CN200997407Y - 方型锂离子电池全自动真空封口机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种方型锂离子电池全自动真空封口机，包括机架、高速压力单元、电池夹具和位于高速压力单元与电池夹具之间的钢珠分配装置；钢珠分配装置包括装有压入针的针导向单元和钢珠分配单元；针导向单元包括多个压入针；钢珠分配单元包括可水平移动的送珠板，送珠板上设置有多个钢珠入位孔与上述多个压入针一一对应；送珠板的另一个极限位置是钢珠入位孔与钢珠仓体口对应；针导向单元、电池仓体和压入针分别在运动单元带动下做上下移动；利用本实用新型封口机进行电池封口时，在送钢珠入位动作及压入针下压封口时，电池始终是在真空环境下。避免了电池封口后出现电池厚度反弹、鼓胀的现象，保证了电池具有良好的真空度和可靠的密封性。

Description

方型锂离子电池全自动真空封口机

技术领域

本实用新型涉及一种电池封口设备，尤其涉及一种锂离子电池封口设备。

背景技术

随着便携式电器向小型化的发展，占用设备空间较小、制造较为方便的方型锂离子电池得到广泛的应用。目前，方型锂离子电池的生产工艺通常是：极片组卷绕——极片组入壳——电极与电池上盖焊接——电池壳与盖无缝焊接——注入电解液——化成——真空予封口——人工封口——二次化成——清洗。由于没有技术成熟的适合方型锂离子电池封口的设备，因此，上述生产工艺中所涉及到的真空封口方式还是采用简单原始的方法来应对，例如：对于电池高度：35-67mm/厚度：3.65-10mm宽度：26-34mm规格的方型铝壳锂离子电池现行封口工艺是：(1)电池注液后，将6-8个电池放入夹具内固定；(2)用镊子将直径为1.3毫米的钢珠放到每个电池的注液孔处；(3)将金属板轻轻压在钢珠上；(4)放入真空箱内冲压装置下，待真空形成到达设定值，冲压装置下压进行予封口，将钢珠镶嵌在注液孔表面；(5)操作者打开真空箱取出电池，用铁榔头轻轻敲击钢珠使其完全嵌入电池注液孔内，达到封口作用。上述封口工艺所存在的不足之处是：由于钢珠在抽真空之前已经放在了注液孔上，并且又在钢珠上压了一块金属板，这将会使电池内部电液中的空气不能充分排出予封口不能将电池充分密封。真空予封口后与大气直接接触，导致电池内真空度不良，直接影响电池的性能；由于人为的原因在人工用榔头进行封口作业中，会出现电池表面变形大、封口的高度不可控制，完全靠操作者感觉力量的大小；因此，采用现有技术中的电池封口作业后有电解液泄露导致电池化成后鼓胀的不良现象，而且员工的劳动强度大，生产周期长。根据方型锂离子电池的普及使用，急需开发出一种能保证封口后电池内部具有优良的真空度，且电池厚度不反弹、不鼓胀的自动化方型锂离子电池封口设备及其对应的封口方法。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术生产方型锂离子电池过程中预封口真空度不良、二次人工封口中不能精确控制封口高度，从而造成电解液泄露，封口后电池厚度反弹、鼓胀的技术问题，提供一种保证电池不变形、真空度高、密封性可靠的方型锂离子电池全自动真空封口机。

本实用新型方型锂离子电池全自动真空封口机予以实现的技术方案是：包括机架、高速压力单元和电池夹具，所述高速压力单元与电池夹具之间设置有钢珠分配装置；所述钢珠分配装置包括装有压入针的针导向单元、和钢珠分配单元；所述针导向单元包括固定多个压入针的上、下夹板，所述上、下夹板两者固定在一起，所述上夹板的上端覆盖有密封盖，所述上夹板的上部穿过密封盖与高速压力单元连接，所述上、下夹板连同压入针在高速压力单元的带动下做上下移动；位于每个压入针的下端设置有压入针导套；所述钢珠分配单元包括钢珠仓体和钢珠仓底板，位于钢珠仓体和钢珠仓底板之间设置有可水平移动的送珠板，所述送珠板上设置有多个钢珠入位孔，所述钢珠仓底板上镶嵌有压入针套用以通过压入针；所述钢珠入位孔及压入针套的个数及分布分别与上述固定在上、下夹板中的多个压入针一一对应；所述送珠板的两个极限位置，一个是所述多个钢珠入位孔与上述多个压入针位置一一对应，另一个是所述钢珠入位孔与钢珠仓体口对应；所述钢珠仓底板与电池夹具之间设置有密封件；所述针导向单元、电池仓体和固定压入针的上、下夹板分别在相互独立的运动单元带动下做上、下移动；由下述各部分之间形成的空间为密闭腔体，即所述针导向单元的密封盖、固定压入针的上、下夹板、钢珠仓底板上镶嵌的压入针套及电池夹具之间形成的空间。

本实用新型方型锂离子电池全自动真空封口机，其中：所述针导向单元通过导向横板和导向轴承与固定在机架上的导向轴联接，并由运动单元带动沿导向轴上下移动。所述针导向单元通过与上夹板连接的高速压力单元带动做上下移动，所述针导向单元与电池仓体相对移动。所述针导向单元和电池仓体在运动单元带动下做同步上下移动。所述高压动力单元包括有主气缸带动的机械冲击锤体；所述机械冲击锤体包括设置在套筒内并与主气缸依次连接的连接件、推杆、冲击锤体、克块单元和支撑杆，所述推杆通过下端的轴肩与所述冲击锤体内孔凸台连接，在所述联接件与所述冲击锤体之间设置有弹簧；所述克块单元的下端设置有端盖。所述克块单元包括位于克块架内的多个克块和与每个克块接触的克块弹簧，所述克块弹簧由销轴固定。所述运动单元由气缸部件构成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)由于本实用新型锂离子电池全自动真空封口机在电池进行封口时的状态是完全真空状态，因此，电池内部真空度高，可以提高电池性能；

(2)本实用新型利用机械化控制封口高度，完全消除了现有技术中电池封口后出现电池厚度反弹、鼓胀的现象；

(3)本实用新型采用机械冲击锤体，机械强度大，使得电池封装后具有优良的密封性，完全杜绝了外界水份漏进电池内部造成活性物质和有机电解液劣化的影响，因而电池循环内阻、容量变化小，电池使用寿命长、性能优；

(4)本实用新型采用自动配送钢珠，减轻了劳动强度，提高了生产率，可以达到10个电池/30秒，即生产能力为1个电池/3秒。

附图说明

图1是本实用新型方型锂离子电池全自动真空封口机主视图；

图2是如图1所示封口机侧视图；

图3是图1中所示机械冲击锤体400结构放大剖视图；

图4-1和图4-2分别是图2中所示送珠板731的两面视图；

图5是图1中所示针导向单元710结构示意图；

图6是图2中所示钢珠分配单元730结构示意图。

下面是说明书附图中主要部位附图标记的说明：

100——机架            200——高速压力单元    300——主气缸

400——机械冲击锤体    500——电池夹具        600——电池仓体

700——钢珠分配装置    401——支撑杆          402——接件

403——冲击锤体        404——弹簧            405——推杆

406——端盖            407——套筒            410——克块单元

411——克块架          412——克块            413——克块弹簧

414——销轴            501——电池            710——导向单元

711——压入针          712——压入针气缸      713——压入针上夹板

714    入针下夹板      715——密封胶圈        716——压入针套

717——压入针导套      718——导向轴承        719——导向横板

720——密封盖          721——导向轴          730——钢珠分配单元

731——送珠板          732——钢珠仓体        733——钢珠仓底板

734——体移动气缸      735——钢珠分配气缸    736——珠入位孔

737——弯板

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1和图2所示，本实用新型方型锂离子电池全自动真空封口机予以实现的技术方案是：包括机架100、高速压力单元200和电池夹具500，所述高速压力单元200与电池夹具500之间设置有钢珠分配装置700；所述高压动力单元200包括有主气缸300带动的机械冲击锤体400。如图1和图3所示，所述机械冲击锤体400包括设置在套筒407内并与主气缸300依次连接的连接件402、推杆405、冲击锤体403、克块单元410和支撑杆401，所述推杆405通过下端的轴肩与所述冲击锤体403内孔凸台连接，在所述联接件402与所述冲击锤体403之间设置有弹簧404；所述克块单元410的下端设置有端盖406。所述克块单元410包括位于克块架411内的多个克块412和与每个克块412接触的克块弹簧413，所述克块弹簧413由销轴414固定，所述克块411的个数最好为四个。

所述钢珠分配装置700包括装有压入针711的针导向单元710、和钢珠分配单元730；如图1和图5所示，所述针导向单元710包括固定多个压入针711的上、下夹板713和714，所述上、下夹板两者是固定在一起，所述上夹板713的上端覆盖有密封盖720，所述上夹板713的上部设计为小直径的轴头结构，该轴头穿过密封盖720上的孔与机械冲击锤体400的支撑杆401连接，所述轴头与密封盖之间设置有密封件，例如：可以是在轴向上设置有多个密封圈；所述上、下夹板713和714连同压入针711在机械冲击锤体400的作用下做上下移动；位于每个压入针711的下端设置有压入针导套717。

如图4-1、图4-2、图5和图6所示，所述钢珠分配单元730包括钢珠仓体732和钢珠仓底板733，位于钢珠仓体732和钢珠仓底板733之间设置有可水平移动的送珠板731，所述送珠板731上设置有多个钢珠入位孔736，所述钢珠仓底板733上镶嵌有压入针套716，用以通过压入针711；所述钢珠入位孔736及压入针套716的个数及分布分别与上述固定在上、下夹板713和714中的多个压入针711一一对应；所述送珠板731的两个极限位置，其中，一个极限位置是所述多个钢珠入位孔736与上述多个压入针711位置一一对应，另一个极限位置是所述钢珠入位孔736与钢珠仓体732口对应；所述钢珠仓底板733与电池夹具500之间设置有密封件715，例如：可以在电池夹具500的上平面上设置有一圈凹槽，在该凹槽中镶嵌有密封胶圈，当钢珠仓底板733与电池夹具500的上平面紧压接触时，可以保证两者之间的接触是封闭的；所述针导向单元710、电池仓体600和固定压入针711的上、下夹板713和714分别在相互独立的运动单元带动下做上、下移动；由下述各部分之间形成的空间为密闭腔体，即所述针导向单元710的密封盖720、固定压入针711的上、下夹板713和714、钢珠仓底板733上镶嵌的压入针套716及电池夹具500之间形成的电池仓体600为密闭的腔体。

如图1和图5所示，所述针导向单元710有时是通过导向横板719和导向轴承718与固定在机架100上的导向轴721联接，如图1和图2所示，压入针单元710由压入针运动单元，即压入针气缸712带动沿导向轴721上下移动，由于横向导板719与电池仓体600是固定连接，此时，所述针导向单元710和电池仓体600是做同步上下移动。另外，所述针导向单元710有时是通过与上夹板713连接的机械冲击锤体400的作用做上下移动，此时，所述针导向单元710与电池仓体600相对移动。

本实用新型中的运动单元均可以由气缸部件构成。

下面是对本实用新型中关键功能部件的工作原理和工作过程的叙述。

本实用新型中机械冲击锤体400的工作原理和过程是：联接件402其上部的主气缸300的杆连接，主气缸300下压时，压缩弹簧404，并推动推杆405下移，当推杆405下移至克块单元410时，使克块单元410中的4个克块412以销轴414为中心向外展开(即，推杆405下移到一定位置与克块单元410接触后，向外推动克块412)。当克块412向外旋转展开至与支撑杆401上端脱离时，弹簧404释放压力推动冲击锤体403沿支撑杆401轴向向下快速冲击，从而形成冲击过程。当主气缸300向上提起时，带动推杆405向上移动，推杆405带动冲击锤体403同时向上移动，支撑杆401的顶部将从克块412的上部移动回到412的下部，至此，完成一次冲击循环。以此类推，按照封口的频率可重复上述冲击工作。

本实用新型中钢珠分配装置700进行自动分配钢珠及将钢珠自动压入电池封口处的工作原理及过程包括下述的钢珠入位和钢珠压入两部分：

钢珠入位：如图2和图6所示，钢珠装入钢珠仓体732内，钢珠仓体732与钢珠仓底板733之间设置有可前后移动的送珠板731，送珠板731的结构示意图如图4-1和图4-2所示，送珠板731上设有一排圆孔作为钢珠入位孔736，其孔经略大于钢珠直径，送珠板731一端设置有弯板737，所述弯板737通过螺栓与钢珠分配气缸735的推进杆连接，所述钢珠分配气缸735为双行程气缸，当第一行程实施时，送珠板731在钢珠仓体732底部水平移动，当送珠板731上的钢珠入位孔736恰好对准钢珠仓体732的出口时，钢珠充分落入送珠板731上设有的一排圆形的钢珠入位孔736中；当钢珠分配气缸735的第二行程实施时，送珠板731带着落入到钢珠入位孔736中的钢珠移出钢珠仓体732腔外；钢珠仓底板733上同样设有与送珠板731上一一对应的圆孔，当送珠板731前移至与钢珠仓底板733的孔位重合时，送珠板731上钢珠入位孔736内的钢珠就会穿过钢珠仓底板733上的圆孔后落在位于钢珠仓底板733下的电池501的注液孔，即钢珠镶嵌孔上。

钢珠压入：如图1和图5所示，当针导向单元710通过与上夹板713连接的机械冲击锤体400的作用做向下高速冲击时，压入针711在针导向单元710的带动下，向下并通过分别设置在钢珠仓体732，送球板731和钢珠仓底板733上一一对应的一排圆孔，下压至钢珠，并将钢珠压入电池501的注液孔内，从而起到将电池密封的作用。

本实用新型的关键所在是：在送钢珠入位动作及压入针711下压时，电池已在钢珠仓底板733下的密闭空间，即电池仓体是密闭的，而且将该密封空间设置为真空状态。

利用本实用新型方型锂离子电池全自动真空封口机进行封口的工艺过程如下；

(1)启动封口机后，电池夹具500通过电池夹具气缸被移送至钢珠仓底板733的下方；

(2)电池仓体600气缸下行带动电池仓体600并将电池夹具500密封，从而形成密闭腔体，并对该密闭腔体抽真空至-95kpa气压；

(3)开始时，送珠板731的初始位置是送珠板731上钢珠入位孔736恰好位于钢珠仓体732的出口处，钢珠分别落入钢珠入位孔736中；然后，钢珠分配气缸735动作，由于送珠板731上的弯板与钢珠分配气缸部件连接，因此，钢珠分配气缸735带动送珠板731将钢珠送至每一个电池注液孔上；

(4)压入针气缸712下行，并带动压入针711下行，进行钢珠予压入；

(5)主气缸300下降，从而带动机械冲击锤体400下行，将钢珠高速压入电池501壳体；

(6)主气缸300上升复位，带动机械冲击锤体400上升复位；

(7)真空破坏，阀体打开，将大气放入上述密闭腔体；

(8)压入针气缸712上升复位，带动钢珠分配气缸735复位；

(9)仓体移动气缸734上升，电池夹具500回复初始位置，至此，完成一个封口工作周期。

本实用新型封口机的电源采用220V、50HZ、5A，接通的压缩空气为：5KGF/CM2，本实用新型封口机的生产效率为10个电池/30秒，即：生产能力为1个电池/3秒。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (7)

1.一种方型锂离子电池全自动真空封口机，包括机架、高速压力单元和电池夹具，其特征在于：

所述高速压力单元与电池夹具之间设置有钢珠分配装置；所述钢珠分配装置包括装有压入针的针导向单元、和钢珠分配单元；

所述针导向单元包括固定多个压入针的上、下夹板，所述上、下夹板两者固定在一起，所述上夹板的上端覆盖有密封盖，所述上夹板的上部穿过密封盖与高速压力单元连接，所述上、下夹板连同压入针在高速压力单元的带动下做上下移动；位于每个压入针的下端设置有压入针导套；

所述钢珠分配单元包括钢珠仓体和钢珠仓底板，位于钢珠仓体和钢珠仓底板之间设置有可水平移动的送珠板，所述送珠板上设置有多个钢珠入位孔，所述钢珠仓底板上镶嵌有压入针套用以通过压入针；所述钢珠入位孔及压入针套的个数及分布分别与上述固定在上、下夹板中的多个压入针一一对应；所述送珠板的两个极限位置，一个是所述多个钢珠入位孔与上述多个压入针位置一一对应，另一个是所述钢珠入位孔与钢珠仓体口对应；

所述钢珠仓底板与电池夹具之间设置有密封件；

所述针导向单元、电池仓体和固定压入针的上、下夹板分别在相互独立的运动单元带动下做上、下移动；由下述各部分之间形成的空间为密闭腔体，即所述针导向单元的密封盖、固定压入针的上、下夹板、钢珠仓底板上镶嵌的压入针套及电池夹具之间形成的空间。

2.根据权利要求1所述方型锂离子电池全自动真空封口机，其特征在于：所述针导向单元通过导向横板和导向轴承与固定在机架上的导向轴联接，并由运动单元带动沿导向轴上下移动。

3.根据权利要求1所述方型锂离子电池全自动真空封口机，其特征在于：所述针导向单元通过与上夹板连接的高速压力单元带动做上下移动，所述针导向单元与电池仓体相对移动。

4.根据权利要求1所述方型锂离子电池全自动真空封口机，其特征在于：所述针导向单元和电池仓体在运动单元带动下做同步上下移动。

5.根据权利要求1所述方型锂离子电池全自动真空封口机，其特征在于：所述高压动力单元包括有主气缸带动的机械冲击锤体；所述机械冲击锤体包括设置在套筒内并与主气缸依次连接的连接件、推杆、冲击锤体、克块单元和支撑杆，所述推杆通过下端的轴肩与所述冲击锤体内孔凸台连接，在所述联接件与所述冲击锤体之间设置有弹簧；所述克块单元的下端设置有端盖。

6.根据权利要求5所述方型锂离子电池全自动真空封口机，其特征在于：所述克块单元包括位于克块架内的多个克块和与每个克块接触的克块弹簧，所述克块弹簧由销轴固定。

7.根据权利要求1所述方型锂离子电池全自动真空封口机，其特征在于：所述运动单元由气缸部件构成。

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