CN215698816U - 一种极耳焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种极耳焊接装置，包括：硬极耳输送机构，用于输送硬极耳并对所述硬极耳焊接前的位置进行定位；感应加热移载机构，用于对所述硬极耳加热；超声波焊接机构，用于将软极耳和加热后的所述硬极耳焊接成一体；硬极耳夹具机构，所述硬极耳夹具机构设置在所述硬极耳输送机构和所述感应加热移载机构之间，用于夹取所述硬极耳输送机构上的硬极耳至所述感应加热移载机构附近加热，并将加热后的所述硬极耳夹取至所述超声波焊接机构上焊接。本实用新型提供的极耳焊接装置解决了现有的超声波焊接的焊接参数较大，导致焊头、焊座寿命缩短和软极耳容易断裂的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种极耳焊接装置。
背景技术
软包锂离子电池具有比容量高、自放电率低、高低温性能好、充放电寿命长和无记忆效应等特点，目前被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机、电动车、电动工具以及新能源汽车等产品上，随着市场需求的不断增强，生产企业对软包锂离子电池的生产效率和生产质量的要求越来越高。
软包锂离子电池的极耳焊接是指将电芯极片层叠后，每层极片(包括正极极片和负极极片)一端伸出形成软极耳，将软极耳和硬极耳焊接在一起，形成完整的电芯，并使锂离子电池在充放电的过程中有流畅的电子导通路径。
目前软包锂离子电池极耳的焊接方式主要为超声波焊接，利用超声频率的机械震动和静压力作用下，将机械振动能量转变为同种或异种金属间的摩擦力、形变能以及有限的温升，从而达到连接同种或异种金属的效果。但软极耳层数较多，在焊接硬极耳时，超声波焊接对金属焊头磨损及超声波发生器使用参数匹配度要求较高，容易造成焊头、焊座寿命缩短，焊接效果差，且在焊接的过程中还容易发生软极耳断裂，造成过流能力降低，对电池的容量和循环寿命造成一定的影响。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有的超声波焊接的焊接参数较大，导致焊头、焊座寿命缩短和软极耳容易断裂的问题。
为解决上述问题，本实用新型提供一种极耳焊接装置，包括：
硬极耳输送机构，用于输送硬极耳并对所述硬极耳焊接前的位置进行定位；
感应加热移载机构，用于对所述硬极耳加热；
超声波焊接机构，用于将软极耳和加热后的所述硬极耳焊接成一体；
硬极耳夹具机构，所述硬极耳夹具机构设置在所述硬极耳输送机构和所述感应加热移载机构之间，用于夹取所述硬极耳输送机构上的硬极耳至所述感应加热移载机构附近加热，并将加热后的所述硬极耳夹取至所述超声波焊接机构上焊接。
进一步地，还包括架体，所述架体上设置了硬极耳备料机构和取料机械手，所述硬极耳备料机构上设置了若干存储所述硬极耳的弹夹，所述取料机械手设置在所述硬极耳备料机构的上方，用于夹取所述弹夹上的所述硬极耳并转移至所述硬极耳输送机构。
进一步地，所述硬极耳输送机构包括硬极耳输送轨道和硬极耳托板，所述硬极耳输送轨道设置在所述架体上，所述硬极耳托板滑动设置在所述硬极耳备料机构和所述硬极耳夹具机构之间的所述硬极耳输送轨道上。
进一步地，所述硬极耳夹具机构包括硬极耳夹具移行轨道和硬极耳夹爪，所述硬极耳夹具移行轨道设置在所述架体上，并与所述硬极耳输送轨道垂直设置，所述硬极耳夹爪滑动设置在所述硬极耳夹具移行轨道上。
进一步地，所述硬极耳夹爪不导电，且所述硬极耳夹爪上设置有用于吸附所述硬极耳的真空孔。
进一步地，所述硬极耳夹爪为尼龙夹爪或赛钢夹爪或聚醚醚酮夹爪。
进一步地，所述感应加热移载机构包括感应加热线圈和感应加热控制组件，所述感应加热控制组件滑动设置在所述架体上，并沿着与所述硬极耳夹爪移动路径垂直的方向滑动，所述感应加热线圈设置在所述感应加热控制组件上并与其连接。
进一步地，所述感应加热线圈设置在所述硬极耳夹具移行轨道的正上方，且所述感应加热线圈的高度高于所述硬极耳夹爪的高度。
进一步地，所述感应加热线圈为铜线圈。
进一步地，所述超声波焊接机构包括超声波焊头和超声波焊座，所述超声波焊座设置在所述硬极耳夹具移行轨道远离所述感应加热线圈的一端，所述超声波焊座上放置软极耳，所述超声波焊头设置在所述超声波焊座的正上方。
本实用新型所述的极耳焊接装置，在焊接前通过感应加热移载机构对硬极耳进行加热，降低了硬极耳的硬度，改善了硬极耳的焊接性，且硬极耳在焊接前被加热，不仅能降低焊接参数，有效降低超声波焊机的峰值功率，有利于延长超声波焊机的使用寿命，且硬极耳被加热后延展性提升，能防止焊裂的发生，也有效避免了软极耳断裂的问题；此外，感应加热移载机构通过电磁感应仅对硬极耳进行加热，不仅有利于提升超声波焊接的稳定性，提升焊接的效果，也避免了使用超声波焊座直接对硬极耳加热，造成超声波焊座硬度下降，磨损加剧，降低超声波焊座的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例中极耳焊接装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例中极耳焊接装置的正视结构示意图；
图3为本发明实施例中极耳焊接装置的侧式结构示意图；
图4为本发明实施例中电芯的结构示意图。
附图标记说明：
1-架体；2-硬极耳备料机构；3-取料机械手；4-硬极耳输送机构；5-硬极耳夹具机构；6-感应加热移载机构；7-超声波焊接机构；8-极耳；9-电芯本体；
21-弹夹；22-转盘；41-硬极耳输送轨道；42-硬极耳托盘；51-硬极耳夹具移行轨道；52-硬极耳夹爪；61-感应加热线圈；62-感应加热控制组件；71-超声波焊头；72-超声波焊座；81-软极耳；82-硬极耳。
具体实施方式
目前软包锂离子电池极耳的焊接方式主要为超声波焊接，利用超声频率的机械震动和静压力作用下，将机械振动能量转变为同种或异种金属间的摩擦力、形变能以及有限的温升，从而达到连接同种或异种金属的效果。但软极耳层数较多，在焊接硬极耳时，超声波焊接对金属焊头磨损及超声波发生器使用参数匹配度要求较高，容易造成焊头、焊座寿命缩短，焊接效果差，且在焊接的过程中还容易发生软极耳断裂，造成过流能力降低，对电池的容量和循环寿命造成一定的影响。
现有技术中通过采用焊座加热的方式，将焊座的热量传导到软极耳，再传递到硬极耳，使硬极耳温度上升，硬度下降，由此能够改善硬极耳的焊接性。虽然，该种方式能够在一定程度上降低焊接参数，对于焊头寿命的提升及焊接效果均具有一定的改善效果，但是由于超声波焊接时间较短(＜1s)，通过热传导的方式降低硬极耳硬度的效果较差，且焊座持续加热，容易造成焊座硬度下降，磨损加快，导致焊座寿命缩短。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供了一种极耳焊接装置，通过设置感应加热移载机构，并在焊接前通过感应加热移载机构对硬极耳进行加热，能有效降低焊接参数，从而能有效解决焊头、焊座寿命缩短和软极耳容易断裂的问题。
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，本文提供的坐标系XYZ中，X轴正向代表的右方，X轴的反向代表左方，Y轴的正向代表后方，Y轴的反向代表前方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本申请实施例的描述中，术语“一些优选实施例中”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
结合图1所示，本实施例提供了一种极耳焊接装置，包括：硬极耳输送机构4、硬极耳夹具机构5、感应加热移载机构6和超声波焊接机构7，其中，
硬极耳输送机构4，用于输送硬极耳82并对硬极耳82焊接前的位置进行定位；
感应加热移载机构6，用于对硬极耳82加热；
超声波焊接机构7，用于将软极耳81和加热后的硬极耳82焊接成一体；
硬极耳夹具机构5，硬极耳夹具机构5设置在硬极耳输送机构4和感应加热移载机构6之间，用于夹取硬极耳输送机构4上的硬极耳82至感应加热移载机构6附近加热，并将加热后的硬极耳82夹取至超声波焊接机构7上焊接。
本实施例提供的极耳焊接装置，在焊接前通过感应加热移载机构对硬极耳进行加热，降低了硬极耳的硬度，改善了硬极耳的焊接性，且硬极耳在焊接前被加热，一方面，能降低焊接参数，有效降低了超声波焊机的峰值功率，有利于延长超声波焊机的使用寿命，另一方面，硬极耳被加热后延展性提升，能防止焊裂的发生，也有效避免了软极耳断裂的问题；此外，感应加热移载机构通过电磁感应仅对硬极耳进行加热，不仅有利于提升超声波焊接的稳定性，提升焊接的效果，也避免了使用超声波焊座直接对硬极耳加热，造成超声波焊座硬度下降，磨损加剧，降低超声波焊座的使用寿命。
结合图1至图3所示，该硬极耳焊接装置还包括架体1，架体1上设置了硬极耳备料机构2和取料机械手3，硬极耳备料机构2上设置了若干存储硬极耳82的弹夹21，取料机械手3设置在硬极耳备料机构2的上方，用于夹取弹夹21上的硬极耳82，并将弹夹21上的硬极耳82转移至硬极耳输送机构4。
在一些优选实施例中，硬极耳备料机构2包括转动设置在架体1上的转盘22，若干弹夹21沿转盘22的周向设置在转盘22上。由此，便于取料机械手3夹取弹夹21上的硬极耳82，也便于更换弹夹21并及时向硬极耳备料机构2上补充硬极耳82。
硬极耳输送机构4设置在硬极耳备料机构2和硬极耳夹具机构5之间，硬极耳输送机构4包括硬极耳输送轨道41和硬极耳托板42，硬极耳输送轨道41设置在架体1上，硬极耳托板42滑动设置在硬极耳输送轨道41上，并能够在外力的驱动下，相对架体1沿左右方向(即图1中的y轴方向)滑动，即在硬极耳备料机构41和硬极耳夹具机构5之间滑动。由此，能够实现将硬极耳输送机构4上的硬极耳82输送至靠近硬极耳夹具机构5的一侧，便于后续硬极耳夹具机构5夹取硬极耳82。
硬极耳夹具机构5包括硬极耳夹具移行轨道51和硬极耳夹爪52，硬极耳夹具移行轨道51设置在架体1上，并与硬极耳输送轨道41垂直设置，硬极耳夹爪52滑动设置在硬极耳夹具移行轨道51上，并能够在外力的驱动下，相对架体1沿前后方向(即图1中的x轴方向)移动，即在感应加热移载机构6和超声波焊接机构7之间滑动，感应加热移载机构6和硬极耳输送机构4相对设置在硬极耳夹爪52移动路径的两侧。由此，便于硬极耳夹爪52夹取硬极耳82至感应加热移载机构6附近加热，并将加热后的硬极耳82输送至超声波焊接机构7上。
在一些优选实施例中，硬极耳夹爪52不导电，且硬极耳夹爪52上设置有用于吸附硬极耳的真空孔(图中未标示)。由此，通过采用不导电的硬极耳夹爪52能够避免感应加热移载机构6在加热硬极耳82时，硬极耳夹爪52在磁场中产生电阻热，影响对硬极耳82的加热效率，硬极耳夹爪52上设置的真空孔能够吸附硬极耳82，从而更牢固地夹取硬极耳82。
本实施例中对硬极耳夹爪52的具体材质不做进一步的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择，只要硬极耳夹爪52不导电即可，例如，硬极耳夹爪52的材质可以选择尼龙或赛钢或聚醚醚酮(简称PEEK)
感应加热移载机构6包括感应加热线圈61和感应加热控制组件62，感应加热控制组件62滑动设置在架体1上，并能够在外力的驱动下，相对架体1沿左右方向(即图1中的y轴方向)滑动，即沿着与硬极耳夹爪52移动路径垂直的方向滑动，感应加热线圈61设置在感应加热控制组件62上并与其连接。由此，将感应加热控制组件62滑动设置在架体1上，且感应加热控制组件62能够相对架体1沿左右方向滑动，便于调节感应加热线圈61和硬极耳82之间的距离，并通过感应加热控制组件62控制感应加热线圈61中的电流，从而能够通过调整感应加热线圈61和硬极耳82之间的距离、感应加热线圈61的电流大小和加热时间，调整感应加热线圈61磁通量的变化速率和磁感应强度，从而能够及时调整对硬极耳82的加热温度。
本实施例中通过电磁感应原理在硬极耳内部产生电流，而使硬极耳发热的方法，由于硬极耳是受到磁感应产生涡流而自身发热，不需要热传导，不仅提高了加热效率，且硬极耳自身发热加热温度也更均匀，硬极耳受热稳定性和一致性更好，有利于提升超声波焊接的稳定性，提升焊接的效果。
在一些优选实施例中，感应加热线圈61设置在硬极耳夹具移行轨道51的正上方，且感应加热线圈61在竖直方向(即图1中的z轴方向)的高度高于硬极耳夹爪52在竖直方向的高度。由此，能够使硬极耳夹爪52夹取硬极耳82至感应加热线圈61的正下方，便于感应加热线圈61更好地对硬极耳82进行加热。
为了进一步提高加热的效率，感应加热线圈61选用导电和导热性能较佳地材质，具体地，感应加热线圈61的材质为铜材质。
本实施例中，感应加热线圈61将硬极耳82加热至预设的温度范围后，便从硬极耳夹爪52上转移至超声波焊接机构7上。在一些优选实施例中，预设的温度范围为50至200℃。
超声波焊接机构7包括超声波焊头71和超声波焊座72，超声波焊座72设置在硬极耳夹具移行轨道51的一端，且超声波焊座72设置在远离感应加热线圈61的一端，由此，能够实现硬极耳夹爪52在感应加热线圈61和超声波焊座72之间移动，将加热后的硬极耳82夹取至超声波焊座72上；软极耳81放置在超声波焊座72上，加热后的硬极耳82放置在软极耳81上，超声波焊头71设置在超声波焊座72的正上方，超声波焊头71下压并在超声波的作用下，将硬极耳82和软极耳81焊接成一体。
结合图4所示，焊接硬极耳后的电芯包括：电芯本体9和极耳8，极耳8包括硬极耳82和软极耳81，电芯本体9的一端伸出形成软极耳81，软极耳81上没有涂覆活性物质，硬极耳82焊接在软极耳81上；正极极片上焊接的硬极耳82的材质为铝材质，负极极片上焊接的硬极耳82的材质为纯镍或铜镀镍。
下面对本实用新型极耳焊接装置的工作过程进行进一步的说明：
焊接前，取料机械手3将弹夹上的硬极耳82转移至硬极耳输送机构4，硬极耳托板42移动至靠近硬极耳夹具移行轨道51的位置，感应加热控制组件62也移动至靠近硬极耳夹具移行轨道51的位置，且感应加热线圈61位于硬极耳夹爪52的正上方，硬极耳夹爪52夹取硬极耳输送机构4上的硬极耳82，通过感应加热线圈61对硬极耳82进行加热，硬极耳82加热至预设温度范围后，驱动硬极耳夹爪52沿着硬极耳夹具移行轨道51移动至靠近超声波焊座72的位置，并将加热后的硬极耳82从硬极耳夹爪52上转移至超声波焊座72上，且加热后的硬极耳82放置在软极耳81上，超声波焊头71向下压，并在超声波的作用下，将硬极耳82和软极耳81焊接成一体，即完成硬极耳82和软极耳81的焊接。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种极耳焊接装置，其特征在于，包括：
硬极耳输送机构，用于输送硬极耳并对所述硬极耳焊接前的位置进行定位；
感应加热移载机构，用于对所述硬极耳加热；
超声波焊接机构，用于将软极耳和加热后的所述硬极耳焊接成一体；
硬极耳夹具机构，所述硬极耳夹具机构设置在所述硬极耳输送机构和所述感应加热移载机构之间，用于夹取所述硬极耳输送机构上的硬极耳至所述感应加热移载机构附近加热，并将加热后的所述硬极耳夹取至所述超声波焊接机构上焊接。
2.根据权利要求1所述的极耳焊接装置，其特征在于，还包括架体，所述架体上设置了硬极耳备料机构和取料机械手，所述硬极耳备料机构上设置了若干存储所述硬极耳的弹夹，所述取料机械手设置在所述硬极耳备料机构的上方，用于夹取所述弹夹上的所述硬极耳并转移至所述硬极耳输送机构。
3.根据权利要求2所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述硬极耳输送机构包括硬极耳输送轨道和硬极耳托板，所述硬极耳输送轨道设置在所述架体上，所述硬极耳托板滑动设置在所述硬极耳备料机构和所述硬极耳夹具机构之间的所述硬极耳输送轨道上。
4.根据权利要求3所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述硬极耳夹具机构包括硬极耳夹具移行轨道和硬极耳夹爪，所述硬极耳夹具移行轨道设置在所述架体上，并与所述硬极耳输送轨道垂直设置，所述硬极耳夹爪滑动设置在所述硬极耳夹具移行轨道上。
5.根据权利要求4所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述硬极耳夹爪不导电，且所述硬极耳夹爪上设置有用于吸附所述硬极耳的真空孔。
6.根据权利要求5所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述硬极耳夹爪为尼龙夹爪或赛钢夹爪或聚醚醚酮夹爪。
7.根据权利要求4所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述感应加热移载机构包括感应加热线圈和感应加热控制组件，所述感应加热控制组件滑动设置在所述架体上，并沿着与所述硬极耳夹爪移动路径垂直的方向滑动，所述感应加热线圈设置在所述感应加热控制组件上并与其连接。
8.根据权利要求7所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述感应加热线圈设置在所述硬极耳夹具移行轨道的正上方，且所述感应加热线圈的高度高于所述硬极耳夹爪的高度。
9.根据权利要求7所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述感应加热线圈为铜线圈。
10.根据权利要求7所述的极耳焊接装置，其特征在于，所述超声波焊接机构包括超声波焊头和超声波焊座，所述超声波焊座设置在所述硬极耳夹具移行轨道远离所述感应加热线圈的一端，所述超声波焊座上放置软极耳，所述超声波焊头设置在所述超声波焊座的正上方。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202122018232.8U Active CN215698816U (zh) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | 一种极耳焊接装置 |
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| CN (1) | CN215698816U (zh) |
-
2021
- 2021-08-23 CN CN202122018232.8U patent/CN215698816U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |