CN208904164U - 一种软包锂离子电池压力化成夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种软包锂离子电池压力化成夹具，其包括对置的固定底座和带有螺母的固定顶板，二者之间连接有至少两个导柱；一块加压板和若干块隔板滑动穿设在各个导柱上；加压板位于固定顶板和隔板之间；居于固定底座最远端的第一块隔板和加压板之间的各个导柱的柱身外均套设有弹性件，而且加压板和该第一块隔板之间设置有用于测量弹性件压缩量的测量工具；带有把手的丝杆从固定顶板的螺母处拧入后，能够向加压板施加压力。上述夹具利用弹性件的弹力系数和压缩距离，通过胡克定律计算来控制施加给电池的压力，压力精度高，成本低，操作简单，能够通过精确控制压力参数来获得不同工艺操作条件，更加适合软包锂离子电池小批量实验。

Description

一种软包锂离子电池压力化成夹具

技术领域

本实用新型涉及一种电池制造过程中所采用的夹具，具体涉及一种软包锂离子电池压力化成夹具。

背景技术

目前锂离子电池的负极材料多采用硅碳负极，在化成过程中容易产气发生体积膨胀。尤其是当产气较多时，气体进入极片与隔膜之间，导致极片与隔膜的接触性下降，电池内阻增大。在软包锂离子电池化成过程中对电池进行加压，可抑制气体进入极片间或是极片与隔膜间，从而迫使其进入到气袋之中，增加极片与隔膜之间的贴合性，在一定程度上降低电池的内阻。另外，通过施加一定的压力，负极的膨胀能够在一定程度上受到抑制。

目前软包锂离子电池化成过程使用的夹具多为大型自动设备，适用于大批量的制造过程，且成本较高，若要在循环测试时施加压力，大型设备则更加不适用。部分适用于实验生产的夹具只能够给电池加压，并不能控制压力大小，也无法明确具体的压力值。

申请号为201510172072.9的中国发明专利，其公开了一种动力电池化成夹具，虽然可用来进行小批次实验电池的生产且操作较为简便，但是加压方式为螺杆推动加压板，再由加压板给电池施压，而并没有任何可以控制压力的装置。

申请号201810022940.9的中国发明专利，公开了一种简易软包电池热压化成夹具，其特点是能够使压力均匀分布，并对电池进行加热。但是不能明确具体的压力值，无法考查压力对电池的影响，另外，一次性适用的电池数量较少，生产效率较低。

鉴于现有技术存在上述缺陷，因此，需要设计一款能够控制压力值的夹具，操作简便并且能保证生产数量，来辅助小批次实验电池的化成或是循环性能测试。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够辅助小批次实验电池的化成或是循环性能测试，操作简便并能保证生产数量，还能够控制压力值的软包锂离子电池压力化成夹具。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种软包锂离子电池压力化成夹具，其包括：

正相对设置的固定底座和带有螺母的固定顶板；

至少两个导柱，它们以相互平行的方式设置在所述固定底座和固定顶板之间；

一块加压板和若干块隔板，它们以可沿各个导柱轴向移动的方式穿设在各个导柱上并位于所述固定底座和固定顶板之间；所述加压板位于固定顶板和隔板之间；居于所述固定底座最远端的第一块隔板和所述加压板之间的各个导柱的柱身外均套设有弹性件，而且所述加压板和该第一块隔板之间设置有用于测量所述弹性件压缩量的测量工具；

带有把手的丝杆，其从所述固定顶板的螺母处拧入后，能够向所述加压板施加压力。

作为优选，所述导柱为四个，这个四个导柱呈矩形排布。

作为优选，所述弹性件为螺旋弹簧。

作为优选，所述螺旋弹簧的弹力系数范围为10～500N/mm。

作为优选，所述测量工具为直尺。

作为优选，所述直尺与所述弹性件一一对应。

作为优选，所述固定底座呈板状，其厚度在10mm～20mm之间。

作为优选，所述加压板的厚度在10mm～20mm之间。

作为优选，所述隔板的厚度在5mm～15mm之间。

本实用新型所提供的种软包锂离子电池压力化成夹具，利用弹性件的弹力系数和压缩距离，通过胡克定律计算来控制施加给电池的压力，压力精度高，成本低，操作简单，能够通过精确控制压力参数来获得不同工艺操作条件，更加适合软包锂离子电池小批量实验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的软包锂离子电池压力化成夹具的立体示意图。

附图标记说明：

1、固定底座；2、隔板；3、导柱；4、螺旋弹簧；5、直尺；6、加压板；7、固定顶板；8、丝杆。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

如图1所示，一种软包锂离子电池压力化成夹具，其包括：

正相对设置的固定底座1和带有螺母的固定顶板7；

至少两个导柱3，它们以相互平行的方式设置在所述固定底座1和固定顶板7之间；

一块加压板6和若干块隔板2，它们以可沿各个导柱3轴向移动的方式穿设在各个导柱3上并位于所述固定底座1和固定顶板7之间；所述加压板6位于固定顶板7和隔板2之间；居于所述固定底座1最远端的第一块隔板2和所述加压板6之间的各个导柱3的柱身外均套设有弹性件，而且加压板6和该第一块隔板2之间设置有用于测量所述弹性件压缩量的测量工具；

带有把手的丝杆8，其从所述固定顶板7的螺母处拧入后，能够向所述加压板6施加压力。

具体的，所述固定底座1呈板状，其厚度在10mm～20mm之间。如图1所示，该固定底座1呈矩形板状，其四角处分别固定有四个导柱3，这四个导柱3均与固定底座1垂直设置且四个导柱3相互平行。如图1所示，这个导柱3呈矩形排布。

若干块隔板2以可沿各个导柱3轴向移动的方式穿设在各个导柱3上。每块隔板2的尺寸和形状相同，均为矩形板。隔板2的厚度在5mm～15mm之间。每块隔板2的四角处从四个导柱3穿过。相邻的隔板2之间用于放置软包锂离子电池。

一块加压板6以可沿各个导柱3轴向移动的方式穿设在各个导柱3上。居于固定底座1最远端的第一块隔板2和该加压板6之间间隔一定距离。加压板6为矩形板，其厚度在10mm～20mm之间。该加压板6的四角处从四个导柱3穿过。

如图1所示，居于固定底座1最远端的第一块隔板2和加压板6之间的各个导柱3的柱身外均套设有螺旋弹簧4，螺旋弹簧4的弹力系数范围优选为10～500N/mm。加压板6和第一块隔板2之间设置有用于测量所述螺旋弹簧4压缩量的直尺5。螺旋弹簧4的一端可抵靠在加压板6的端面面上，另一端抵靠在第一块隔板2的端面上。直尺5一端的零刻线与第一块隔板2的端面对齐，该直尺5的另一端与加压板6固定，并且直尺5与加压板6和第一块隔板2垂直设置。

加压板6和第一块隔板2之间可以设置有1～4把直尺5。当选择4把直尺5时，直尺5与螺旋弹簧4一一对应，每一把直尺5靠近一螺旋弹簧4设置。

在本实施例中，如图1所示，直尺5的数量为两把。一把直尺5对应同一列的螺旋弹簧4，两把直尺5相互平行。

如图1所示，四个导柱3上靠近所述加压板6的端部固装有带有螺母的固定顶板7。其中，固定顶板7上的螺母位于固定顶板7的中间位置。带有把手的丝杆8从所述固定顶板7的螺母中拧进后，非把手端与所述加压板6相连。

装配时，将四个导柱3分别垂直安装在固定底座1的四角处，各个导柱3的端部通过焊接或螺纹连接的方式与固定底座1相连；接着将各个隔板2依次穿到四个导柱3上，完成后，每个导柱3从各个隔板2的交角处穿过；然后，从各个导柱3上远离固定底座1的端部插入螺旋弹簧4，四个导柱3均插上螺旋弹簧4，每个螺旋弹簧4的一端抵靠在居于固定底座1最远端的第一块隔板2的端面上。再接着，将加压板6穿到四个导柱3上，完成后，每个导柱3从加压板6的交角处穿过，每个螺旋弹簧4的另一端抵靠在加压板6的端面上；再然后，将直尺5的端部与加压板6固定，直尺5一端的零刻线与第一块隔板2的端面对齐，并且使得直尺5与加压板6和第一块隔板2垂直设置，如图1所示，直尺5的数量为两把，一把直尺5对应同一列的螺旋弹簧4，两把直尺5相互平行。接着，将固定顶板7固装(通过焊接或螺纹连接的方式)在四个导柱3上靠近所述加压板6的端部；最后，将带有把手的丝杆8从所述固定顶板7的螺母中拧进后，非把手端抵靠在所述加压板6上，通过抵靠的方式与该加压板6相连(或者加压板6上也设置一螺母，非把手端与该螺母螺纹连接)。当旋转丝杆8时，加压板6下压，螺旋弹簧4和直尺5随之下压，螺旋弹簧4的压缩长度可直接在直尺5上读出。

固定底座1、隔板2、加压板6、固定顶板7均为金属板，它们的长度和宽度尺寸可根据软包锂离子电池的尺寸进行定制，在长度宽度方向兼容不同尺寸的软包锂离子电池。而导柱3则优选为金属导柱。

电池进行测试时，保持夹具的隔板2与地面垂直，消除电池重力对于电池所受压力的影响，并且在化成时，保持气袋向上，确保电解液回流到电芯中。

充放电通道共同配合，对电池进行充电。

这一夹具可以放置在各种环境下，进行不同温度的测试。一种具体测试例子如下：

软包锂离子电池的受力面积为140*190mm²，实验所需的压强为0.1MPa，计算可得需要施加的压力为2660N。该软包锂离子电池压力化成夹具安装的螺旋弹簧4的弹力系数为19.6N/mm。计算可得，螺旋弹簧4的压缩距离为3.4cm。

化成前，将电芯依次装入隔板2之间，将极耳部位从边缘露出，确保电池对齐并处于隔板2的中心位置且被隔板2全部覆盖。通过把手旋转丝杆8向加圧板6施加压力，将螺旋弹簧4压缩3.4cm。

将夹具侧放，确保隔板2与地面垂直，电池气袋向上，将充放电通道接到电池极耳上，对电池进行正常的充放电。

另一种具体测试的例子如下：

受力面积为280cm²的软包锂离子电池进行45℃循环测试，测试过程中，保持电池受到0.05MPa的压力。通过计算可知，需施加1400N的压力。夹具安装的螺旋弹簧4的弹力系数为9.8N/mm，4只螺旋弹簧4的形变应为3.6cm。

将电池放置于隔板2间，将极耳边缘露出，确保电池处于隔板2中心位置并且被隔板2全部覆盖。通过把手旋转丝杆8向加压板6施加压力，将螺旋弹簧4压缩3.6cm。

将夹具转移到45℃环境箱中，确保隔板2与水平面垂直，将充放电通道接到极耳上，设置好环境箱，启动循环测试程序。

本实施例所提供的种软包锂离子电池压力化成夹具，利用弹性件的弹力系数和压缩距离，通过胡克定律计算来控制施加给电池的压力，压力精度高，成本低，操作简单，能够通过精确控制压力参数来获得不同工艺操作条件，更加适合软包锂离子电池小批量实验。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，包括：

正相对设置的固定底座和带有螺母的固定顶板；

至少两个导柱，它们以相互平行的方式设置在所述固定底座和固定顶板之间；

一块加压板和若干块隔板，它们以可沿各个导柱轴向移动的方式穿设在各个导柱上并位于所述固定底座和固定顶板之间；所述加压板位于固定顶板和隔板之间；居于所述固定底座最远端的第一块隔板和所述加压板之间的各个导柱的柱身外均套设有弹性件，而且所述加压板和该第一块隔板之间设置有用于测量所述弹性件压缩量的测量工具；

带有把手的丝杆，其从所述固定顶板的螺母处拧入后，能够向所述加压板施加压力。

2.根据权利要求1所述的软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，所述导柱为四个，这个四个导柱呈矩形排布。

3.根据权利要求1所述的软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，所述弹性件为螺旋弹簧。

4.根据权利要求3所述的软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，所述螺旋弹簧的弹力系数范围为10～500N/mm。

5.根据权利要求1所述的软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，所述测量工具为直尺。

6.根据权利要求5所述的软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，所述直尺与所述弹性件一一对应。

7.根据权利要求1所述的软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，所述固定底座呈板状，其厚度在10mm～20mm之间。

8.根据权利要求7所述的软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，所述加压板的厚度在10mm～20mm之间。

9.根据权利要求8所述的软包锂离子电池压力化成夹具，其特征在于，所述隔板的厚度在5mm～15mm之间。