CN205790204U - 一种锂离子电池整形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池制造设备技术领域，尤其涉及一种锂离子电池整形装置，包括机械增益机构、下压机构、固定支架、支撑平台和滑移机构，所述机械增益机构包括驱动气缸及连接于所述驱动气缸输出端的驱动组件，所述固定支架包括平行设置的上板和下板，所述驱动气缸安装于所述上板，所述驱动组件穿过所述上板与所述下压机构活动连接，所述滑移机构安装于所述下板，所述滑移机构控制所述支撑平台的上升或下降。与现有技术相比，本实用新型结构简单、占用空间小、设备成本低、操作简单和检修方便，且能够使得裸电芯在受压整形过程中维持恒定压力，以达到电芯厚度一致；同时使电芯弹性减小，降低装芯短路率并保证成品电芯厚度的一致性。

Description

一种锂离子电池整形装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池制造设备技术领域，尤其涉及一种锂离子电池整形装置。

背景技术

锂离子电池由于具有高能量密度、体积小、使用寿命长，自放电小等优点已经被广泛应用到国防、工业、民用领域的诸多移动设备上。在锂离子电池生产过程中, 卷绕是电芯制造过程中非常重要的工序，目前基本是采用卷绕机完成，在卷绕机的卷绕过程中，必须对极片和隔膜施加较大的拉力，以确保正极片、隔膜、负极片之间的整齐程度，然而卷绕过程中的拉力会使正极片、负极片、隔膜在走带方向均被拉长，卷绕后，正极片、负极片在走带方向的收缩量很小，而隔膜在走带方向的收缩量很大，会使得隔膜严重挤压极片，从而导致绕卷后的电芯发生变形，变形后的电芯不仅平整度差，而且还存在容量低、循环性能差及自放电快等质量问题，尤其是机卷厚电芯，卷绕后的变形问题尤为突出。为改善锂离子电池的平整问题，现有技术一般做法是采用锂离子电池整形装置，将卷绕好的电芯放在热压整形装置的模板上，通过增压缸加力、模板加温等步骤使电芯定型，从而制造出满足工艺厚度要求的裸电芯。

但是由于现有热压整形装置普遍采用的是气液增压缸的结构形式，所以存在占地空间大、设备成本较高、操作繁琐、后期维修不方便等缺陷，同时在整形过程还会出现因受力不均匀，导致电池整形后大小不一致的问题。

有鉴于此，确有必要提供一种结构简单、占用空间小、设备成本低、操作简单和检修方便的锂离子电池整形装置，且能够使得裸电芯在受压整形过程中维持恒定压力，以达到电芯厚度一致。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种结构简单、占用空间小、设备成本低、操作简单和检修方便的锂离子电池整形装置，且能够使得裸电芯在受压整形过程中维持恒定压力，以达到电芯厚度一致；同时使电芯弹性减小，降低装芯短路率并保证成品电芯厚度的一致性。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下解决方案：

一种锂离子电池整形装置，包括机械增益机构、下压机构、固定支架、支撑平台和滑移机构，所述机械增益机构包括驱动气缸及连接于所述驱动气缸输出端的驱动组件，所述固定支架包括平行设置的上板和下板，所述驱动气缸安装于所述上板，所述驱动组件穿过所述上板与所述下压机构活动连接，所述滑移机构安装于所述下板，所述滑移机构控制所述支撑平台的上升或下降。

其中，机械增益机构的作用是在裸电芯的受压过程中提供驱动压力，且驱动气缸上设置有电气比例阀，能够准确控制机械增益机构的输出压力，使得裸电芯受压过程的压力可控。下压机构的作用是为裸电芯的受压过程提供受压平台，并保证裸电芯能够获得均匀的压力；固定支架一方面是作为该整形装置的固定框架，另一方面是承受驱动组件带来的反作用力；支撑平台的作用是承受机械增益机构产生的压力；滑移机构的作用是驱动支撑平台的上升或下降。

本实用新型的工作原理如下：当裸电芯流转到支撑平台后，由滑移机构驱动支撑平台上升，此时裸电芯随着支撑平台被举升到一定高度；接着机械增益机构的驱动气缸带动驱动组件产生增大的压力并通过下压机构作用在裸电芯上，在满足工艺要求后，驱动气缸缩回到原位，最后由滑移机构控制支撑平台下降并恢复到原位，即完成裸电芯的受压整形过程。需要说明的是，与传统整形装置采用气液增压缸的增压方式不同，本实用新型采用机械连杆增益机构进行增压，并利用连杆机构死点原理，能够使得输出压力达到数十倍的输入压力，并能够保持恒定的输出压力。而连杆机构死点原理是指机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点，死点位置连杆受力可以接近无穷大。

作为本实用新型锂离子电池整形装置的进一步改进，所述驱动组件包括Y形连接头、驱动连杆、支撑连杆和连杆支撑座，所述Y形连接头连接于所述驱动气缸的输出端，所述驱动连杆的一端与所述Y形连接头枢接，所述驱动连杆的另一端与所述支撑连杆枢接，所述连杆支撑座设置于所述上板，所述驱动连杆的中部转动连接于所述连杆支撑座上。其中，驱动组件均由不锈钢或者硬质合金材质制成，保证有可靠的强度。Y形连接头的作用是连接驱动气缸，并带动驱动连杆旋转。驱动连杆的作用是驱动支撑连杆旋转，为裸电芯的受压过程提供驱动压力。支撑连杆的作用是连接下压机构并驱动下压机构下行，为裸电芯的受压过程提供驱动压力。连杆支撑座起定位作用，并在驱动连杆的旋转过程中提供可靠支撑。

作为本实用新型锂离子电池整形装置的进一步改进，所述连杆支撑座包括两个座体及连接于两个所述座体的连接杆，所述连接杆与所述驱动连杆的中部转动连接。将连杆支撑座设置为龙门架结构，能够使得结构更加稳定并确保受压过程不变形。

作为本实用新型锂离子电池整形装置的进一步改进，所述固定支架还包括垂直设置于所述上板和所述下板之间的固定轴，所述下压机构、所述支撑平台和所述滑移机构依次设置在所述上板和所述下板之间，所述下板上设置有支撑轴，所述滑移机构通过所述支撑轴安装于所述下板上，所述上板的中央设置有通孔，所述通孔的周围设置有第一导向轴承。其中，固定轴由GCr15或其它硬质合金制成，其作用是连接上板和下板，形成稳定结构。上板和下板均由不锈钢材质或其它硬质合金制成，上板的作用是为第一导向轴承和连杆支撑座提供固定平台，同时还可以承受连杆支撑座的反作用力；下板的作用是为固定支架提供支撑。支撑轴由GCr15或其它硬质合金制成，其作用是固定和支撑滑移机构。

第一导向轴承的作用是在下压机构上升或下降时起到导向作用。

作为本实用新型锂离子电池整形装置的进一步改进，所述下压机构包括下压平台、连杆支座和第一导向轴，所述连杆支座和所述第一导向轴均固定安装于所述下压平台上，所述支撑连杆穿过所述通孔与所述连杆支座活动连接，所述第一导向轴与所述第一导向轴承滑动连接。其中，下压平台由不锈钢材质或其它硬质合金制成，其为裸电芯的受压提供均匀的面压力。第一导向轴由GCr15或其它硬质合金制成，其通过与第一导向轴承滑动配合，为下压机构的上升或下降提供导向功能。连杆支座由不锈钢材质或其它硬质合金制成，作为驱动下压机构上升或下降的连接零件。

作为本实用新型锂离子电池整形装置的进一步改进，所述滑移机构包括固定板、滑移导轨、气缸固定座、滑移气缸和滑移块，所述滑移导轨和所述气缸固定座均设置于所述固定板，所述滑移块滑动设置于所述滑移导轨上，所述滑移气缸安装于所述气缸固定座上，所述滑移块连接于所述滑移气缸的输出端。

其中，所述滑移机构还包括第二导向轴承、浮动接头和连接座，所述第二导向轴承固定设置于所述固定板，所述浮动接头连接于所述滑移气缸的输出端，所述连接座连接于所述滑移块的端部，所述连接座与所述浮动接头连接。

其中，固定板、滑移导轨、滑移块、浮动接头、连接座和气缸固定座均由不锈钢材质或其它硬质合金制成。固定板的作用是用于固定滑移导轨、气缸固定座和第二导向轴承。气缸固定座的作用是连接滑移气缸和固定板。滑移气缸的作用是驱动滑移块左右移动。滑移导轨的作用是为滑移块的左右移动提供导向。滑移块的作用是驱动支撑平台的上升或下降。第二导向轴承的作用是为支撑平台的上升或下降提供导向。浮动接头的作用是连接滑移气缸，并驱动滑移块左右移动。连接座的作用是连接浮动接头和滑移块。

作为本实用新型锂离子电池整形装置的进一步改进，所述滑移块包括滑移块本体、以及设置在所述滑移块本体顶部的第一滑移平台和第二滑移平台，所述第一滑移平台与所述第二滑移平台通过斜坡面连接，且所述第一滑移平台设置有第一V形卡槽，所述第二滑移平台设置有第二V形卡槽。其中，第一滑移平台要低于第二滑移平台，且两个滑移平台面的高度差决定支撑平台上升或下降高度。当需要支撑平台上升时，滑移气缸驱动滑移块向左移动，此时滚动座由第一滑移平台沿着斜坡面滚动到第二滑移平台，并通过第二V形卡槽进行固定和卡位；当需要支撑平台下降时，滑移气缸驱动滑移块向右移动，此时滚动座由第二滑移平台沿着斜坡面滚动到第一滑移平台，并通过第一V形卡槽进行固定和卡位。

作为本实用新型锂离子电池整形装置的进一步改进，所述斜坡面与水平面的夹角α设置为20~80°。将坡度设置在该范围，有利于滚轮座顺利地在第一滑移平台和第二滑移平台之间滚动，从而控制支撑平台的上升或下降。

作为本实用新型锂离子电池整形装置的进一步改进，所述支撑平台包括支撑板、第二导向轴、压力传感器和滚轮座，所述支撑板上设置有电池容置区，所述第二导向轴、所述压力传感器和所述滚轮座均安装于所述支撑板的底部，所述第二导向轴与所述第二导向轴承滑动连接。其中，支撑板、滚轮座和压力传感器均由不锈钢材质或其它硬质合金制成。支撑板的作用是承载裸电芯并且承受机械增益机构产生的压力。滚轮座的作用是通过与滑移块配合来控制支撑平台的上升或下降。压力传感器通过传感器固定座固定安装在支撑板的底部，其作用是在线显示和监控裸电芯受压过程中的压力值。第二导向轴由GCr15或其它硬质合金制成，其通过与第二导向轴承滑动配合，为支撑平台的上升或下降提供导向功能。

本实用新型的有益效果在于： 本实用新型一种锂离子电池整形装置，包括机械增益机构、下压机构、固定支架、支撑平台和滑移机构，所述机械增益机构包括驱动气缸及连接于所述驱动气缸输出端的驱动组件，所述固定支架包括平行设置的上板和下板，所述驱动气缸安装于所述上板，所述驱动组件穿过所述上板与所述下压机构活动连接，所述滑移机构安装于所述下板，所述滑移机构控制所述支撑平台的上升或下降。本实用新型结构设计紧凑、占用空间小、设备成本低、操作简单和检修方便，且通过机械增益机构和支撑平台的联合作用使得裸电芯在受压整形过程中维持恒定压力，达到电芯厚度一致；同时使电芯弹性减小，降低装芯短路率并保证成品电芯厚度的一致性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中机械增益机构的结构示意图。

图3为本实用新型中下压机构的结构示意图。

图4为本实用新型中固定支架的结构示意图。

图5为本实用新型中支撑平台的结构示意图。

图6为本实用新型中滑移机构的结构示意图。

图中：1-机械增益机构；11-驱动气缸；12-驱动组件；121-Y形连接头；122-驱动连杆；123-支撑连杆；124-连杆支撑座；1241-连接杆；1242-座体；2-下压机构；21-下压平台；22-连杆支座；23-第一导向轴；3-固定支架；31-上板；32-下板；33-固定轴；34-支撑轴；35-通孔；36-第一导向轴承；4-支撑平台；41-支撑板；411-电池容置区；42-第二导向轴；43-压力传感器；44-传感器固定座；45-滚轮座；5-滑移机构；51-固定板；52-滑移导轨；53-滑移块；531-滑移块本体；532-第一滑移平台；533-第二滑移平台；534-第一V形卡槽；535-斜坡面；536-第二V形卡槽；54-滑移气缸；55-气缸固定座；56-连接座；57-浮动接头；58-第二导向轴承。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型及其有益效果作进一步详细说明，但是，本实用新型的具体实施方式并不局限于此。

如图1~6所示，一种锂离子电池整形装置，包括机械增益机构1、下压机构2、固定支架3、支撑平台4和滑移机构5，机械增益机构1包括驱动气缸11及连接于驱动气缸11输出端的驱动组件12，固定支架3包括平行设置的上板31和下板32，驱动气缸11安装于上板31，驱动组件12穿过上板31与下压机构2活动连接，滑移机构5安装于下板32，滑移机构5控制支撑平台4的上升或下降。

其中，驱动组件12包括Y形连接头121、驱动连杆122、支撑连杆123和连杆支撑座124，Y形连接头121连接于驱动气缸11的输出端，驱动连杆122的一端与Y形连接头121枢接，驱动连杆122的另一端与支撑连杆123枢接，连杆支撑座124设置于上板31，连杆支撑座124包括两个座体1242及连接于两个座体1242的连接杆1241，连接杆1241与驱动连杆122的中部转动连接。其中，连接杆1241与驱动连杆122的连接位置至关重要，其不仅决定机械增益机构1增加力的大小，也间接决定驱动气缸11驱动力的大小；而将连杆支撑座124设置为龙门架结构，能够使得结构更加稳定并确保受压过程不变形。驱动组件12均由不锈钢或者硬质合金材质制成，保证有可靠的强度。Y形连接头121的作用是连接驱动气缸11，并带动驱动连杆122旋转。驱动连杆122的作用是驱动支撑连杆123旋转，为裸电芯的受压过程提供驱动压力。支撑连杆123的作用是连接下压机构2并驱动下压机构2下行，为裸电芯的受压过程提供驱动压力。连杆支撑座124起定位作用，并在驱动连杆122的旋转过程中提供可靠支撑。

其中，固定支架3还包括垂直设置于上板31和下板32之间的固定轴33，下压机构2、支撑平台4和滑移机构5依次设置在上板31和下板32之间，下板32上设置有支撑轴34，滑移机构5通过支撑轴34安装于下板32上，上板31的中央设置有通孔35，通孔35的周围设置有第一导向轴承36。其中，固定轴33由GCr15或其它硬质合金制成，其作用是连接上板31和下板32，形成稳定结构。上板31和下板32均由不锈钢材质或其它硬质合金制成，上板31的作用是为第一导向轴承36和连杆支撑座124提供固定平台，同时还可以承受连杆支撑座124的反作用力；下板32的作用是为固定支架3提供支撑。支撑轴34由GCr15或其它硬质合金制成，其作用是固定和支撑滑移机构5。第一导向轴承36的作用是在下压机构2上升或下降时起到导向作用。

下压机构2包括下压平台21、连杆支座22和第一导向轴23，连杆支座22和第一导向轴23均固定安装于下压平台21上，支撑连杆123穿过通孔35与连杆支座22活动连接，第一导向轴23与第一导向轴承36滑动连接。其中，下压平台21由不锈钢材质或其它硬质合金制成，其为裸电芯的受压提供均匀的面压力。第一导向轴23由GCr15或其它硬质合金制成，其通过与第一导向轴承36滑动配合，为下压机构2的上升或下降提供导向功能。连杆支座22由不锈钢材质或其它硬质合金制成，作为驱动下压机构2上升或下降的连接零件。

滑移机构5包括固定板51、滑移导轨52、气缸固定座55、滑移气缸54、滑移块53、第二导向轴承58、浮动接头57和连接座56，滑移导轨52、气缸固定座55和第二导向轴承58均设置于固定板51，滑移块53滑动设置于滑移导轨52上，滑移气缸54安装于气缸固定座55上；滑移块53通过浮动接头57和连接座56连接于滑移气缸54的输出端，其中，连接座56连接于滑移块53的端部，连接座56与浮动接头57连接。

其中，固定板51、滑移导轨52、滑移块53、浮动接头57、连接座56和气缸固定座55均由不锈钢材质或其它硬质合金制成。固定板51的作用是用于固定滑移导轨52、气缸固定座55和第二导向轴承58。气缸固定座55的作用是连接滑移气缸54和固定板51。滑移气缸54的作用是驱动滑移块53左右移动。滑移导轨52的作用是为滑移块53的左右移动提供导向。滑移块53的作用是驱动支撑平台4的上升或下降。第二导向轴承58的作用是为支撑平台4的上升或下降提供导向。浮动接头57的作用是连接滑移气缸54，并驱动滑移块53左右移动。连接座56的作用是连接浮动接头57和滑移块53。

其中，滑移块53包括滑移块本体531、以及设置在滑移块本体531顶部的第一滑移平台532和第二滑移平台533，第一滑移平台532与第二滑移平台533通过斜坡面535连接，且第一滑移平台532设置有第一V形卡槽534，第二滑移平台533设置有第二V形卡槽536。其中，第一滑移平台532要低于第二滑移平台533，且两个滑移平台面的高度差决定支撑平台4上升或下降高度。当需要支撑平台4上升时，滑移气缸54驱动滑移块53向左移动，此时滚动座由第一滑移平台532沿着斜坡面535滚动到第二滑移平台533，并通过第二V形卡槽536进行固定和卡位；当需要支撑平台4下降时，滑移气缸54驱动滑移块53向右移动，此时滚动座由第二滑移平台533沿着斜坡面535滚动到第一滑移平台532，并通过第一V形卡槽534进行固定和卡位。

其中，将斜坡面535与水平面的夹角α设置为20~80°，具体的角度可以根据实际需求进行调整。将坡度设置在该范围，有利于滚轮座45顺利地在第一滑移平台532和第二滑移平台533之间滚动，从而控制支撑平台4的上升或下降。

其中，支撑平台4包括支撑板41、第二导向轴42、压力传感器43和滚轮座45，支撑板41上设置有电池容置区411，第二导向轴42、压力传感器43和滚轮座45均安装于支撑板41的底部，第二导向轴42与第二导向轴承58滑动连接。其中，支撑板41、滚轮座45和压力传感器43均由不锈钢材质或其它硬质合金制成。支撑板41的作用是承载裸电芯并且承受机械增益机构1产生的压力。滚轮座45的作用是通过与滑移块53配合来控制支撑平台4的上升或下降。压力传感器43通过传感器固定座44固定安装在支撑板41的底部，其作用是在线显示和监控裸电芯受压过程中的压力值。第二导向轴42由GCr15或其它硬质合金制成，其通过与第二导向轴承58滑动配合，为支撑平台4的上升或下降提供导向功能。

本实用新型的工作原理如下：当裸电芯流转到支撑平台4后，由滑移机构5驱动支撑平台4上升，此时裸电芯随着支撑平台4被举升到一定高度；接着机械增益机构1的驱动气缸11带动驱动组件12产生增大的压力并通过下压机构2作用在裸电芯上，在满足工艺要求后，驱动气缸11缩回到原位，最后由滑移机构5控制支撑平台4下降并恢复到原位，即完成裸电芯的受压整形过程。

需要说明的是，与传统整形装置采用气液增压缸的增压方式不同，本实用新型采用机械连杆增益机构进行增压，并利用连杆机构死点原理，即，机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点，死点位置连杆受力可以接近无穷大。能够使得输出压力达到数十倍的输入压力，并能够保持恒定的输出压力。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂离子电池整形装置，其特征在于：包括机械增益机构（1）、下压机构（2）、固定支架（3）、支撑平台（4）和滑移机构（5），所述机械增益机构（1）包括驱动气缸（11）及连接于所述驱动气缸（11）输出端的驱动组件（12），所述固定支架（3）包括平行设置的上板（31）和下板（32），所述驱动气缸（11）安装于所述上板（31），所述驱动组件（12）穿过所述上板（31）与所述下压机构（2）活动连接，所述滑移机构（5）安装于所述下板（32），所述滑移机构（5）控制所述支撑平台（4）的上升或下降。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述驱动组件（12）包括Y形连接头（121）、驱动连杆（122）、支撑连杆（123）和连杆支撑座（124），所述Y形连接头（121）连接于所述驱动气缸（11）的输出端，所述驱动连杆（122）的一端与所述Y形连接头（121）枢接，所述驱动连杆（122）的另一端与所述支撑连杆（123）枢接，所述连杆支撑座（124）设置于所述上板，所述驱动连杆（122）的中部转动连接于所述连杆支撑座（124）上。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述连杆支撑座（124）包括两个座体（1242）及连接于两个所述座体（1242）的连接杆（1241），所述连接杆（1241）与所述驱动连杆（122）的中部转动连接。

4.根据权利要求2所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述固定支架（3）还包括垂直设置于所述上板（31）和所述下板（32）之间的固定轴（33），所述下压机构（2）、所述支撑平台（4）和所述滑移机构（5）依次设置在所述上板（31）和所述下板（32）之间，所述下板（32）上设置有支撑轴（34），所述滑移机构（5）通过所述支撑轴（34）安装于所述下板（32）上，所述上板（31）的中央设置有通孔（35），所述通孔（35）的周围设置有第一导向轴承（36）。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述下压机构（2）包括下压平台（21）、连杆支座（22）和第一导向轴（23），所述连杆支座（22）和所述第一导向轴（23）均固定安装于所述下压平台（21）上，所述支撑连杆（123）穿过所述通孔（35）与所述连杆支座（22）活动连接，所述第一导向轴（23）与所述第一导向轴承（36）滑动连接。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述滑移机构（5）包括固定板（51）、滑移导轨（52）、气缸固定座（55）、滑移气缸（54）和滑移块（53），所述滑移导轨（52）和所述气缸固定座（55）均设置于所述固定板（51），所述滑移块（53）滑动设置于所述滑移导轨（52）上，所述滑移气缸（54）安装于所述气缸固定座（55）上，所述滑移块（53）连接于所述滑移气缸（54）的输出端。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述滑移机构（5）还包括第二导向轴承（58）、浮动接头（57）和连接座（56），所述第二导向轴承（58）固定设置于所述固定板（51），所述浮动接头（57）连接于所述滑移气缸（54）的输出端，所述连接座（56）连接于所述滑移块（53）的端部，所述连接座（56）与所述浮动接头（57）连接。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述滑移块（53）包括滑移块本体（531）、以及设置在所述滑移块本体（531）顶部的第一滑移平台（532）和第二滑移平台（533），所述第一滑移平台（532）与所述第二滑移平台（533）通过斜坡面（535）连接，且所述第一滑移平台（532）设置有第一V形卡槽（534），所述第二滑移平台（533）设置有第二V形卡槽（536）。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述斜坡面（535）与水平面的夹角α设置为20~80°。

10.根据权利要求7所述的锂离子电池整形装置，其特征在于：所述支撑平台（4）包括支撑板（41）、第二导向轴（42）、压力传感器（43）和滚轮座（45），所述支撑板（41）上设置有电池容置区（411），所述第二导向轴（42）、所述

压力传感器（43）和所述滚轮座（45）均安装于所述支撑板（41）的底部，所述第二导向轴（42）与所述第二导向轴承（58）滑动连接。