CN219144246U - 整形机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整形机构，涉及电芯整形技术领域，包括机架、支撑组件、两个侧压板和上压组件，支撑组件连接于机架，当需要对电芯整形时，将电芯放置在支撑组件上。两个侧压板能够沿左右方向互相靠近或远离。当对电芯整形时，两个侧压板能够挤压电芯的左右两端。第一驱动装置驱动上压板移动，以使上压板按压电芯。因此在上压板、侧压板和支撑组件的配合下，能够对电芯进行整形和压缩体积，增加电芯的体积能量密度。由于两个侧压板相对的一端凹陷形成弧形结构，因此当侧压板挤压电芯的侧面时，会使得电芯侧边仍旧大致保持原有的弧状，从而有效改善电芯的侧边变形过大的现象，降低了电芯极片断裂、析锂等风险。

Description

整形机构

技术领域

本实用新型涉及电芯整形技术领域，特别是涉及一种整形机构。

背景技术

在锂离子电池领域，例如电动汽车用的锂离子动力电池，用户更关注动力电池的安全和续航两个指标。想要增加电动汽车的续航里程，提升动力电池的体积能量密度是常用手段之一，通常采用热压整形工艺，也就是通过驱动压板对电芯施加一定的压力，使得电芯变形，以缩小电芯中各部件之间的间隙，达到整形和压缩电芯体积的效果，从而提升动力电池的体积能量密度。但是，相关技术中，压板对电芯侧端整形的幅度较大，会改变电芯原有的形状，使得电芯极片之间受力不均匀，容易膨胀断裂，且容易出现析锂弊病，安全风险增加。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种整形机构，能够有效改善电芯在整形过程中变形较大的现象，提高电芯的安全性。

根据本实用新型实施例的整形机构，包括：

机架；

支撑组件，连接于所述机架，所述支撑组件用于承托电芯；

上压组件，包括第一驱动装置和上压板，所述第一驱动装置设于所述机架且驱动连接于所述上压板，所述上压板和所述支撑组件沿上下方向间隔设置，所述第一驱动装置用于驱动所述上压板靠近或远离所述支撑组件；

两个侧压板，沿左右方向间隔设置，两个所述侧压板相对的一端的端部分别凹陷形成弧形结构，两个所述侧压板能够朝互相靠近或远离的方向移动，以使两个所述弧形结构分别与所述电芯沿所述左右方向的两端抵接。

根据本实用新型实施例的整形机构，至少具有如下有益效果：

支撑组件连接于机架，当需要对电芯整形时，将电芯放置在支撑组件上。两个侧压板能够沿左右方向互相靠近或远离。当对电芯整形时，两个侧压板能够挤压电芯的左右两端。第一驱动装置驱动上压板移动，以使上压板按压电芯。因此在上压板、侧压板和支撑组件的配合下，能够对电芯进行整形和压缩体积，增加电芯的体积能量密度。由于两个侧压板相对的一端凹陷形成弧形结构，因此当侧压板挤压电芯的侧面时，会使得电芯侧边仍旧大致保持原有的弧状，从而有效改善电芯的侧边变形过大的现象，降低了电芯极片断裂、析锂等风险。

根据本实用新型的一些实施例，所述弧形结构为圆弧面，所述圆弧面的直径为D，所述电芯沿所述上下方向的厚度为H，满足：1.5≤D/H≤2。

根据本实用新型的一些实施例，所述支撑组件包括顶升装置、顶板和下压板，所述顶升装置连接于所述下压板且驱动连接于所述顶板，沿所述左右方向，所述顶板的长度小于所述电芯的长度，所述顶升装置用于驱动所述顶板顶升所述电芯，以使所述电芯发生形变。

根据本实用新型的一些实施例，所述顶板的长度为L1，所述电芯的长度为L2，满足：3≤L2/L1≤5。

根据本实用新型的一些实施例，所述顶升装置包括第一气缸，所述第一气缸连接于所述下压板，所述第一气缸的活塞杆穿设于所述下压板且和所述顶板连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述下压板设有凹槽，所述顶板能够收容于所述凹槽内；所述顶板具有工作状态和收缩状态，当所述顶板处于所述工作状态，所述顶板凸出于所述下压板；当所述顶板处于所述收缩状态，所述顶板的上表面和所述下压板的上表面齐平。

根据本实用新型的一些实施例，所述支撑组件包括第二驱动装置和下压板，所述第二驱动装置固定连接于所述机架且驱动连接于所述下压板，以使所述下压板靠近或远离所述上压板。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二驱动装置包括两个第二气缸，两个所述第二气缸沿所述左右方向间隔设置，所述第二气缸的输出端和所述下压板连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机连接于所述机架，且驱动连接于所述上压板。

根据本实用新型的一些实施例，所述整形机构还包括加热装置，所述加热装置用于加热所述侧压板、所述上压板和所述支撑组件中的至少一个。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1是本实用新型一种实施例的整形机构的示意图；

图2是本实用新型一种实施例的侧压板的示意图；

图3是本实用新型一种实施例的电芯的示意图；

图4是本实用新型一种实施例的第一气缸和顶板连接的示意图；

图5是本实用新型一种实施例的支撑组件隐藏第一气缸的示意图。

附图标记：

整形机构1000；

机架100；

支撑组件200；下压板210；凹槽211；顶升装置220；第一气缸221；顶板222；活塞杆223；第二气缸230；

侧压板300；弧形结构310；

上压组件400；伺服电机410；上压板420；

电芯500。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，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。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

电芯500指单个含有正、负极的电化学电芯500，一般不直接使用，通常还需要加装保护电路和外壳。电芯500在组装过程中，通常会进行热压整形，以减少电芯500各部件之间的间隙，从而提升其体积能量密度。可以采用整形机构对电芯500进行按压整形，整形机构的压板对电芯500的侧面进行整形时，通常会将电芯500的弧形侧面整形成矩形，因此整形幅度较大，改变了原有的电芯500形状，使得电芯500的极片各点受力不均匀，在多次充放电后，整形幅度较大的位置容易出现反弹膨胀，严重时会发生断裂的风险；且导致电芯500在矩形位置的正负极片间隙加大，容易导致电芯500充电后出现析锂弊病，增加电芯500发热和起火的风险。

为改善电芯500在整形过程中变形较大的现象，参照图1所示，本实用新型的一种实施例的整形机构1000，包括机架100、支撑组件200、上压组件400和侧压板300。支撑组件200和机架100连接，支撑组件200用于承托电芯500，起到支撑作用。上压组件400包括第一驱动装置和上压板420，第一驱动装置连接在机架100上，上压板420和支撑组件200沿上下方向间隔设置，且第一驱动装置能够驱动上压板420靠近或者远离支撑组件200，从而能够对放置在支撑组件200上的电芯500进行按压整形。侧压板300有两个，且沿左右方向间隔设置，两个侧压板300相对的一端的端部分别凹陷形成弧形结构310。侧压板300可以由电机或者气缸驱动，例如为气缸时，气缸有两个且连接在机架100上，分别驱动两个侧压板300互相靠近或者远离，从而使弧形结构310分别和电芯500沿左右方向的两端抵接。

可以理解的是，当需要对电芯500进行整形时，整形机构1000的工作过程可以是：将电芯500放置在支撑组件200上，上压板420在第一驱动装置的驱动下向下移动，对电芯500施加压力使其变形；在上压板420向下移动的同时，两个侧压板300也朝靠近电芯500的方向移动，侧压板300的弧形结构310对电芯500的左右两端挤压，挤压后电芯500的左右两端呈弧形。由于未挤压前电芯500左右两端大致呈弧形，挤压后电芯500的左右两端仍旧为弧状，因此能够有效改善电芯500的侧边变形过大的现象，降低了电芯500极片断裂、析锂等风险，提高电芯500在后续使用时的安全性，同时压缩了电芯500，使其体积减小，提升电芯500的体积能量密度。

本实用新型的实施例中，弧形结构310可以是椭圆弧面、圆弧面等。以圆弧面为例，参照图2和图3所示，圆弧面的直径为D，电芯500沿上下方向的厚度为H，满足：1.5≤D/H≤2。需要说明的是，电芯500的厚度指的是整形后的厚度。可以理解的是，圆弧面的直径大于电芯500的厚度，目的在于对电芯500整形时，有效保证将电芯500的左右两端整形成圆弧形状，避免挤压成矩形。

可以理解的是，由于电芯500的外圈极片在整形前可能存在不平整的情况，例如电芯500极片的上端面在重力作用下凹陷形成弧形下垂。当上压板420对其进行按压整形时容易出现褶皱，也就是导致整形后外圈极片仍旧不平整，在电芯500充电后也容易出现析锂弊病，发热和起火风险增加。

为降低整形后出现褶皱的情况，参照图1所示，本实用新型的实施例中，支撑组件200包括顶升装置220、顶板222和下压板210，顶升装置220连接在下压板210上，且顶升装置220还驱动连接顶板222。其中，沿左右方向，顶板222的长度小于电芯500的长度。因此，当顶升装置220顶升顶板222时，顶板222能够和电芯500抵接，以使电芯500发生变形，例如使电芯500变形成轻微的拱形，从而减少电芯500外圈极片出现褶皱的情况。

其中，整形机构1000的工作过程可以是：电芯500放置在支撑组件200上，上压板420在第一驱动装置的驱动下向下移动，接着进入预整形阶段：在准备接触到电芯500前，顶升装置220动作以驱动顶板222顶起电芯500，例如顶起电芯500的中部位置，以使电芯500和上压板420抵接，由于顶板222的长度小于电芯500的长度，因此顶板222顶起电芯500后，能够使得电芯500呈现一个轻微的拱形，改善电芯500的外圈极片表面凹陷不平整的情况。后续进入整形阶段：上压板420继续下压，而顶升装置220驱动顶板222下降回缩，两个侧压板300在上压板420下压的同时往靠近电芯500的方向挤压整形，整形结束后上压板420和侧压板300回缩至预设的位置。可以理解的是，在电芯500整形的过程中，通过设置顶升装置220和顶板222，增加的预整形阶段，有效改善电芯500外圈极片的不平整情况，当后续整形阶段上压板420继续下压时，能够减少外圈极片出现褶皱的情况，降低电芯500发热起火的风险。

参照图3和图4所示，本实用新型的实施例中，沿左右方向，顶板222的长度为L1，电芯500的长度为L2，满足：3≤L2/L1≤5。可以理解的是，电芯500长度是顶板222长度的3到5倍，有利于顶板222在顶起电芯500时使得电芯500变形成轻微的拱形，有效减少电芯500在整形后出现褶皱。

参照图1所示，本实用新型的实施例中，顶升装置220包括第一气缸221，第一气缸221连接于下压板210，例如第一气缸221靠近活塞杆223的一端的端盖和下压板210背离上压板420的一侧固定连接，且第一气缸221位于下压板210的中部位置。第一气缸221的活塞杆223穿设于下压板210且和顶板222连接，因此活塞杆223能够带动顶板222上下移动，使顶板222能够顶升电芯500。

参照图5所示，本实用新型的实施例中，下压板210设有向下延伸的凹槽211，顶板222能够收容于凹槽211内。其中，顶板222具有工作状态和收缩状态，当顶板222处于工作状态时，第一气缸221将顶板222顶升，使其凸出于下压板210的上表面，从而顶升电芯500。当顶板222处于收缩状态时，顶板222收容于凹槽211内，且顶板222的上表面和下压板210的上表面齐平，避免对电芯500后续的压缩整形造成影响。

参照图1所示，本实用新型的实施例中，支撑组件200包括第二驱动装置，第二驱动装置的一端连接于机架100，另一端驱动连接于下压板210。因此第二驱动装置能够驱动下压板210上下移动，以调节下压板210的位置，满足不同情况下的位置需要，提高整形机构1000的通用性。本实用新型的实施例中，第二驱动装置包括两个第二气缸230，两个第二气缸230沿左右方向间隔设置，两个第二气缸230能够提高驱动的稳定性。本实用新型的另一种实施例中，第二驱动装置还可以包括电机，通过电机驱动下压板210上下移动。具体根据实际情况选择合适的驱动部件，本实用新型在此不再具体限定。

继续参照图1所示，本实用新型的实施例中，第一驱动装置包括伺服电机410，伺服电机410连接于机架100，且伺服电机410用于驱动上压板420上下移动。可以理解的是，伺服电机410具有精度高、稳定性好、适应性强等优点，因此伺服电机410适用于对控制精度要求较高的场合。采用伺服电机410能够提高上压板420的控制精度，提高上压板420驱动的稳定性，从而提高电芯500整形的合格率。

本实用新型的实施例中，整形机构1000还包括加热装置，加热装置用于加热侧压板300、上压板420和下压板210中的至少一个。例如加热装置能够加热侧压板300、上压板420和下压板210，通过热压的方式提高电芯500的整形效率。需要说明的是，侧压板300、上压板420和下压板210也可以是采用常温对电芯500进行整形，具体根据实际情况选择合适的方案。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.整形机构，其特征在于，包括：

机架；

支撑组件，连接于所述机架，所述支撑组件用于承托电芯；

上压组件，包括第一驱动装置和上压板，所述第一驱动装置设于所述机架且驱动连接于所述上压板，所述上压板和所述支撑组件沿上下方向间隔设置，所述第一驱动装置用于驱动所述上压板靠近或远离所述支撑组件；

两个侧压板，沿左右方向间隔设置，两个所述侧压板相对的一端的端部分别凹陷形成弧形结构，两个所述侧压板能够朝互相靠近或远离的方向移动，以使两个所述弧形结构分别与所述电芯沿所述左右方向的两端抵接；

其中，所述支撑组件包括第二驱动装置和下压板，所述第二驱动装置固定连接于所述机架且驱动连接于所述下压板，以使所述下压板靠近或远离所述上压板。

2.根据权利要求1所述的整形机构，其特征在于，所述弧形结构为圆弧面，所述圆弧面的直径为D，所述电芯沿所述上下方向的厚度为H，满足：1.5≤D/H≤2。

3.根据权利要求1所述的整形机构，其特征在于，所述支撑组件包括顶升装置、顶板和下压板，所述顶升装置连接于所述下压板且驱动连接于所述顶板，沿所述左右方向，所述顶板的长度小于所述电芯的长度，所述顶升装置用于驱动所述顶板顶升所述电芯，以使所述电芯发生形变。

4.根据权利要求3所述的整形机构，其特征在于，所述顶板的长度为L1，所述电芯的长度为L2，满足：3≤L2/L1≤5。

5.根据权利要求3所述的整形机构，其特征在于，所述顶升装置包括第一气缸，所述第一气缸连接于所述下压板，所述第一气缸的活塞杆穿设于所述下压板且和所述顶板连接。

6.根据权利要求3所述的整形机构，其特征在于，所述下压板设有凹槽，所述顶板能够收容于所述凹槽内；所述顶板具有工作状态和收缩状态，当所述顶板处于所述工作状态，所述顶板凸出于所述下压板；当所述顶板处于所述收缩状态，所述顶板的上表面和所述下压板的上表面齐平。

7.根据权利要求1所述的整形机构，其特征在于，所述第二驱动装置包括两个第二气缸，两个所述第二气缸沿所述左右方向间隔设置，所述第二气缸的输出端和所述下压板连接。

8.根据权利要求1所述的整形机构，其特征在于，所述第一驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机连接于所述机架，且驱动连接于所述上压板。

9.根据权利要求1所述的整形机构，其特征在于，所述整形机构还包括加热装置，所述加热装置用于加热所述侧压板、所述上压板和所述支撑组件中的至少一个。

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