合图14，描述本申请实施例的用于制备电池单体20的方法400。图14示出了本申请实施例的用于制备电池单体20的方法400的示意性流程图，该方法400可以由前述设备30执行，并且该方法400可以用于制备前述电池单体20。具体地，该电池单体20包括壳体21和盖板22，该壳体21和该盖板22密封连接且形成有向外侧翻转的卷边结构24。如图14所示，该方法400包括：S410，控制镦压机构31沿该电池单体20的中轴线201方向，向该电池单体20移动，并通过该镦压机构31的朝向该卷边结构24的表面设置的至少一个凸起结构311，向该电池单体20的中轴线201方向挤压该卷边结构24，使得该卷边结构24朝靠近该电池单体20的中轴线201方向倾斜。
所述电池单体20还包括加强件23，该加强件23设置在该盖板22的远离该电池单体20的内部的一侧；该通过该镦压机构31的朝向该卷边结构24的表面设置的至少一个凸起结构311，向该电池单体20的中轴线201方向挤压该卷边结构24，使得该卷边结构24朝靠近该电池单体20的中轴线201方向倾斜，包括：通过该镦压机构31的朝向该卷边结构24的表面设置的至少一个凸起结构311，向该电池单体20的中轴线201方向挤压该卷边结构24，使得该卷边结构24朝靠近该电池单体20的中轴线201方向倾斜，并使得该加强件23的至少部分位于该卷边结构24内侧和该盖板22之间。
在一些实施例中，该方法400还包括：控制该镦压机构31以该电池单体20的中轴线201为轴旋转。
在一些实施例中，该镦压机构31的中轴线301与该电池单体20的中轴线201重合。
在一些实施例中，该控制该镦压机构31以该电池单体20的中轴线201为轴旋转，包括：在控制该镦压机构31向该电池单体20移动时，控制该镦压机构31以该电池单体20的中轴线201为轴旋转。
在一些实施例中，该镦压机构31为具有开口312的中空结构，该中空结构用于容纳该卷边结构24。
在一些实施例中，该控制镦压机构31沿该电池单体20的中轴线201方向，向该电池单体20移动，包括：控制该镦压机构31沿该电池单体20的中轴线201方向逐渐靠近该电池单体20，以使该电池单体20自该开口312进入该中空结构。
在一些实施例中，该电池单体20为圆柱体，该中空结构为圆柱体。
应理解，本申请实施例的设备30可用于执行本申请实施例中的方法400，方法400包括通过设备30制备电池单体20的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情 况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (22)
- 一种用于制备电池单体的设备，其特征在于，包括：镦压机构(31)和移动机构(32)，所述移动机构(32)用于：控制所述镦压机构(31)沿电池单体(20)的中轴线(201)方向，向所述电池单体(20)移动，所述电池单体(20)包括壳体(21)和盖板(22)，所述壳体(21)和所述盖板(22)密封连接且形成有向外侧翻转的卷边结构(24)；所述镦压机构(31)的朝向所述卷边结构(24)的表面设置有至少一个凸起结构(311)，所述凸起结构(311)用于在所述移动机构(32)控制所述镦压机构(31)向所述电池单体(20)移动时，向所述电池单体(20)的中轴线(201)方向挤压所述卷边结构(24)，使得所述卷边结构(24)朝靠近所述电池单体(20)的中轴线(201)方向倾斜。
- 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电池单体(20)还包括加强件(23)，所述加强件(23)设置在所述盖板(22)的远离所述电池单体(20)的内部的一侧；所述镦压机构(31)被配置为挤压所述卷边结构(24)，使得所述卷边结构(24)朝靠近所述电池单体(20)的中轴线(201)方向倾斜，并使得所述加强件(23)的至少部分位于所述卷边结构(24)内侧和所述盖板(22)之间。
- 根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：旋转机构(33)，用于控制所述镦压机构(31)以所述电池单体(20)的中轴线(201)为轴旋转。
- 根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述镦压机构(31)的中轴线(301)与所述电池单体(20)的中轴线(201)重合。
- 根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述旋转机构(33)用于在所述移动机构(32)控制所述镦压机构(31)向所述电池单体(20)移动时，控制所述镦压机构(31)以所述电池单体(20)的中轴线(201)为轴旋转。
- 根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述镦压机构(31)为具有开口(312)的中空结构，所述中空结构用于容纳所述卷边结构(24)。
- 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述至少一个凸起结构(311)设置在所述镦压机构(31)的内侧面(313)，所述镦压机构(31)的内侧面(313)与所述开口(312)相邻。
- 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述移动机构(32)用于：控制所述镦压机构(31)沿所述电池单体(20)的中轴线(201)方向逐渐靠近所述电池单体(20)，以使所述电池单体(20)自所述开口(312)进入所述中空结构。
- 根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述凸起结构(311)凸出于所述镦压机构(31)的内侧面(313)的高度自所述凸起结构(311)的靠近所述开口(312)的一端向远离所述开口(312)的一端逐渐增加。
- 根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述凸起结构(311)的朝向所述卷边结构(24)的表面与所述电池单体(20)的中轴线(201)的夹角的取值范围为[30°，90°]。
- 根据权利要求5至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个凸起结构(311)设置在所述镦压机构(31)的内侧面(313)的部分区域。
- 根据权利要求5至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述镦压机构(31)的内侧面(313)设置有均匀分布的多个所述凸起结构(311)。
- 根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述镦压机构(31)包括两个相对设置的所述凸起结构(311)。
- 根据权利要求4至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述电池单体(20)为圆柱体，所述镦压机构(31)的内侧面(313)为圆柱面。
- 一种用于制备电池单体的方法，其特征在于，所述电池单体(20)包括壳体(21)和盖板(22)，所述壳体(21)和所述盖板(22)密封连接且形成有向外侧翻转的卷边结构(24)，所述方法包括：控制镦压机构(31)沿所述电池单体(20)的中轴线(201)方向，向所述电池单体(20)移动，并通过所述镦压机构(31)的朝向所述卷边结构(24)的表面设置的至少一个凸起结构(311)，向所述电池单体(20)的中轴线(201)方向挤压所述卷边结构(24)，使得所述卷边结构(24)朝靠近所述电池单体(20)的中轴线(201)方向倾斜。
- 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述电池单体(20)还包括加强件(23)，所述加强件(23)设置在所述盖板(22)的远离所述电池单体(20)的内部的一侧；所述通过所述镦压机构(31)的朝向所述卷边结构(24)的表面设置的至少一个凸起结构(311)，向所述电池单体(20)的中轴线(201)方向挤压所述卷边结构(24)，使得所述卷边结构(24)朝靠近所述电池单体(20)的中轴线(201)方向倾斜，包括：通过所述镦压机构(31)的朝向所述卷边结构(24)的表面设置的至少一个凸起结构(311)，向所述电池单体(20)的中轴线(201)方向挤压所述卷边结构(24)，使得所述卷边结构(24)朝靠近所述电池单体(20)的中轴线(201)方向倾斜，并使得所述加强件(23)的至少部分位于所述卷边结构(24)内侧和所述盖板(22)之间。
- 根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：控制所述镦压机构(31)以所述电池单体(20)的中轴线(201)为轴旋转。
- 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述镦压机构(31)的中轴线(301)与所述电池单体(20)的中轴线(201)重合。
- 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述控制所述镦压机构(31)以所述电池单体(20)的中轴线(201)为轴旋转，包括：在控制所述镦压机构(31)向所述电池单体(20)移动时，控制所述镦压机构(31)以所述电池单体(20)的中轴线(201)为轴旋转。
- 根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述镦压机构(31)为具有开口(312)的中空结构，所述中空结构用于容纳所述卷边结构(24)。
- 根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述控制镦压机构(31)沿所述电池单体(20)的中轴线(201)方向，向所述电池单体(20)移动，包括：控制所述镦压机构(31)沿所述电池单体(20)的中轴线(201)方向逐渐靠近所述电池单体(20)，以使所述电池单体(20)自所述开口(312)进入所述中空结构。
- 根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述电池单体(20)为圆柱体，所述中空结构为圆柱体。
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