CN216872061U - 一种整形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种整形装置，包括：预热主体，具有用于容纳电芯的预热通道；发热件，对所述预热通道进行加热；以及冷压主体，被构造为向预热后的电芯执行冷压操作。本申请将电芯容纳于预热通道内，通过发热件对预热通道加热，从而使得预热通道对电芯起到热辐射的作用，对电芯进行烘干预热，能够使电芯受热更均匀，此外，对预热之后的电芯进行冷压操作，能够使电芯整形效果更好。

Description

一种整形装置

技术领域

本实用新型涉及电池制备技术领域，特别是涉及一种整形装置。

背景技术

目前，电芯制造工艺主要包括卷绕和叠片两种工艺，裸电芯需要经过整形压实，以保证正负极片隔膜紧密粘结，从而防止电芯在充放电的过程中出现极片打皱的问题。

现有技术中，对于电芯的整形主要通过热压或者冷压或者两者相结合的方式实现，这种整形方式易导致电芯受热不均匀，从而导致电芯充放电过程中极片打皱、析锂等问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对电芯受热不均、极片打皱析锂的问题，提供一种整形装置。

第一方面，本申请提供一种整形装置，包括预热主体、发热件以及冷压主体，其中，预热主体具有用于容纳电芯的预热通道，发热件对所述预热通道进行加热，冷压主体被构造为向预热后的电芯执行冷压操作。

预热通道不仅能够容纳电芯，避免其受到外界环境影响，还能够通过发热件对预热通道内部进行加热，使电芯的加热更加均匀，使电芯隔膜上的粘结剂实现均匀融化。预热后的电芯在冷压主体的冷压处理后，能够确保电芯隔膜与正负极之间的粘结更加均匀，从而提高电芯质量。

在一些实施例中，所述预热主体包括底板及罩设于所述底板上的侧板，所述底板与所述侧板共同围合形成所述预热通道；其中，所述发热件设置于所述侧板内部。

将侧板罩设于底板上，形成可容纳电芯的预热通道，其中，底板不仅能够实现电芯的承载，还能够使电芯平稳设置于预热通道内，并且电芯在预热通道内能够避免外界环境温度的影响，同时，发热件设于侧板内部，通过发热件对预热通道内部整体加热，能够使电芯得到全面均匀的加热，提高电芯的加热效率。

在一些实施例中，所述侧板包括保温层，所述发热件设置于所述保温层靠近所述预热通道的侧面上。保温层能够减少预热通道内的热量损失，降低能耗。

在一些实施例中，所述保温层包括但不限于聚乙烯泡沫板、硬质泡沫聚氨酯塑料、酚醛板中的一种或多种。上述材料均为保温隔热性好的有机材料，能够有效减少预热通道内的热量损失，提高预热通道的加热效率。

在一些实施例中，所述侧板还包括导热层，所述导热层设于所述发热件上，且使所述发热件位于所述导热层及所述保温层之间。导热层能够有效传导热量，提高预热通道内部热量的均匀性。

在一些实施例中，所述导热层包括但不限于导热硅脂或者导热硅胶中的一种或多种。上述材料均为导热性能良好的材料，能够更利于发热件的热量传导，有效传递能量。

在一些实施例中，所述整形装置还包括用于电芯传送的传送件，所述预热通道具有相对设置的进料口与出料口；

其中，所述传送件设置于所述底板上，并于所述进料口及所述出料口之间循环移动。

传送件不仅能够实现电芯的承载，还能够实现电芯的传输，便于电芯的拿取，提高生产效率。

在一些实施例中，所述传送件为耐高温传送件。传送件的耐高温性能能够提高电芯的加热效率，且提高电芯上加热的均匀性。

在一些实施例中，所述整形装置还包括循环风扇，所述循环风扇设置于所述预热通道内部。循环风扇能够加速预热通道内的空气流动，使预热通道内形成热风循环，提高电芯的加热效率。

在一些实施例中，所述循环风扇固定于所述预热主体上，以实现所述预热通道内的热风循环。将循环风扇设置于预热主体上，能够朝向底板上的电芯施加风力，从而使热风与底板上的电芯接触面积更大，提高电芯加热速率。

在一些实施例中，所述冷压主体沿电芯传输方向设置于所述预热主体的下游，且包括间隔设置的第一冷压件及第二冷压件；其中，所述第一冷压件与所述第二冷压件能够相向或相背运动，以对位于两者之间预热后的电芯执行冷压操作。

预热后的电芯放置于第一冷压件与第二冷压件之间，第一冷压件与第二冷压件能够对预热后的电芯进行冷却及整形压实，使电芯中正负极片与隔膜之间紧密粘结，防止电芯充放电过程中极片打皱现象，提高电芯的使用性能。

在一些实施例中，所述第一冷压件面向所述第二冷压件的一侧涂布第一隔热层；和/或所述第二冷压件面向所述第一冷压件的一侧涂布第二隔热层。第一隔热层与第二隔热层能够减少电芯表面的热量迅速损失，保证冷压之后粘结效果的均匀性。

上述的整形装置，将电芯容纳于预热通道内，通过发热件对预热通道加热，从而使得预热通道对电芯起到热辐射的作用，对电芯进行烘干预热，能够使电芯受热更均匀，此外，对预热之后的电芯进行冷压操作，能够使电芯整形效果更好。

附图说明

图1为本申请一实施例中整形装置的整体示意图；

图2为图1所示整形装置中预热主体的结构示意图；

图3为图1所示整形装置中冷压主体的结构示意图；

图4为图3所示冷压主体的冷压过程示意图；

图中：100、整形装置；201、电芯；10、预热主体；20、冷压主体；30、传送件；11、预热通道；12、底板；13、侧板；111、进料口；112、出料口；21、第一冷压件；22、第二冷压件；211、第一隔热层；221、第二隔热层。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

目前，从市场形势的发展来看，锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。随着锂离子电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

锂离子电池的生产工艺流程通常包含如下步骤：第一步，电极浆料制备，主要是将电极活性材料、粘结剂、溶剂等混合在一起，充分搅拌分散后，形成浆料；第二步，涂布，将第一步制备的浆料以指定厚度均匀涂布到集流体(铝箔或铜箔等)上，并烘干溶剂；第三步，极片冲切，将上一步制作出来的极片冲切成指定的尺寸形状；第四步，卷绕或叠片，将阴阳极片、隔膜装配到一起，完成贴胶后，形成极芯；第五步，电池组装，将上一步生产的极芯装入壳体内，并完成顶封、侧封等(预留注液孔)，形成未注液的电池；第六步，注液，将指定量的电解液注入电芯内部；第七步，电池密封，在真空环境中将电芯内部的气体抽出并完成密封。

经过卷绕或叠片后的电芯，需要经过整形压实，以保证正负极片与隔膜的紧密粘结，防止电芯充放电过程中极片发生打皱现象。然而现有技术中，采用热压与冷压的方式对电芯进行整形。

发明人注意到，热压的方式由于发热件与电芯表面直接接触，导致电芯与发热件直接接触的表面温度较高，而未与发热件接触的电芯内部温度较低。若加热时间较短，会导致电芯内部加热不均匀，加热效果差。若加热时间过长，则会导致电芯最外层的热压温度过高，引起粘结剂熔融堵塞隔膜孔隙，影响锂离子传输。

基于以上考虑，为了提高电芯加热的均匀性，使电芯整形效果更好，发明人经过深入研究，设计了一种整形装置，确保电芯在预热通道内得到充实均匀的加热，并利用冷压主体对预热后的电芯进行冷压整形，提高电芯质量。

参阅图1及图2，图1为本申请一实施例中整形装置的整体示意图，图2为本申请一实施例中预热主体的结构示意图。本实用新型一实施例提供了一种整形装置100，包括预热主体10、发热件(图中未示出)以及冷压主体20。其中，预热主体10具有用于容纳电芯201的预热通道11。发热件对预热通道11进行加热，冷压主体20被构造为向预热后的电芯201执行冷压操作。

具体到本实施例中，发热件可以埋设于预热通道11内部，或者设置于预热通道11的内侧壁上，以实现对预热通道11内部的整体加热。

进一步地，发热件可设置为发热管或发热丝，当然，在其他的一些实施例中，发热件也可设置为其他类似结构，在此不作赘述。具体地，将发热管或发热丝埋设于预热主体10内，使发热管或发热丝通电并产生热能，对预热通道11内加热。

更进一步地，当电芯201在预热通道11内预热完成后，可通过外部工具将预热后的电芯201转移至冷压主体20上，以便对预热后的电芯201执行冷压操作。具体地，可通过夹持工具将预热通道11内的电芯201夹持并转移至冷压主体20位置，或者通过一传送装置连接预热通道11与冷压主体20，使电芯201能够在预热通道11与冷压主体20之间移动。

当电芯201位于预热通道11内时，由于发热管或发热丝已将预热通道11加热，预热通道11内部形成一高温环境，使得位于预热通道11内的电芯201在热辐射的作用下得到加热，使电芯201四周均匀预热。预热后的电芯201其隔膜上的粘结剂受热融化，从而将正负极固定在隔膜上。进一步地，再利用冷压主体20对经过预热之后的电芯201进行冷压处理，确保电芯201具有均匀的粘结效果。

通过上述结构对电芯201进行预热及冷压，其中，预热通道11在容纳电芯201的同时，能够避免电芯201受到外界环境温度的影响，从而使电芯201在预热过程中的加热效率更高。此外，发热件对预热通道11内部进行整体加热，使预热通道11内部形成一高温环境，从而使电芯201的预热更加均匀，电芯201隔膜上的粘结剂均匀受热且融化，实现隔膜与正负极之间的良好粘结，能够提高电芯201质量。

在一些实施例中，预热主体10包括底板12及罩设于底板12上的侧板13，底板12与侧板13共同围合形成预热通道11。其中，发热件设置于侧板13内部。具体地，侧板13被构造为一弧形板结构，并将侧板13罩设于平直的底板12上，由此，通过底板12与侧板13的配合，形成可容纳电芯201的预热通道11。底板12能够用于承载电芯201，使电芯201平稳设置于预热通道11内。而将发热件设置于侧板13内部，能够通过侧板13对预热通道11内部进行加热，使电芯201得到全面均匀的加热。进一步地，将发热管或发热丝均匀埋设于侧板13内，使侧板13的发热面积更大，从而能够提高预热通道11内的加热效率。

需要说明的是，在一些实施例中，也可在底板12上设置发热件，以进一步提高预热通道11内部的加热效率。

在一些实施例中，侧板13包括保温层(图中未示出)，发热件设置于保温层靠近预热通道11的侧面上。为了减少预热通道11内的热量损失、降低能耗，在侧板13中设置一层保温层，并且将发热管或发热丝均匀布置于保温层上，以便于对预热通道11内加热。

具体到本实施例中，保温层包括但不限于聚乙烯泡沫板、硬质泡沫聚氨酯塑料、酚醛板中的一种或多种。将保温层设置为保温隔热性好的有机材料，能够有效减少预热通道11内的热量损失，从而能够提高预热通道11的加热效率。

进一步地，侧板13还包括导热层(图中未示出)，导热层设于发热件上，且使发热件位于导热层及保温层之间。具体地，侧板13从预热通道11内部向外依次设置导热层、发热件以及保温层。将发热件夹设于导热层与保温层之间，可向预热通道11内有效传导热量，并且有效减少预热通道11外部的热量损失、降低能耗。

具体到本实施例中，导热层包括但不限于导热硅脂或者导热硅胶中的一种或多种。上述材料具有良好的导热性，能够更利于发热件的热量传导，有效传导热量。

在一些实施例中，整形装置100还包括用于电芯201传送的传送件30，预热通道11具有相对设置的进料口111与出料口112。其中，传送件30设置于底板12上，并于进料口111及出料口112之间循环移动。

具体地，为了确保电芯201的预热效果，预热通道11设置的长度较长。由此，为了便于电芯201的运输及拿取，在预热通道11内部设置传送件30，可将电芯201自动从进料口111传送至出料口112，在传送过程中对电芯201同步进行加热，提高工作效率。

进一步地，传送件30为设置于底板12上的传送带，通过设置传送带的传送速度，使电芯201在预热通道11内匀速运动，不仅能够提高电芯201的加热均匀性，还能够实现电芯201的传输，提高整形效率。

更进一步地，传送件30为耐高温传送件30。传送件30为设置于底板12上的耐高温传送带，由此，传送件30不仅可以实现电芯201从进料口111至出料口112的运输，还能够提高电芯201的加热效率。

在一些实施例中，整形装置100还包括循环风扇(图中未示出)，循环风扇设置于预热通道11内部。为了加速预热通道11内的空气流动，使预热通道11内形成热风循环，在预热通道11内设置循环风扇。通过循环风扇的风力，使预热通道11内形成热风循环烘道，由此，可进一步地提高电芯201的加热效率，且使电芯201加热更加均匀。

具体到本实施例中，循环风扇采用4D热风循环，工作时风扇叶片采用顺时针与逆时针交替切换的方式，实现预热通道11内的交替热风循环，使加热效果更好。

进一步地，循环风扇固定于预热主体10上，以实现预热通道11内的热风循环。更进一步地，循环风扇固定于预热主体10的侧板13上，循环风扇距离发热件更近，且朝向底板12施加风力，能够使热风与底板12上的电芯201接触面积更大，有利于电芯201的预热。

参见图3及图4，图3为本申请一实施例中冷压主体的结构示意图，图4为本申请一实施例中冷压主体进行冷压整形时的示意图。在一些实施例中，冷压主体20沿电芯201传输方向设置于预热主体10的下游，且包括间隔设置的第一冷压件21及第二冷压件22。其中，第一冷压件21与第二冷压件22能够相向或相背运动，以对位于两者之间预热后的电芯201执行冷压操作。

当电芯201在预热通道11内完成加热后，立即对预热后的电芯201进行冷压操作。因此，将冷压主体20沿电芯201传输方向设置于预热主体10的下游，以便于将预热后的电芯201转移至冷压主体20上。

第一冷压主体20与第二冷压主体20沿竖直方向间隔设置，且将预热后的电芯201放置于第一冷压主体20及第二冷压主体20之间。第一冷压主体20与第二冷压主体20在外力的作用下相向运动，且分别与中间的电芯201相抵接，并向电芯201施加一定的压力，以对电芯201进行整形。

具体地，第一冷压主体20及第二冷压主体20与外部驱动机构传动连接，在驱动机构的带动下，做上下往复运动，以便于对电芯201进行冷压整形。

在一些实施例中，第一冷压件21面向第二冷压件22的一侧涂布第一隔热层211；和/或第二冷压件22面向第一冷压件21的一侧涂布第二隔热层221。即第一冷压件21与第二冷压件22分别与电芯201相接触的侧面上分别涂布有第一隔热层211与第二隔热层221，由此，当第一冷压件21与第二冷压件22分别与电芯201接触时，能够减少电芯201表面的热量迅速损失，保证冷压之后粘结效果的均匀性。

具体到本实施例中，第一隔热层211与第二隔热层221均为保温隔热层，且其材料可设置为陶瓷纤维毡、硅酸铝毡或者气凝胶毡等。当电芯201刚从预热通道11内加热完毕时，将电芯201放置于第一冷压件21与第二冷压件22之间。第一冷压件21与第二冷压件22的温度远低于电芯201表面温度，若直接接触，会使电芯201表面的温度骤降，导致电芯201内的粘结效果较差。

而在第一冷压件21上设置第一隔热层211，在第二冷压件22上设置第二隔热层221，当第一隔热层211与第二隔热层221分别与电芯201表面接触时，能够起到隔热保温的效果，从而避免电芯201表面的热量迅速损失，能够提高粘结效果的均匀性。

本申请具体使用时，首先将发热件通电，使其对预热通道11内进行加热。待预热通道11内温度达到预设值并保持稳定后，将电芯201放置于底板12上，使其从进料口111进入预热通道11。电芯201在预热通道11内随着传送带逐渐向出料口112一端移动，与此同时，发热件不断发出热量，使电芯201在预热通道11内能够受到均匀加热，使得电芯201隔膜上的粘结剂受热不断融化，从而实现隔膜与正负极之间的良好粘结。

进一步地，当电芯201在传送带的驱动下运动至出料口112时，电芯201已完成预热。将出料口112处预热后的电芯201转移至第一冷压件21与第二冷压件22之间，并通过驱动机构带动第一冷压件21及第二冷压件22分别朝向电芯201移动，使第一冷压件21及第二冷压件22分别向电芯201施加一定的压力。

由于第一冷压件21及第二冷压件22与电芯201接触的表面分别为第一隔热层211及第二隔热层221，能够对电芯201表面进行很好的隔热保温。由此，能够减少电芯201表面的热量损失，避免电芯201表面温度骤降，从而实现电芯201的均匀整形。

上述实施例中的整形装置100，至少具有以下优点：

1)预热通道11对电芯201进行热辐射，避免加热件与电芯201直接接触，从而能够提高电芯201加热的均匀性，使电芯201隔膜上的粘结剂受热融化，实现隔膜与正负极之间的良好粘结；

2)侧板13上的保温层能够避免预热通道11内的热量散失，确保预热通道11内始终保持稳定的加热温度，提高电芯201的加热效率；

3)侧板13上的导热层能够提高发热件的导热效率，使预热通道11内热量分布更加均匀，有利于电芯201的均匀加热；

4)传送件30不仅能够实现电芯201的承载，还能够将电芯201从进料口111传送至出料口112，便于电芯201的拿取，并且缩短了整个工艺的时间，提高生产效率；

5)预热通道11内的循环风扇能够实现预热通道11内的热风循环，使电芯201加热更加均匀，并且提高电芯201的加热效率；

6)第一隔热层211与第二隔热层221能够对预热后的电芯201表面进行隔热保温，减少电芯201表面热量损失，保证电芯201冷压后粘结效果的均匀性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种整形装置，其特征在于，包括：

预热主体，具有用于容纳电芯的预热通道；

发热件，对所述预热通道进行加热；以及

冷压主体，被构造为向预热后的电芯执行冷压操作。

2.根据权利要求1所述的整形装置，其特征在于，所述预热主体包括底板及罩设于所述底板上的侧板，所述底板与所述侧板共同围合形成所述预热通道；

其中，所述发热件设置于所述侧板内部。

3.根据权利要求2所述的整形装置，其特征在于，所述侧板包括保温层，所述发热件设置于所述保温层靠近所述预热通道的侧面上。

4.根据权利要求3所述的整形装置，其特征在于，所述保温层包括聚乙烯泡沫板、硬质泡沫聚氨酯塑料、酚醛板中的一种。

5.根据权利要求3所述的整形装置，其特征在于，所述侧板还包括导热层，所述导热层设于所述发热件上，且使所述发热件位于所述导热层及所述保温层之间。

6.根据权利要求5所述的整形装置，其特征在于，所述导热层包括但不限于导热硅脂或者导热硅胶中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述的整形装置，其特征在于，所述整形装置还包括用于电芯传送的传送件，所述预热通道具有相对设置的进料口与出料口；

其中，所述传送件设置于所述底板上，并于所述进料口及所述出料口之间循环移动。

8.根据权利要求7所述的整形装置，其特征在于，所述传送件为耐高温传送件。

9.根据权利要求1所述的整形装置，其特征在于，所述整形装置还包括循环风扇，所述循环风扇设置于所述预热通道内部。

10.根据权利要求9所述的整形装置，其特征在于，所述循环风扇固定于所述预热主体上，以实现所述预热通道内的热风循环。

11.根据权利要求1所述的整形装置，其特征在于，所述冷压主体沿电芯传输方向设置于所述预热主体的下游，且包括间隔设置的第一冷压件及第二冷压件；

其中，所述第一冷压件与所述第二冷压件能够相向或相背运动，以对位于两者之间预热后的电芯执行冷压操作。

12.根据权利要求11所述的整形装置，其特征在于，所述第一冷压件面向所述第二冷压件的一侧涂布第一隔热层；和/或所述第二冷压件面向所述第一冷压件的一侧涂布第二隔热层。

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