CN203250828U - 绝缘器、机器人装置和电极翼片形成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种绝缘器、机器人装置和电极翼片形成装置，用于电化学电池的绝缘器，其具有多个槽，在电化学电池的组装过程期间弯折的电极翼片滑动通过进入这些槽。将闩锁置于与槽相邻，并且可从停放位置移动到偏置位置以便配接电极翼片。可以通过机器人装置执行将绝缘器附接到电化学电池并用电极翼片形成装置将电极翼片弯折，以使附接装置的控制器和弯折装置彼此通信。

Description

绝缘器、机器人装置和电极翼片形成装置

技术领域

本发明一般涉及电化学电池。更具体地来说，本发明涉及小型鲁棒性、多功能且高度可制造的可充电电池。 

背景技术

制造圆柱形形式的Li离子电池的常见方式是将以隔板材料交错的电极叠层卷绕成通常称为“果冻卷”的螺旋结构以便形成电化学电池。该“果冻卷”由例如阳电极和阴电极以及每个阳极和阴极之间的隔板材料层组成。一般称为集流“翼片”的导电材料条焊接到阳极和阴极以提供使得电流能够往返电极传递的方式。一旦卷绕了阳极、阴极和隔板材料，这些翼片将从“果冻卷”的两端伸出。 

为了利于电化学电池的制造，集流翼片常常制作得比电池的最终几何形状所需的更长，这使得翼片能够折叠以提供足够长度来防止材料劳损。过量的长度可能导致短路和失效的产品。还可能由于电池的使用寿命期间电池循环、机械撞击和/或振动负荷导致的翼片移动引起短路。为了防止短路，可以使用含有允许翼片穿过的一个或多个孔的圆形翼片绝缘器。但是，因为翼片的相对位置可能变化，所以难以与绝缘器一起容放多个翼片，同时高效且精确地组装成电化学电池。即使当翼片彼此对齐时，绝缘器的安装仍可能是困难的。一旦安装了绝缘器，则接着难题可能是将翼片弯折在正确的位置中。例如，如果翼片弯折在隔板的水平下方进行，则它可能引起额外的应力，这可能导致最终故障。 

可以将翼片覆盖以背衬粘合剂的聚酰亚胺材料，同时在电池上使用多条附加的聚酰亚胺带以防止翼片接触电池。但是，聚酰亚胺带粘合剂在暴露于热或锂离子电池电解质下会显著软化。这使带能够在混合动力电动车（HEV）和插入式混合动力电动车（PHEV）应用中常见的机械撞击和振动负荷过程中从其保护性位置移开。即使完美形成的翼片也会在电池的使用寿命期间经受因电池循环使用、机械撞击和振动负荷所导致的移动。由于短路的危险，所以在“果冻卷”的任一端上采用绝缘构件。 

图1中示出公知的绝缘器10，并且其用于容放电化学电池的四个翼片12、 14、16、18。图1的步骤1示出电池的卷绕的上面和所有四个翼片从“果冻卷”的此面突出时的位置。绝缘器10定位于果冻卷的端部上方，并且将翼片12、14、16和18滑动穿过绝缘器10的槽20。此后，所有四个翼片12、14、16和18向果冻卷的中心轴弯折在绝缘器10上方，如步骤2所示。其结果是翼片的堆叠在果冻卷面上方最大约140度的区域中扇形展开。翼片长度会有所不同，从而最靠近中心轴的翼片（例如，翼片18）最短，而最远离中心轴的翼片（例如，翼片12）最长。 

可以将最靠近“果冻卷”的中心的翼片剪切为比其余翼片更短的长度，并且每个随后朝向外的翼片比前一个较靠内翼片长。其结果是当将所有四个翼片折叠时，如图2所示，它们的端部与果冻卷的轴成相同距离地对齐。一旦将翼片铺平，它们准备就绪连接到电化学电池的端子。这通过将翼片成一定角度弯折，如步骤3所示，以将四个翼片合并成一个整体，可以将电池的延长翼片焊接到该一个整体。此类型的绝缘器通常在制造过程中以手工安装。在成品的电化学电池中，绝缘器10有助于防止集流翼片12、14、16和18与相反极性的电极接触，从而避免短路。可以将靠近中心的翼片最初向远离核心弯折，然后再向核心折回以适应更长的翼片。 

本发明的示范性实施方案的概述 

根据一个示范方面，提供一种用于配接电化学电池的多个电极翼片的绝缘器。该绝缘器包括通过槽彼此分隔的多个指状件，该槽包括封闭端和开口端；以及设为与槽的开口端相邻的闩锁。该闩锁可从停放位置移动到偏置位置以配接电极翼片。周缘沿着指状件中最靠外的指状件延伸以形成壁部。可以将壁部与闩锁相邻的部位形成斜坡。当闩锁位于偏置位置时，翼片的至少其中之一的进入路径被增大，以及当闩锁位于停放位置时该进入路径被减小。 

在前述实施方案的任何一个实施方案中，闩锁的周边具有对应于指状件的沟槽。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，提供多个槽，以及这些槽的其中之一位于每对相邻的指状件之间以及最靠外指状件与周缘之间。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，该绝缘器以弧形延伸并且包括周缘。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，这些指状件在绝缘器的基底部彼此合 并，该基底部从周缘延伸到这些指状件中的最内指状件。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，肋条从周缘到绝缘器的内周部延伸以用于与安装绝缘器的装置配接。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，活动折页从周缘向绝缘器的内周部延伸以使绝缘器能够沿着活动折页的直线弯折。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，周边的壁部包括第一和第二部分，第一部分从斜坡部延伸到活动折页，以及第二部分从肋条延伸到绝缘器中远离斜坡部的一端。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，绝缘器具有位于肋条与绝缘器的端部之间的排气孔。 

根据另一个示范方面，提供一种用于配接电化学电池的多个电极翼片的绝缘器，所述绝缘器包括在配合时形成盘形的两个分离的部件，所述部件的每个部件包括通过槽彼此分隔的多个指状件，所述槽包括封闭端和开口端；以及设为与所述槽的所述开口端相邻的闩锁，其中所述闩锁可从停放位置移到偏置位置。 

根据另一个示范方面，提供机器人装置，其将绝缘盘形段附接到具有伸出翼片的电化学电池，该绝缘盘形段包括肋条和由开口端的槽分隔的多个指状件，该机器人装置包括可移动臂部；附接到臂部的夹持器；以及促使夹持器夹持肋条并将绝缘盘形段旋转以使翼片从槽的开口端向槽的向内部位配接并滑动的控制器。在备选实施方案中，可以使用真空装置来附接该夹持器。该真空装置插入真空垫以与绝缘器配合。真空装置施加负压力以夹持绝缘器，并且可以持续施加负压力直到将绝缘器附接到电化学电池为止。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，该控制器耦接到电极翼片弯折机，该电极翼片弯折机向控制器提供电极翼片路径信息。控制器可以根据电极翼片弯折机提供的路径信息发指令将每个部件定位于电化学电池上。 

根据另一个示范方面，提供电极翼片形成装置，用于将电化学电池的电极翼片弯折，该电极翼片形成装置包括固定工具、砧和控制器。该固定工具包括基底部；在该基底部中形成的多个指状件；以及在指状件之间形成以用于接纳电化学电池的电极翼片的多个槽。当通过固定工具配接时，该电极翼片从槽延伸；并且砧具有可操作以对电极翼片施加力的端部。控制器协调固定工具与砧的移动以便在固定工具配接电极翼片时，砧对从槽延伸的电极翼片施加力，从而将电极翼片 以覆盖的方式向电化学电池弯折。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，电极翼片形成装置还包括具有至少一个指状件的反向弯折形成工具。该反向弯折形成工具由控制器控制以沿着远离电化学电池的纵向中心的径向方向针对电极翼片的至少其中之一施加力。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，当将至少一个电极翼片弯折时，反向弯折形成工具设在固定工具上方。反向弯折形成工具可以具有将多个电极翼片弯折的多个指状件。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，砧的端部具有凹形以使所述电极翼片形成杯状。 

根据又一个示范方面，提供一种用于将绝缘器部分附接到电化学电池的方法。该方法包括使用固定工具配接电化学电池的电极翼片，以使电极翼片在固定工具的指状件之间滑动；使用砧将电极翼片折到固定工具上方，该砧具有将电极翼片推向电化学电池的端部；使用控制器来控制固定工具和砧的至少其中之一的移动；以及提供机器人装置以将绝缘器部分附接到电化学电池，控制该机器人装置以夹持绝缘器部分并将绝缘器部分在电极翼片之间滑动。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，控制器协调固定工具与砧的移动以便在固定工具配接电极翼片时，砧对从槽延伸的翼片施加力，从而将翼片以覆盖的方式向电化学电池弯折。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，当电极翼片在固定工具的指状件之间伸出时，在固定工具上方提供反向弯折工具。移动反向弯折工具以通过沿着电化学电池的向外径向方向施加力在翼片的至少一个翼片中形成弯曲。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，使用砧折叠电极翼片是在反向弯折工具在翼片的至少其中之一中形成弯曲之后执行的。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，由控制器控制机器人装置，该控制器控制固定工具和砧的至少其中之一的移动。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，该机器人装置提供有臂部；夹持装置；以及与臂部和夹持装置通信的机器人控制器，其中机器人控制器指令臂部和夹持装置夹持绝缘器部分并将绝缘器部分定位于电化学电池上。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，当将绝缘器部分定位于电化学电池上时，夹持装置沿着顺时针和逆时针方向的其中之一旋转绝缘器部分。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，当通过固定工具配接时，多个电极翼片位于电极翼片的中心线最大15°度的跨度内。在备选实施方案中，当通过固定工具配接时，多个电极翼片位于电极翼片的中心线最大30°度的跨度内。 

在前述实施方案的任一个实施方案中，将与折叠电极翼片关联的位置数据存储在机器人装置的控制器中。 

将认识到的，上文描述的特征可以彼此组合地来实现。 

附图简介

本发明参考如下附图来描述，这些附图仅是出于图示的目的而提供的，本发明的完整范围在所附的权利要求中予以阐述。 

图1图示使电化学电池绝缘的现有技术方法； 

图2A是图示根据本发明的示范方面的电化学电池的组件的分解图； 

图2B是图示根据本发明的示范方面的电化学电池的组件的分解图； 

图3是图2A和图2B中的电化学电池的剖面图； 

图4是绝缘器部分的示范实施方案； 

图5是附接到电化学电池的绝缘器部分的示范实施方案； 

图6是正在附接到电化学电池的示范绝缘器部分； 

图7是附接到电化学电池的绝缘部分的示范实施方案； 

图8-10是用于弯折电化学电池的电极翼片的示范装置；以及 

图11是用于将绝缘器部分附接到电化学电池的机器人装置的示范实施方案。 

本发明的示范性非限制实施方案的详细描述 

本发明的示范实施方案提供能够在如锂离子电池的电化学电池上使用以防止集流翼片与相反极性的电极接触的翼片绝缘器。本发明的一个或多个实施方案还可以在本文描述的那些以外的任何其他适合的电池上使用。 

电池可以包括上部和下部焊接端盖。电池的主封装体（罐体和端盖）可以由铝合金组成。焊封通常通过激光焊接或可选地通过其他金属接合方法（如超声波焊接、电阻焊接、MIG焊接、TIG焊接）来获得。双重（上端和下端）焊接的容器的端盖可以比罐体壁部厚；例如，端盖可以比罐体壁部最大厚约50%。双重 焊接的电池封装可以提供比折压封或单边焊接电池显著更大的电池容量。此外，厚端盖提高电池耐受例如挤压的机械鲁棒性。并入该电池设计的其他电池修改允许使用双重焊接封装，这在常规电池设计的情况中是不可能的或不方便的。 

电池封装设计可以使用重量低和结构高度紧凑的铝壳体，并且通常是例如Al3003H14的铝合金。铝和铝合金提供高比模量、结构上的高比刚度和高强度重量比。铝也是在锂离子电池的阴极电位下稳定的少数几种金属之一。 

图2A和图2B的分解图中示出根据示范实施方案的电化学电池的特征。图2A图示预先组装状态的绝缘器部分34a和34b。图2B图示组装之后的绝缘器部分34a和34b。一般，电池包括正端盖20、阴极延长翼片22、附加的绝缘器部分24a和24b、圆柱管23、负端盖28、阳极集流翼片30、阴极集流翼片32、圆柱管23内的内部活性阴极和阳极材料33a和33b（电极）。虽然示范实施方案论述圆柱管，但是可以采用其他形状或外部构造。正端盖20可以同时包含电池的正电池端以及电池的排气机构。阴极延长翼片22用作阴极集流翼片32与电池的外部正端20之间的电连接。绝缘器部分24a和24b包括槽26，集流翼片32经由槽26延伸。绝缘器部分24a和24b与绝缘器部分34a、34b相似，并且帮助防止阴极集流翼片32和阴极延长翼片22与内部活性阴极和阳极材料33a、33b短接。在电极翼片弯折之后，绝缘器部分24a和24b配接延伸的电极翼片32，下文对此予以更详细的论述。 

组装过程中，使用焊接和折压接合分别经由延长翼片22和负端盖28中可见的集成的延长翼片40将两组集流翼片30和32连接到两个端盖28和20。两个端盖均焊接到管23以形成圆柱形电池。负端盖28可以包含电池的负电池端以及电池的填充孔，二者共有相同的内部容积和外部空间，并且对称地居中在电池中。集成的延长翼片40构成阴极集流翼片30与电池的位于负端盖28上的外部负端之间的电连接。成对的绝缘器部分34a和34b在阳极处用于防止阳极集流翼片30与阳极延长翼片40的短接。 

图3图示图2A和图2B所示的电池内的组件，其中相似的元件以相似的方式标记。在电极33a和33b之间提供隔板层或隔板膜44。一旦组装完成，则该电池在容积利用上高效的封装中并入对于制造接口和客户接口均有利的特征。这样能够将电池内的空间用于活性材料，从而大大地提高电池的储能容量容积比。 

图4图示可以结合图2A和图2B的实施方案使用的示范绝缘器部分50。绝 缘器部分50具有接近电池的端面的外轮廓且具有容纳端子的空间或空位51。绝缘器部分50提供有周缘52和多个指状件54。指状件54可以具有圆形和/或锥形鼻部58以帮助插入电极翼片，下文将对此予以更详细的论述。指状件从附有圆形端子部58的基底90向基底90远端延伸。指状件54被弯曲成具有弧形且沿着径向方向与槽62彼此间隔开，槽62设在相邻指状件54之间。槽62以相似方式弯曲成具有弧形且包括两端。一端66封闭，而另一端70开口以形成电化学电池的翼片的入口区域。 

闩锁74从周缘52的部位延伸并且具有含沟槽78的侧面区域，沟槽78面对槽62的开口端，以用作沿着与指状件54的上表面水平的平面进入槽62的门。当未受外力（F）作用时，闩锁74位于停放或未偏置位置，如图4所示，当受到与水平平面垂直或成角度的力的作用时，移动到偏置位置。图6表示位于示范偏置位置的闩锁408，其同样适用于图4中的闩锁74和本文描述的其他闩锁。可以沿着多个方向偏置闩锁，如沿着图4中力（F）的方向。当闩锁74位于偏置位置时，翼片的至少其中之一的进入路径被增大，以及当闩锁位于停放位置时该进入路径被减小。例如，当闩锁74沿着垂直于绝缘器的平面的路径向上或向下移动，例如轴向打开时，沿着指状件54所在的平面到槽62的开口端的入口增大。在备选实施方案中，可以通过沿着对指状件54径向路径移入或移出闩锁74来通过施加适当的力以径向而非轴向打开闩锁。例如，可以沿着图4中所示的方向D移动闩锁74。还可以在安装期间通过用于夹持绝缘器部分50的机器人夹持器上提供的机械元件将闩锁74保持为打开，正如下文更详细地描述的。为了安装绝缘器，可以将驱动器钉延伸以将闩锁74偏置到打开位置。在安装之后，将驱动器钉缩回。 

在每对相邻的指状件54之间以及最靠外指状件82与周缘52之间提供槽62。指状件54和槽62的数量可以根据多种因素而有所变化，这些因素包括例如，电化学电池的翼片构造、翼片的数量和翼片的尺寸。最靠外的槽86以周缘52为边界，周缘52包括以弧形延伸的壁部。壁部起到保护罐体的内表面（例如如图2A和图2B所示）免于被从果冻卷的端部伸出的径向最靠外的翼片接触到的功能。处于一个电位的翼片与处于另一个电位的罐体之间的此类接触将导致短路状况。壁部周围中的带子部分还可以用于提供防止短路状况的附加保护。指状件54在绝缘器部分50的基底90处的与闩锁74隔开的位置处彼此合并。基底90从周缘 52延伸到指状件54的最靠内指状件。活动折页94与基底90相邻以使绝缘器50能够沿着活动折页94的直线4a-4a弯折。折页94提供弯曲点以帮助将绝缘器50耦接到电极翼片构造，正如下文将更详细地描述的。 

配接肋条98沿着折页94设置，并从周缘52延伸到绝缘器50的内周部102。配接肋条98的功能是为安装装置的夹持器提供接触点。配接肋条98具有适于与夹持器配合的结构，并且使安装器50能够在安装过程中被操控。 

周缘52的壁部具有接近闩锁74或与之为一体的第一端区域106和接近分段基底区域122或与之为一体的第二端区域110。第一端区域106包括锥形部、梯级部或斜坡部110，其提供用于与邻接绝缘器配合的间距。锥形部、梯级部或斜坡部110用于在插入第二绝缘器期间提供邻接绝缘器之间的间距，并且可以在结构上与邻接绝缘器的对应部位啮合以帮助将绝缘器固定或锁定在一起。或者，可以使用机械或焊接接头来耦接两个绝缘器，以便在安装绝缘器之后将它们锁定或固定在一起。 

壁部的第二端区域110具有缺口，并且被折页98分段以形成分段壁部构造114。分段壁部构造114从绝缘器50的远端部110延伸到折页94并与肋条98合并。在配接肋条98的对向提供辅助肋条118，以用于帮助防止配合绝缘器叠压（shingling）。作为非限制性示例，“叠压”是材料处理工业中用于描述部件在传送带、振动给料或其他类型的给料系统上彼此堆叠（例如，房顶上的叠瓦）。例如，如果尝试将两张纸平放在桌面上并尝试以一张纸推另一张纸，则它们可能因平坦的特性而“叠压”。但是，如果将两张纸的端部折叠成“L”形（肋条）并将“L”彼此相抵推送，则不会发生叠压。分段壁部构造114和辅助肋条118部分地包围分段基底区域122。分段基底区域122可选地包括至少一个通孔126，至少一个通孔126使气体能够从电化学电池中溢出。例如由于过热，气体可能从电池溢出。用于形成绝缘器的材料可以包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚酰亚胺（PI）。或者，可以使用也与电池的化学相容的其他材料。 

图5示出示范盘形构造200，其包括图4的绝缘器50和配合绝缘器202。绝缘器50和配合绝缘器202的弧段组合相加为360°。可设想，绝缘器50和202可以由一个整体绝缘器形成，或者可以包含提供相加为360°的弧段的多于两个绝缘器部分。 

两个绝缘器50、202就位的情况下，保护电极翼片300免于来自果冻卷的端部的冲撞。该盘形构造包括将表面部位204，包括一个绝缘器（例如，50、202）的闩锁74的端表面208，与另一个绝缘器的分段基底区域122的端面配合。图5中盘形构造200的分段基底区域122不包括排气孔。但是，可以根据设计考虑使用排气孔。 

指状件54配接先前折叠的翼片300。指状件54可以并入夹持特征，如锯齿状边缘、锥形边缘，以及使翼片沿着一个方向滑动，而不允许反向移动的人字形特征。绝缘器部分50、202定位成在将电极翼片300弯折之后形成盘形构造。将绝缘器50定位到绝缘体202通过上文描述的斜坡部110来协助进行。闩锁74提供折页锁定端，当将绝缘部位50、202旋入在翼片300之间时，该铰接锁定端骑在电极翼片300上方。闩锁74还防止绝缘器部分附接到电池时缠结在一起。活动折页94提供将翼片300插入到绝缘器50、202期间提供帮助的弯曲点。在示范安装期间，可以通过将绝缘器50成角度地固定在翼片300与果冻卷之间的空间中或将绝缘器50旋入其中来将绝缘器50置于翼片300下方，从而减少旋转时的角度。可以使用相同的过程来插入绝缘器202。根据设计考虑，如果没有锥形部、梯级部或斜坡部110（如图4所示）以提供间距，则绝缘器50可与绝缘器202的壁部52相碰。 

图6示出将翼片404适当弯折之后的示范绝缘器的安装。绝缘器部分400和翼片404可以与先前描述的那些相似。绝缘器部分400定位成使闩锁408置于先前弯折的电极翼片404上方。这些指状件416是错位的且设为与弯折的翼片404相邻。在自动化安装期间，可以使用机器人将指状件416从闩锁408的平面中的第一位置移到弯折的翼片404下方平面中的第二位置，以便在旋转绝缘器部分400时，使指状件416在翼片404下滑动以及闩锁408骑在翼片404上方。由于例如闩锁和指状件设计的原因，本文描述的绝缘器部分按机器人安装来处理。当使用例如5轴机器人生成的路径按压指状件416以在翼片412下滑动时，闩锁408被抬起。机器人生成的路径可以重复最初用于形成弯折的翼片412的工具所行进的路径，下文对此予以更详细的论述。一旦安装了绝缘器部分400，则将以基本相同的方式安装另一个绝缘器部分以提供图5中的构造。在备选实施方案中，绝缘盘可以由单件组件组成，而替代使用两件式构造或两件以上。单件设计的几何形状可以与两件式设计的一半的形状相似，而所例外的是它环向延伸以包 含几乎完整的360度弧段，相比之下，两件式设计的每一半为180度弧段。一种备选单件设计是简单地仅使用两件式绝缘器的其中一半。这种实施方案仅在离开果冻卷的翼片以单一分组（如仅有4个翼片的果冻卷中那样的情况）时才可行。 

图7图示与图4-6的实施方案相似的示范绝缘器构造的实施方案。该绝缘器构造包括绝缘器部分700和800。绝缘器部分700具有周缘704和多个指状件708。指状件708可以具有圆形和/或锥形鼻部712以帮助插入电极翼片716，正如上文论述的。指状件708沿着径向方向与槽720彼此间隔开，槽720设在相邻指状件708之间。槽720以相似方式弯曲成具有弧形且包括两端。一端724是开口的，而另一端728是封闭的以形成电化学电池的翼片的入口区域。 

闩锁平台732从周缘704的部位延伸，并具有面向槽720的开口端的侧区域740。侧区域740随闩锁732沿着与指状件708的上表面水平的平面移动以用作进入槽720的门。闩锁732可以包括多个孔，如图7中的示范构造具有两个含圆角部的多边形孔。与图4-6的实施方案相似，闩锁732在未受到外力作用时位于停放或未偏置位置，而在受到力作用时移到偏置位置。当闩锁732位于偏置位置时，形成适于电极翼片734进入的环境。 

在每对相邻的指状件708之间以及最靠外指状件708与周缘704之间提供多个槽720。指状件708和槽720的数量可以根据多种因素而有所变化，这些因素包括例如，电化学电池的翼片构造、翼片的数量和翼片的尺寸。最靠外的槽744以周缘704为边界，周缘744包括以弧形延伸的壁部。指状件708在绝缘器部分700的基底748处彼此合并。基座748从周缘704延伸到指状件708的最靠内指状件。 

活动折页752与基底748相邻以使绝缘器700能够沿着折页752的直线7a-7a弯折。折页752提供帮助将绝缘器700插入到翼片构造的弯曲点。折页752包括与开口756、757相邻设置的凹进部753、754、755。 

在安装期间，机器人装置的夹持器夹持绝缘器的配接部。此配接部与图4的元件98相似。该配接部具有适于与夹持器配合的结构，并使绝缘器能够在安装过程期间被操控。 

周缘704的壁部具有锥形部或斜坡部756，锥形部或斜坡部756提供用于与邻接绝缘器配合的间距。分段壁部构造768从绝缘器700的远端部延伸到折页752，并与肋条合并。分段壁部构造768形成分段基底区域776的边缘，分段基 底区域776包括两个凹进部777、778和通孔779。区域777、778可以用于设置标识标记（例如，本例中为字母“A”），据此可以可靠地将两个部件区分开。 

以与上文结合图4-6描述的相似的方式将第二绝缘器部分800与绝缘器部分700和电极翼片716配合。 

图8-10示出用于在将绝缘器部分安装在电化学电池上之前将电极翼片弯折的设备和方法的示范非限制性实施方案。图8图示具有基底部1004的固定工具1000，基底部1004可沿着多个方向驱动，并且可以绕着电化学电池1006的中心柱1030旋转地移动。在基底部1004中形成多个指状件1008，并且通过多个槽1012将其分隔。槽1012可操作以接纳电化学电池1006的电极翼片1016。电极翼片1016以对应于在固定工具1000的指状件1008之间的间隔的方式从槽1012延伸。虽然指状件1008和槽1012示出为具有弯曲构造，但是它们也可以是直的或具有足够容纳翼片1016的另一种形状。 

固定工具1000由控制器沿着适合的方向，如旋转方向操控，，以充分地配接电极翼片1016。如图9所示，翼片1016滑动到槽1012的内部。在电化学电池1006的相反一侧上设有电极翼片1020的分隔块。通过公开的设备和方法以与翼片1016相同的方式操作电极翼片1020的分隔块。 

固定工具1000的槽1012以弧形形成且包括开口端和封闭端。将指状件1008弯曲以对应于槽1012且具有圆形端。可以将指状件1008的厚度更改为与不同电极翼片构造对应。图8中的实施方案的最靠内指状件1024具有比其他指状件更大的宽度。按将电负载配合平衡到每个所需的，按电池翼片的间隔确定指状件宽度。将指状件1008之间的空间和指状件的形状确定为在翼片向果冻卷的中心弯折时提供正确的弯折半径。 

图9图示结合弯折电极翼片1016使用的反向弯折形成工具1100。反向弯折形成工具1100具有用于将电极翼片1106弯折的至少一个指状件1104。指状件1104从反向弯折形成工具1100的基底1108延伸，并具有弧形。指状件1104中配接翼片1106的部位构形为在固定工具1000的底层指状件1112上方沿着向外径向方向按压翼片1106。相应地，在翼片1106中形成弯折，其对应于固定工具1000的相对指状件1112与反向弯折形成工具1100之间的区域。弯折的朝向是使内电极翼片远离中心柱。该弯折用于减少翼片的有效轴向刚度。通过减少其轴向刚度，可以显著地减少通过翼片（以及至电极的接点）传递的负荷的量。此类 轴向负荷通常来自电池跌落或暴露于正常振动或冲击负荷。 

反向弯折形成工具1100的移动由用于移动固定工具1000的控制器或另一个控制器来监控。一旦将反向弯折形成工具1100定位成使指状件1104接触内电极翼片1106，则将指状件1104向周缘驱动以在翼片1106中形成向外的弯折。移动的量可控制为使翼片1106的预定部位基本与电化学电池的上面1116平行。 

图10图示结合将电极翼片1016弯折使用的砧1200。砧1200具有端部1204，端部1204可操作以对电极翼片1016施加力以将翼片1016向内朝中心柱1030折叠。根据翼片构造，翼片1016可以彼此折叠，如图10所示。控制器协调固定工具1000与砧1200的移动以便在固定工具1000配接电极翼片1016时，砧1200对从槽1012延伸的电极翼片1016施加力，从而将电极翼片1016以覆盖的方式向电化学电池1006弯折。砧1200的端部1204具有用于配接电极翼片1016的凹形。对于端部1204还可以使用其他构造，以提供与电极翼片1016的适合配接。 

在将翼片1016弯折到中心柱1030上后，沿着将翼片弯折的相反方向移除砧1200。重复该操作以将相邻组的翼片1020弯折到中心柱1030上方。在一个实施方案中，固定工具1000、形成工具1100和砧1200最优地构造成容纳按例如15度或更小错位的电极构造。在备选实施方案中，固定工具1000、形成工具1100和砧1200最优地构造成容纳按例如15°或更小或30°或更小错位的电极构造。在又一个实施方案中，翼片1016和1020的组形成为提供具有115°跨度的空闲区域。这些空闲区域是未被翼片占据的分组翼片之间的部位。 

正如上文论述，可以使用机器人装置来安装绝缘器部分。在示范实施方案中，机器人装置1300包括臂部1304和夹持器1308，如图11所示。机器人装置1300还包括控制器1312，控制器1312将臂部1304和夹持器1308指令到绝缘器部分1320的位置。臂部1304和夹持器1308包括允许多方向移动的接合构造。例如，除了旋转外，臂部1304和夹持器1308可以沿着x、y和z方向移动。控制器1312与机器人装置1300的执行器和其他控制机构通信。机器人装置1300的非限制性实施方案可以包括可购得的具有完全伺服控制的6轴Fanuc装置。在示范实施方案中，机器人装置1300可以并入由执行器推拉的驱动器钉1310。驱动器钉1310耦接到机器人装置1300，并延伸到偏置闩锁1323到开口位置以用于安装绝缘器部分1320。钉1310可以将闩锁1323沿着径向方向朝远离指状件1324推送，从而闩锁1323绕着延伸到闩锁1323的指状件的基底1325沿着顺时针方向旋转。 钉1310还可以用于将闩锁1323沿着与指状件垂直的平面偏置，或将指状件1324沿着与闩锁1323垂直的平面偏置。在安装之后，将驱动器钉1310缩回。 

在备选实施方案中，夹持器可以采用真空装置的形式。该真空装置并入真空垫或其他适合的连接器部位以配合绝缘器或绝缘器部分。该真空装置施加负压力以夹持绝缘器同时将其安装在翼片上。 

在操作中，将臂部1304和夹持器1308指令到绝缘器部分1320的位置，如部件仓库或其他组装阶段区。夹持器1308通过肋条或其他适合的配接件1322配接绝缘器部分1320。控制器1312然后驱动臂部1304和夹持器1308以执行将绝缘器1320与图8-10所示已制备的电化学电池的电极翼片配接的必要移动。例如，控制器1312可以将机器人装置1300指令到组装线内的绝缘器1320部位的位置以便随后附接到电化学电池。在示范实施方案中，控制器1312将遵循用于将电极翼片弯折的相同或相似路径。夹持器1308在安装过程期间保持与配接肋条接触以施加必要的旋转和定向移动，以使绝缘器部分1320的指状件1324配接适合的电极翼片。 

当指令绝缘器部分，例如图6中的400向下朝多个翼片404时，绝缘器部分400的闩锁408抵住翼片404的至少一个被推送并被强制到偏置位置。这在从闩锁408下方至槽的开口端的进入路径。在形成此进入路径之后，夹持器1308对绝缘器部分400施加旋转力以使翼片404滑入槽中。在图6的示范实施方案中，旋转方向是逆时针方向。在安装绝缘器部分400之后，通过机器人装置选择第二绝缘器部分，并以与第一绝缘器部分400相似的方式定位第二绝缘器部分，以使第一和第二绝缘器部分配合以提供盘形构造，如图5和图7所示。 

示范组装方面是使用人工和自动化操作来描述。将认识到，可以扩增操作以采用更多或更少自动化或人工操作。但是，示范实施方案的有用方面是，能够使用自动化装置精确地弯折电极翼片（如本文描述的）并且同样使用自动化装置（如机器人装置）与绝缘器部分耦接。本发明的多个方面采用翼片弯折和绝缘体安装的自动化过程，而现有技术的绝缘器常常是手工安装。本发明示范绝缘器的特定设计容易且有效地在自动化过程中使用。 

上文描述的特征可以彼此组合来实现以提供根据本发明的多种示范实施方案。 

虽然在前文说明性实施方案中描述和图示了本发明，但是要理解本文公开仅 通过示例来进行，并且在不背离仅由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可以进行本发明的实现细节上的多种更改。可以在本发明的范围和精神内以多种方式组合和重新排列所公开的实施方案的特征。 

Claims (23)

1.一种用于配接电化学电池的多个电极翼片的绝缘器，所述绝缘器包括： 

通过槽彼此分隔的多个指状件，所述槽包括封闭端和开口端；以及 

设为与所述槽的所述开口端相邻的闩锁， 

其中所述闩锁可从停放位置移到偏置位置。 

2.如权利要求1所述的绝缘器，其中周缘沿着所述指状件中最靠外的指状件延伸以形成壁部。 

3.如权利要求1所述的绝缘器，其中当所述闩锁位于所述偏置位置时，所述电极翼片的至少其中之一的进入路径被增大，以及当所述闩锁位于所述停放位置时所述进入路径被减小。 

4.如权利要求1所述的绝缘器，其中所述闩锁的外周具有与所述指状件对应的沟槽。 

5.如权利要求1所述的绝缘器，其中提供多个槽，以及这些槽的其中之一位于每对相邻的指状件之间以及最靠外指状件与所述周缘之间。 

6.如权利要求1所述的绝缘器，其中所述绝缘器以弧形延伸并且包括周缘。 

7.如权利要求6所述的绝缘器，其中所述指状件在基底部彼此合并，所述基底部从所述周缘延伸到所述指状件中的最内指状件。 

8.如权利要求6所述的绝缘器，其包括从所述周缘到所述绝缘器的内周部延伸的肋条，其用于与安装所述绝缘器的装置配接。 

9.如权利要求6所述的绝缘器，其包括从所述周缘向所述绝缘器的内周部延伸的活动折页，其使所述绝缘器能够沿着所述活动折页弯折。 

10.如权利要求9所述的绝缘器，其中所述周缘包括壁部，并且所述壁部与所述闩锁相邻的部位形成斜坡。 

11.如权利要求10所述的绝缘器，其中所述壁部包括第一和第二部分，所述第一部分从所述斜坡部延伸到所述活动折页，以及所述第二部分从所述肋条延伸到所述绝缘器中远离所述斜坡部的一端。 

12.如权利要求8所述的绝缘器，其中所述绝缘器具有位于所述肋条与所述绝缘器的端部之间的排气孔。 

13.一种用于配接电化学电池的多个电极翼片的绝缘器，所述绝缘器包括

在配合时形成盘形的两个分离的部件，所述部件的每个部件包括： 

通过槽彼此分隔的多个指状件，所述槽包括封闭端和开口端；以及 

设为与所述槽的所述开口端相邻的闩锁， 

其中所述闩锁可从停放位置移到偏置位置。 

14.如权利要求13所述的绝缘器，其中当所述闩锁位于所述偏置位置时，所述翼片的至少其中之一的进入路径被增大，以及当所述闩锁位于所述停放位置时所述进入路径被减小。 

15.如权利要求13所述的绝缘器，其中提供多个槽，以及所述槽的其中之一位于每对相邻的指状件之间以及最靠外指状件与所述周缘之间。 

16.一种机器人装置，其将绝缘盘形段附接到具有伸出翼片的电化学电池，所述绝缘盘形段包括肋条和由开口端的槽分隔的多个指状件，所述机器人装置包括： 

可移动臂部； 

附接到所述臂部的夹持器；以及 

控制器，其促使所述夹持器夹持所述肋条并将所述绝缘盘形段旋转以使所述翼片从所述槽的开口端向所述槽的向内部位配接并滑动。 

17.如权利要求16所述的机器人装置，其中所述控制器耦接到电极翼片弯折机，所述电极翼片弯折机向所述控制器提供电极翼片路径信息。 

18.如权利要求17所述的机器人装置，其中所述控制器根据所述电极翼片弯折机提供的所述路径信息发指令将每个部件定位于所述电化学电池上。 

19.一种用于将电化学电池的电极翼片弯折的电极翼片形成装置，所述电极翼片形成装置包括： 

固定工具、砧和控制器； 

所述固定工具包括： 

基底部； 

在所述基底部中形成的多个指状件；以及 

在所述指状件之间形成以用于接纳电化学电池的电极翼片的多个槽，当通过所述固定工具配接时，所述电极翼片从所述槽延伸；以及 

砧，其具有可操作以对所述电极翼片施加力的端部， 

其中所述控制器协调所述固定工具与所述砧的移动以便在所述固定工具配接所述电极翼片时，所述砧对从所述槽延伸的所述电极翼片施加力，从而将所述 电极翼片以覆盖的方式向所述电化学电池弯折。 

20.如权利要求19所述的电极翼片形成装置，还包括：具有至少一个指状件的反向弯折形成工具，所述反向弯折形成工具由所述控制器控制以沿着远离所述电化学电池的纵向中心的径向方向针对所述电极翼片的至少其中之一施加力。 

21.如权利要求20所述的电极翼片形成装置，其中当将所述至少一个电极翼片弯折时，所述反向弯折形成工具设在所述固定工具上方。 

22.如权利要求20所述的电极翼片形成装置，其中所述反向弯折形成工具具有将多个所述电极翼片弯折的多个指状件。 

23.如权利要求19所述的电极翼片形成装置，其中所述砧的端部具有凹形以使所述电极翼片形成杯状。 

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