CN203883083U - 圆柱锂电池自动装配线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种圆柱锂电池自动装配线。它包括送料装置，送料装置的出料端连通一个电芯端面揉平装置的进料口，电芯端面揉平装置上的入模机械手连接在负极集流体焊接装置上，负极集流体焊接装置与正极集流体焊接装置连接，电芯入壳装置连接于正极集流体焊接装置上，电池入壳装置的出料端与擀槽装置前端部连接，擀槽装置后设置有电池焊封装置和注液装置。其优点在于：本实用新型提供的装配线，适用于对本公司特制的端面集流体加工制造于锂电池中，这样就大大降低所生产的电池的欧姆电阻，避免了电池高倍率充放电时产生的热量和高温对电池的损害，提高了电池的可靠性和均一性，使锂动力电池的性能得到很大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种锂电池的装配线，具体地说是一种圆柱锂电池自动装配线，属于新能源产品制造技术领域。
背景技术
近年来，随着电动工具、无绳家电和电动汽车的发展，人们对动力型电池特别是对锂动力电池的关注度越来越高。新的应用领域极有可能使得锂电池得到超常发展；锂电池的广阔发展前景也给锂电池相关产业带来巨大的想象空间。
锂电池大容量高功率性能越来越受到关注。一直以来，锂电行业都认为低容量的电池采用圆柱型工艺生产，高容量的电池采用方形迭片工艺生产，其关键问题是无法解决集流问题。因为锂电池的极片正、负极骨架分别采用的是非常薄的铜箔和铝箔，业内普遍认为是无法采用端面焊。所以长期以来，一般圆柱型锂电池均采用单极耳集流，动力型的锂电池采用多极耳集流。后来高功率、超高容量的锂动力电池，出现了方形迭片式工艺。
锂动力电池迭片工艺虽然解决了一些问题，但其工艺复杂，极片要冲切，断面较多，易刺穿隔膜造成短路，或产生付反应，机械化不容易实现，虽然可以加大极耳的截面积，由于电极从极片上一边引出，仍然存在电场分布的问题。在现有技术进行装配时，不管是圆柱形的还是方形的，都是采用单极耳或多极耳集流，不仅效率低，而且电池品质也不高。端面焊技术在镍氢电池、镍镉电池上等常动力型电池上也有应用，但锂电池的极片正、负极骨架分别采用的非常薄的铜箔和铝箔，无法运用端面焊技术生产高功率、超高容量圆柱型锂动力电池。圆柱形端面焊技术的集流方式。因此到目前为止，一直没有设备在锂动力电池上实现此工艺。锂动力电池一直都采用多极耳和迭片式的集流方式。但不论是多极耳方式还是采用迭片式的集流方式高功率性能都远远及不上端面焊的集流效果。
发明内容
本实用新型针对上述问题，提供一种圆柱锂电池自动装配线，该装配线是专门用于生产高功率、超高容量大圆柱锂电池的，有效实现了该型电池的自动化生产，极大提高了生产效率，有利于大规模生产，其采用的技术方案如下：
一种圆柱锂电池自动装配线，包括送料装置，送料装置的出料端连通一个电芯端面揉平装置的进料口，电芯端面揉平装置上的入模机械手连接在负极集流体焊接装置上，所述负极集流体焊接装置与正极集流体焊接装置连接，所述电芯入壳装置连接于正极集流体焊接装置上，所述电池入壳装置的出料端与擀槽装置前端部连接，擀槽装置后设置有电池焊封装置和注液装置。
所述正极集流体焊接装置与负极集流体焊接装置之间通过正极集流体选向料斗及上电芯气动机械手相连接。
所述送料装置包括传送带，所述传送带的前端固定有带动传送带运动的传送带电机，传送带的末端部固定有上料气缸。
所述电芯端面揉平装置包括超声波负极端面揉平机、超声波正极端面揉平机，并在所述超声波负极端面揉平机、超声波正极端面揉平机之间固定端面揉平机夹具，对应于所述超声波负极端面揉平机、超声波正极端面揉平机的下部分别设有负极端面整形机、正极端面整形机；在所述入模机械手与负极端面整形机之间设有第一短路测试仪。
所述负极集流体焊接装置包括焊负极集流体转盘、焊负极集流体夹具、焊负极集流体转盘电机、负极集流体选向料斗、上负极集流体机械手、第一激光焊机机座、激光负极焊头，所述焊负极集流体夹具有四个，且四个焊负极集流体夹具围成正方形，所述焊负极集流体转盘电机设置于所述正方形内，所述焊负极集流体转盘由焊负极集流体转盘电机带动作旋转运动，在其中一个焊负极集流体夹具旁边设置负极集流体选向料斗及上负极集流体机械手，第一激光焊机机座设置于上负极集流体机械手旁边，所述激光负极焊头固定于第一激光焊机机座上，在电芯换向机械手上配合设置有第一下料机械手；所述正极集流体焊接装置结构与负极集流体焊接装置相同。
所述电芯入壳装置包括电芯入壳转盘、极耳扯直平整机、第二短路测试仪、裹绝缘胶带机、电芯入壳机、装绝缘垫机械手、负极集流盘焊底机，所述极耳扯直平整机前端连接于正极集流体焊接装置的第一转料机械手上，极耳扯直平整机后端连接裹绝缘胶带机，并在所述裹绝缘胶带机与极耳扯直平整机之间设置第二短路测试仪，所述裹绝缘胶带机末端安装电芯入壳机，电芯入壳机上固定有电芯入壳转盘电机，电芯入壳转盘通过皮带连接于电芯入壳转盘电机的输出端。
所述擀槽装置包括擀槽机、负极集流盘焊底机、装绝缘垫机械手，所述擀槽机固定于负极集流盘焊底机上，装绝缘垫机械手设置于负极集流盘焊底机的左下方。
所述电池焊封装置包括压盖帽机，在所述压盖帽机上固定有正极集流体焊盖帽机，激光焊接封口机及焊盖焊头配合设置于正极集流体焊盖帽机后部，所述激光焊接封口机与焊盖焊头之间固定设置第二转料机械手。
所述注液装置包括装盒机械手、十字滑台、送盒气缸、烘箱、抽湿箱、第一注液室、真空泵、真空静止室、第二注液泵、第二注液室、下料气缸，所述装盒机械手固定于焊盖接头上，并在装盒机械手一侧设置十字滑台，所述十字滑台表面与装盒机械手相对端设有电池注液盒，并在所述电池注液盒后端依次设有烘箱、抽湿箱，所述烘箱端部连接有送盒气缸，抽湿箱后端部机架上依次设有第一注液室、真空静止室、第二注液室，所述第一注液室上固定有第一注液泵，真空静止室上固定有真空泵，第二注液室上固定有第二注液泵，并在第二注液室后部固定有下料气缸。
本实用新型的优点在于：
本实用新型提供的装配线，适用于对本公司特制的端面集流体加工制造于锂电池中，这样就大大降低所生产的电池的欧姆电阻，避免了电池高倍率充放电时产生的热量和高温对电池的损害，提高了电池的可靠性和均一性，使锂动力电池的性能得到很大提高。同时本实用新型也使高功率、超高容量圆柱锂动力电池装配实现生产的自动化，极大的提高了生产效率，有利于大规模生产。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型白边端面揉平结构示意图；
图3为本实用新型的集流体自动焊示意图；
图4为本实用新型的焊盖封口结构示意图；
图5为本实用新型的注液结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型的圆柱锂电池自动装配线作进一步详细说明。
图1~5中，包括送料装置1、电芯端面揉平装置2、负极集流体焊接装置3、正极集流体焊接装置4、电芯入壳装置5、擀槽装置6、电池焊封装置7、注液装置8、电芯9、传送带10、传送带电机11、上料气缸12、超声波负极端面揉平机13、第一短路测试仪14、正极端面整形机15、入模机械手16、焊负极集流体转盘17、焊负极集流体转盘电机18、焊负极集流体夹具19、负极集流体选向料斗20、上负极集流体机械手21、第一激光焊机机座22、激光负极焊头23、第一下料机械手24、电芯换向机械手25、焊正极集流体转盘26、焊正极集流体转盘电机27、焊正极集流体夹具28、正极集流体选向料斗29、上正极集流体机械手30、第二激光焊机机座31、激光正极焊头32、第二下料机械手33、第一转料机械手34、极耳扯直平整机35、第一短路测试仪36、裹绝缘胶带机37、电芯入壳机38、电芯入壳转盘39、电芯入壳转盘电机40、装绝缘垫机械手41、负极集流盘焊底机42、擀槽机43、正极集流体焊盖帽机44、压盖帽机45、激光焊接封口机46、第二转料机械手47、焊盖焊头48、装盒机械手49、十字滑台50、送盒汽缸51、烘箱52、抽湿箱53、第一注液泵54、第一注液室55、真空泵56、真空静止室57、第二注液泵58、第二注液室59、下料汽缸60、超声波正极端面揉平机61、负极端面整形机62、端面揉平机夹具63、电池注液盒64等。
如图1~5所示，本实用新型一种圆柱锂电池自动装配线，包括送料装置1、电芯端面揉平装置2、负极集流体焊接装置3、正极集流体焊接装置4、电芯入壳装置5、擀槽装置6、电池焊封装置7及注液装置8，所述送料装置1的出料端连通电芯端面揉平装置2的进料口，电芯端面揉平装置2的入模机械手16连接于负极集流体焊接装置3上，正极集流体焊接装置4与负极集流体焊接装置3之间通过正极集流体选向料斗29及上电芯气动机械手64相连接，所述电芯入壳装置5连接于正极集流体焊接装置4上，擀槽装置6、电池焊封装置7及注液装置8顺次连接，且擀槽装置6前端部连接于电池入壳装置5的出料端。
所述送料装置1包括传送带10，所述传送带10的前端固定有带动传送带10运动的传送带电机11，传送带10的末端部固定有上料气缸12。
所述电芯端面揉平装置2包括超声波负极端面揉平机13、超声波正极端面揉平机61，并在所述超声波负极端面揉平机13、超声波正极端面揉平机61之间固定端面揉平机夹具63，对应于所述超声波负极端面揉平机13、超声波正极端面揉平机61的下部分别设有负极端面整形机62、正极端面整形机15；在所述入模机械手16与负极端面整形机62之间设有第一短路测试仪14。
所述负极集流体焊接装置3包括焊负极集流体转盘17、焊负极集流体夹具19、焊负极集流体转盘电机18、负极集流体选向料斗20、上负极集流体机械手21、第一激光焊机机座22、激光负极焊头23，所述焊负极集流体夹具19有四个，且四个焊负极集流体夹具19围成正方形，所述焊负极集流体转盘电机18设置于所述正方形内，所述焊负极集流体转盘17由焊负极集流体转盘电机18带动作旋转运动，在其中一个焊负极集流体夹具19旁边设置负极集流体选向料斗20及上负极集流体机械手21，第一激光焊机机座22设置于上负极集流体机械手21旁边，所述激光负极焊头23固定于第一激光焊机机座22上，在电芯换向机械手25上配合设置有第一下料机械手24；所述正极集流体焊接装置4结构与负极集流体焊接装置3相同，具体的正极集流体焊接装置4包括。
所述电芯入壳装置5包括电芯入壳转盘39、极耳扯直平整机35、第二短路测试仪36、裹绝缘胶带机37、电芯入壳机38、装绝缘垫机械手41、负极集流盘焊底机42，所述极耳扯直平整机35前端连接于正极集流体焊接装置4的第一转料机械手34上，极耳扯直平整机35后端连接裹绝缘胶带机37，并在所述裹绝缘胶带机37与极耳扯直平整机35之间设置第二短路测试仪36，所述裹绝缘胶带机37末端安装电芯入壳机38，电芯入壳机38上固定有电芯入壳转盘电机40，电芯入壳转盘39通过皮带连接于电芯入壳转盘电机40的输出端。
所述擀槽装置6包括擀槽机43、负极集流盘焊底机42、装绝缘垫机械手41，所述擀槽机43固定于负极集流盘焊底机42上，装绝缘垫机械手41设置于负极集流盘焊底机42的左下方。
所述电池焊封装置7包括压盖帽机45，在所述压盖帽机45上固定有正极集流体焊盖帽机44，激光焊接封口机46及焊盖焊头48配合设置于正极集流体焊盖帽机44后部，所述激光焊接封口机46与焊盖焊头48之间固定设置第二转料机械手47。
所述注液装置8包括装盒机械手49、十字滑台50、送盒气缸51、烘箱52、抽湿箱53、第一注液室55、真空泵56、真空静止室57、第二注液泵58、第二注液室59、下料气缸60，所述装盒机械手49固定于焊盖接头48上，并在装盒机械手49一侧设置十字滑台50，所述十字滑台50表面与装盒机械手49相对端设有电池注液盒64，并在所述电池注液盒64后端依次设有烘箱52、抽湿箱53，所述烘箱52端部连接有送盒气缸51，抽湿箱53后端部机架上依次设有第一注液室55、真空静止室57、第二注液室59，所述第一注液室55上固定有第一注液泵54，真空静止室57上固定有真空泵56，第二注液室59上固定有第二注液泵58，并在第二注液室59后部固定有下料气缸60。
本实用新型的工作过程如下：卷绕好的电芯9通过传送带10和传送带电机11上线后，上料气缸12将电芯9装入端面揉平机夹具63，超声波负极端面揉平机13和超声波正极端面揉平机61将正、负极端面揉平，经第一短路测试仪14测试不短路的由负极端面整形机62、正极端面整形机15将正、负极揉平端面整成与电芯直径相同且平整，入模机械手16将揉好端面的电芯装入焊负极集流体夹具19。
焊负极集流体转盘17和焊负极集流体转盘电机18将装有揉好端面的电芯9的焊负极集流体夹具19带到上负极集流体机械手21下，负极集流体选向料斗20和上负极集流体机械手21将集流体放在电芯9揉平的端面上，激光负极焊头23将集流体和电芯9焊接在一起，第一下料机械手24将电芯9从焊负极集流体夹具19里取出，由电芯换向机械手25换向后再由上电芯汽动机械手64将电芯9装入焊正极集流体夹具28内、焊正极集流体转盘26和焊正极集流体转盘电机27将其带到上正极集流体机械手30下、正极集流体选向料斗29和上正极集流体机械手30将集流体放在电芯9揉平的端面上，激光正极焊头32将集流体和电芯9焊接在一起，第二下料机械手33将焊好正、负极集流体的电芯9取出焊正极集流体夹具28 由第一转料机械手34装入极耳扯直平整机35。
极耳扯直平整机35将极耳拉直整平后，第二短路测试仪36测短路合格的由裹绝缘胶带机37将两端裹上绝缘胶带，电芯入壳转盘39和电芯入壳转盘电机40转到装绝缘垫机械手41位置下，由装绝缘垫机械手41放入绝缘垫，再由电芯入壳机38将电芯9装入电池壳，负极集流盘焊底机42将负极集流体与钢壳底部焊接，擀槽机43擀槽。
正极集流体焊盖帽机44焊上盖、压盖机45将焊好的盖压入电池壳擀好槽的电池壳内、激光焊接封口机46对盖与壳体进行焊接封口、第二转料机械手47将料送到焊帽焊头48焊帽。装盒机械手49和十字滑台50将电池装入电池注液盒64内，送盒汽缸51将电池注液盒64送入烘箱52和抽湿箱53干燥后第一注液泵54对进入第一注液室55里的电池注液盒64里的电池进行第一次注液、然后进入真空静止室57由真空泵56抽真空、在真空状态下静置数秒钟时间，接着进行第二注液室59由第二注液泵58进行第二次注液，最后由下料汽缸60将装配好的电池下线。
上述方案还可以包含以下改进，整条装配线用PLC控制，有多处短路测试，可以将装配过程产生的短路不合格品自动剔除；本实用新型解决了大容量圆柱型锂动力电池欧姆电阻高的难题，实现了高功率、大容量圆柱型锂动力电池含有端面焊的自动装配生产。
本实用新型适用于Ø34-Ø95容量15Ah-130Ah的圆柱型锂动力电池的装配生产。用本实用新型生产的锂动力电池可以用150Ah-1300Ah电流充放电。
本实用新型不仅提高了锂动力电池的生产效率，每分钟可装配2-4只，与叠片式工艺相比，提高效率十多倍；本实用新型还可以提高产品的一致性，有利于电池的组合使用。
Claims (9)
1.一种圆柱锂电池自动装配线，其特征是：包括送料装置（1），所述送料装置（1）的出料端连通一个电芯端面揉平装置（2）的进料口，电芯端面揉平装置（2）上的入模机械手（16）连接在负极集流体焊接装置（3）上，所述负极集流体焊接装置（3）与正极集流体焊接装置（4）连接，所述电芯入壳装置（5）连接于正极集流体焊接装置（4）上，所述电池入壳装置（5）的出料端与擀槽装置（6）前端部连接，擀槽装置（6）后设置有电池焊封装置（7）和注液装置（8）。
2.按照权利要求1所述的圆柱锂电池自动装配线，其特征是：所述正极集流体焊接装置（4）与负极集流体焊接装置（3）之间通过正极集流体选向料斗（29）及上电芯气动机械手（64）相连接。
3.按照权利要求1所述的圆柱锂电池自动装配线，其特征是：所述送料装置（1）包括传送带（10），所述传送带（10）的前端固定有带动传送带（10）运动的传送带电机（11），传送带（10）的末端部固定有上料气缸（12）。
4.按照权利要求1所述的圆柱锂电池自动装配线，其特征是：所述电芯端面揉平装置（2）包括超声波负极端面揉平机（13）、超声波正极端面揉平机（61），并在所述超声波负极端面揉平机（13）、超声波正极端面揉平机（61）之间固定端面揉平机夹具（63），对应于所述超声波负极端面揉平机（13）、超声波正极端面揉平机（61）的下部分别设有负极端面整形机（62）、正极端面整形机（15）；在所述入模机械手（16）与负极端面整形机（62）之间设有第一短路测试仪（14）。
5.按照权利要求1所述的圆柱锂电池自动装配线，其特征是：所述负极集流体焊接装置（3）包括焊负极集流体转盘（17）、焊负极集流体夹具（19）、焊负极集流体转盘电机（18）、负极集流体选向料斗（20）、上负极集流体机械手（21）、第一激光焊机机座（22）、激光负极焊头（23），所述焊负极集流体夹具（19）有四个，且四个焊负极集流体夹具（19）围成正方形，所述焊负极集流体转盘电机（18）设置于所述正方形内，所述焊负极集流体转盘（17）由焊负极集流体转盘电机（18）带动作旋转运动，在其中一个焊负极集流体夹具（19）旁边设置负极集流体选向料斗（20）及上负极集流体机械手（21），第一激光焊机机座（22）设置于上负极集流体机械手（21）旁边，所述激光负极焊头（23）固定于第一激光焊机机座（22）上，在电芯换向机械手（25）上配合设置有第一下料机械手（24）；所述正极集流体焊接装置（4）结构与负极集流体焊接装置（3）相同。
6.按照权利要求1所述的圆柱锂电池自动装配线，其特征是：所述电芯入壳装置（5）包括电芯入壳转盘（39）、极耳扯直平整机（35）、第二短路测试仪（36）、裹绝缘胶带机（37）、电芯入壳机（38）、装绝缘垫机械手（41）、负极集流盘焊底机（42），所述极耳扯直平整机（35）前端连接于正极集流体焊接装置（4）的第一转料机械手（34）上，极耳扯直平整机（35）后端连接裹绝缘胶带机（37），并在所述裹绝缘胶带机（37）与极耳扯直平整机（35）之间设置第二短路测试仪（36），所述裹绝缘胶带机（37）末端安装电芯入壳机（38），电芯入壳机（38）上固定有电芯入壳转盘电机（40），电芯入壳转盘（39）通过皮带连接于电芯入壳转盘电机（40）的输出端。
7.按照权利要求1所述的圆柱锂电池自动装配线，其特征是：所述擀槽装置（6）包括擀槽机（43）、负极集流盘焊底机（42）、装绝缘垫机械手（41），所述擀槽机（43）固定于负极集流盘焊底机（42）上，装绝缘垫机械手（41）设置于负极集流盘焊底机（42）的左下方。
8.按照权利要求1所述的圆柱锂电池自动装配线，其特征是：所述电池焊封装置（7）包括压盖帽机（45），在所述压盖帽机（45）上固定有正极集流体焊盖帽机（44），激光焊接封口机（46）及焊盖焊头（48）配合设置于正极集流体焊盖帽机（44）后部，所述激光焊接封口机（46）与焊盖焊头（48）之间固定设置第二转料机械手（47）。
9.按照权利要求8所述的圆柱锂电池自动装配线，其特征是：所述注液装置（8）包括装盒机械手（49）、十字滑台（50）、送盒气缸（51）、烘箱（52）、抽湿箱（53）、第一注液室（55）、真空泵（56）、真空静止室（57）、第二注液泵（58）、第二注液室（59）、下料气缸（60），所述装盒机械手（49）固定于焊盖接头（48）上，并在装盒机械手（49）一侧设置十字滑台（50），所述十字滑台（50）表面与装盒机械手（49）相对端设有电池注液盒（64），并在所述电池注液盒（64）后端依次设有烘箱（52）、抽湿箱（53），所述烘箱（52）端部连接有送盒气缸（51），抽湿箱（53）后端部机架上依次设有第一注液室（55）、真空静止室（57）、第二注液室（59），所述第一注液室（55）上固定有第一注液泵（54），真空静止室（57）上固定有真空泵（56），第二注液室（59）上固定有第二注液泵（58），并在第二注液室（59）后部固定有下料气缸（60）。
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