JP7842843B2 - 電池トレイ定圧力設備 - Google Patents
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Description
本発明は電池製造分野に関し、特に電池化成に使用する電池トレイ定圧力設備に関する。
電池の充放電過程では、電池の充放電を行って電池性能を調整及びテストする必要があり、該過程は電池の容量充放電とも呼ばれている。容量充放電プロセスでは、一般的に使用されている定圧力機構は複数のセパレータによって電池を仕切っており、電池を投入する前は、セパレータは互いに一定の距離だけ離れており、電池を隣り合うセパレータの間に投入した後は、圧力を加えることにより、セパレータを互いに接近させ、それにより電池を拘束して、充放電を実施する。しかし、加える圧力は、通常、かなり大きく、例えば数トンの圧力を必要としているが、電池は高出力及び高エネルギーの充放電過程において、内部の電解液が電流の影響を受けて化学反応を発生し、内部の温度上昇環境の影響により電池ケースに膨張または収縮が発生することがあり、圧力が固定されたり、膨張量が膨大であったりすると、電池の品質が損壊され、しかも適時にフィードバックすることができない。
リチウム電池の充放電過程でその安全性を保証し、生産ラインの効率と生産額を高めるためには、拘束トレイの電池表面に対する圧力が均一でなければならないだけでなく、電池の膨張または収縮変形に応じて、電池表面の圧力値が一定であるようリアルタイムで制御し、サーボ制御にＰＩＤをプラスして制御を行うことで、圧力を中央制御パネルに表示できるようにして、リアルタイムで警報をフィードバックしなければならない。
上記の問題を解決するために、本発明では電池トレイ定圧力設備を提示しており、その設計構想は、電池の拘束案内軸と圧力センサを間接的に接触させることにより電池が受ける圧力に対してリアルタイムでフィードバックを行い、かつ電気シリンダを介して、フィードバックに基づいて拘束案内軸を移動させることによって、電池が受ける圧力を一定に保つというものである。
本発明の電池トレイ定圧力設備は１つの電池トレイ６を含み、電池トレイ６後端にはトレイ恒圧機構５が接続されており、トレイ恒圧機構５は電池トレイ６内の電池に一定圧力を加えており、
電池トレイ６は矩形のトレイ底枠６０３を含み、トレイ底枠６０３の前端には垂直な前固定板６００が設けられ、後端には垂直な後ろ固定板６０７が設けられており、前固定板６００は後ろ固定板６０７と平行で、かつ縦方向のライナ案内軸６０８を介して接続されており、若干のトレイライナ板６１１がスロット６０９を介してライナ案内軸６０８上に縦方向に摺動可能に設けられており、隣り合うトレイライナ板６１１の間には電池を挟持するための作業位置が残されており、
後ろ固定板６０７に最も近いトレイライナ板６１１の後端にはプッシャ６０４が設けられ、後ろ固定板６０７上には台形ナット６０５と拘束孔６１０が設けられており、縦方向のネジ６０６は台形ナット６０５を貫通してプッシャ６０４に接触しており、ネジ６０６は台形ナット６０５内で回転することによって縦方向に移動し、プッシャ６０４を押し動かすことができ、スロットの頂部には横方向で外部のプローブ機構とドッキング可能なトレイヘッド６０２が設けられ、電池の横方向上の両端には電池極柱６０１が設けられており、
拘束孔６１０内にはトレイ恒圧機構５に属する縦方向拘束器５００がそれぞれ貫設されており、拘束器５００は拘束案内軸５００１を含み、拘束案内軸５００１の前端はプッシャ６０４と接続され、後端は補強板５００２、圧力センサ５００４及び接続ブロック５００３をこの順に通ってスライダ固定板５０２と接続されており、スライダ固定板５０２は前後に推進可能な電気シリンダ５０１と接続され、電気シリンダ５０１は外部機構と接続されており、スライダ固定板５０２は、電気シリンダ固定板５０３を介して外部機構と接続されており、
圧力センサ５００４及び電気シリンダ５０１は外部の上位マシンと接続され、電気シリンダ５０１は圧力センサ５００４がフィードバックする圧力によって伸縮し、拘束案内軸５００１がプッシャ６０４に加える力を調整することができる。
電池トレイ６は矩形のトレイ底枠６０３を含み、トレイ底枠６０３の前端には垂直な前固定板６００が設けられ、後端には垂直な後ろ固定板６０７が設けられており、前固定板６００は後ろ固定板６０７と平行で、かつ縦方向のライナ案内軸６０８を介して接続されており、若干のトレイライナ板６１１がスロット６０９を介してライナ案内軸６０８上に縦方向に摺動可能に設けられており、隣り合うトレイライナ板６１１の間には電池を挟持するための作業位置が残されており、
後ろ固定板６０７に最も近いトレイライナ板６１１の後端にはプッシャ６０４が設けられ、後ろ固定板６０７上には台形ナット６０５と拘束孔６１０が設けられており、縦方向のネジ６０６は台形ナット６０５を貫通してプッシャ６０４に接触しており、ネジ６０６は台形ナット６０５内で回転することによって縦方向に移動し、プッシャ６０４を押し動かすことができ、スロットの頂部には横方向で外部のプローブ機構とドッキング可能なトレイヘッド６０２が設けられ、電池の横方向上の両端には電池極柱６０１が設けられており、
拘束孔６１０内にはトレイ恒圧機構５に属する縦方向拘束器５００がそれぞれ貫設されており、拘束器５００は拘束案内軸５００１を含み、拘束案内軸５００１の前端はプッシャ６０４と接続され、後端は補強板５００２、圧力センサ５００４及び接続ブロック５００３をこの順に通ってスライダ固定板５０２と接続されており、スライダ固定板５０２は前後に推進可能な電気シリンダ５０１と接続され、電気シリンダ５０１は外部機構と接続されており、スライダ固定板５０２は、電気シリンダ固定板５０３を介して外部機構と接続されており、
圧力センサ５００４及び電気シリンダ５０１は外部の上位マシンと接続され、電気シリンダ５０１は圧力センサ５００４がフィードバックする圧力によって伸縮し、拘束案内軸５００１がプッシャ６０４に加える力を調整することができる。
より具体的には、拘束孔６１０及び拘束案内軸５００１の数はいずれも４つである。
電池トレイ６が充放電過程で拘束器５００とドッキングする場合は、電気シリンダ５０１が接続ブロック５００３を介して推力を４本の拘束案内軸５００１上に均等に分割し、続いて４本の拘束案内軸５００１が力をプッシャ６０４上に分散させ、圧力センサ５００４によって電池の受圧状況をリアルタイムで監視し、さらに電気シリンダ５０１を用いてプッシャ６０４に加える圧力を調整することで、電池が充電により膨張しても、受ける圧力を引き続き安定に保つことを保証する。
本発明の技術的効果は、充放電セパレータが電池に加える圧力が不均一であることにより電池が変形するというよく見られる欠陥を解決する一方で、電池の充放電過程での膨張及び収縮が引き起こす圧力変化に対して、リアルタイムでの調整制御及びフィードバックを行うことで、デジタル閉ループ及び可制御を実現し、電池の安全性を大きく向上させ、生産能力と効率を大幅に向上させるという点にある。
以下では、図面と結び付けて、本発明の実施例における具体的な実施形態について詳細に説明している。ここに記載している具体的な実施形態は、本発明の実施例を説明及び解釈するためのものにすぎず、本発明の実施例を限定するためのものではないことを理解しておかなければならない。
本発明の記述において理解しておかなければならないのは、用語の「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などが示す方位または位置関係は、図に示す方位または位置関係に基づいており、本発明を記述しやすくし、記述を簡略化するためのものにすぎず、指している装置や素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位により構成及び操作されなければならないことを示したり、暗示したりするものではなく、よって本発明に対する限定と理解することはできないという点である。
また、用語の「第１」、「第２」は目的を記述するためのみ用いられるものであり、相対的な重要性を示したり、暗示したり、または指している技術的特徴の数を暗に示したりするものと理解することはできない。よって、「第１」、「第２」と限定されている特徴は、明らかに、または暗に、少なくとも１つの該特徴を含むことができる。本発明の記述において、「複数」とは、別途明確かつ具体的な限定がない限り、少なくとも２つ、例えば２つ、３つなどを意味する。
本発明では、別途明確な規定及び限定がない限り、用語の「取付」、「連結」、「接続」、「固定」などは広義的に理解すべきであり、例えば、固定接続であってもよいし、着脱可能な接続であってもよいし、一体であってもよく、また機械接続や電気接続でもよいし、相互の通信でもよく、また別途明確な限定がない限り、直接的な連結でもよいし、中間媒体を介した間接的な連結でもよいし、２つの素子内部の連通や、２つの素子の相互作用関係でもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記の用語の本発明における具体的な意味を理解することができる。
本発明において、別途明確な規定及び限定がない限り、第１特徴が第２特徴の「上」または「下」である場合、第１及び第２の特徴が直接接触していてもよいし、第１及び第２の特徴が中間媒体を介して間接的に接触していてもよい。また、第１特徴が第２特徴「の上」、「上方」、「上面」にある場合、第１特徴は第２特徴の直上または斜め上であってよく、または第１特徴の水平高さが第２特徴より高いことを示すだけであってもよい。第１特徴が第２特徴「の下」、「下方」、「下面」にある場合、第１特徴は第２特徴の直下または斜め下であってよく、または第１特徴の水平高さが第２特徴より低いことを示すだけであってもよい。
本明細書の記述において、用語の「１つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例示」、「具体的例示」または「いくつかの例示」を参照するというような記述は、該実施例または例示に記述されている具体的な特徴、構造、材料または特長と結び付けて、本発明の少なくとも１つの実施例または例示に含まれることを意味している。本明細書では、上記の用語の概略的な表現は、必ずしも同じ実施例または例示に対するものである必要はない。また、記述されている具体的な特徴、構造、材料または特長は、１つまたは複数の実施例または例示の中で、適切な形で結合させることができる。また、互いに矛盾しない状況において、当業者は、本明細書に記述されている異なる実施例または例示、及び異なる実施例または例示の特徴を結合させたり、組み合わせたりすることができる。
以下では、図面を参照し、例示的な実施例と結び付けて、本発明を詳細に説明する。
矩形のトレイ底枠６０３を含み、トレイ底枠６０３の前端には垂直な前固定板６００が設けられており、後端には垂直な後ろ固定板６０７が設けられており、前固定板６００は後ろ固定板６０７と平行で、かつ縦方向のライナ案内軸６０８を介して接続されており、若干のトレイライナ板６１１がスロット６０９を介してライナ案内軸６０８上に縦方向に摺動可能に設けられており、隣り合うトレイライナ板６１１の間には電池を挟持するための作業位置が残されており、
後ろ固定板６０７に最も近いトレイライナ板６１１上にはプッシャ６０４が設けられ、後ろ固定板６０７上には台形ナット６０５と拘束孔６１０が設けられており、縦方向のネジ６０６は台形ナット６０５を貫通してプッシャ６０４と接触しており、ネジ６０６は台形ナット６０５内で回転することによって縦方向に移動し、プッシャ６０４を押し動かすことができ、スロット６０９の頂部には横方向で外部のプローブ機構とドッキング可能なトレイヘッド６０２が設けられており、電池の横方向上の両端には電池極柱６０１が設けられており、
電池トレイ６の後端にはトレイ恒圧機構５が接続されており、トレイ恒圧機構５の役割は、一定圧力を用いてトレイライナ板６１１の間に挟持された電池を圧着することで、充放電過程の安定性を保証するという点にある。トレイ恒圧機構５は拘束器５００を含み、拘束器５００は拘束案内軸５００１を含み、拘束案内軸５００１の前端はプッシャ６０４と接続され、後端は補強板５００２、圧力センサ５００４及び接続ブロック５００３をこの順に通ってスライダ固定板５０２と接続されており、スライダ固定板５０２は電気シリンダ５０１と接続され、電気シリンダ５０１は外部機構と接続されており、スライダ固定板５０２は電気シリンダ固定板５０３を介して外部機構と接続されており、
圧力センサ５００４及び電気シリンダ５０１は外部の上位マシンと接続され、電気シリンダ５０１は圧力センサ５００４がフィードバックする圧力によって伸縮し、拘束案内軸５００１がプッシャ６０４に加える力を調整することができる。
後ろ固定板６０７に最も近いトレイライナ板６１１上にはプッシャ６０４が設けられ、後ろ固定板６０７上には台形ナット６０５と拘束孔６１０が設けられており、縦方向のネジ６０６は台形ナット６０５を貫通してプッシャ６０４と接触しており、ネジ６０６は台形ナット６０５内で回転することによって縦方向に移動し、プッシャ６０４を押し動かすことができ、スロット６０９の頂部には横方向で外部のプローブ機構とドッキング可能なトレイヘッド６０２が設けられており、電池の横方向上の両端には電池極柱６０１が設けられており、
電池トレイ６の後端にはトレイ恒圧機構５が接続されており、トレイ恒圧機構５の役割は、一定圧力を用いてトレイライナ板６１１の間に挟持された電池を圧着することで、充放電過程の安定性を保証するという点にある。トレイ恒圧機構５は拘束器５００を含み、拘束器５００は拘束案内軸５００１を含み、拘束案内軸５００１の前端はプッシャ６０４と接続され、後端は補強板５００２、圧力センサ５００４及び接続ブロック５００３をこの順に通ってスライダ固定板５０２と接続されており、スライダ固定板５０２は電気シリンダ５０１と接続され、電気シリンダ５０１は外部機構と接続されており、スライダ固定板５０２は電気シリンダ固定板５０３を介して外部機構と接続されており、
圧力センサ５００４及び電気シリンダ５０１は外部の上位マシンと接続され、電気シリンダ５０１は圧力センサ５００４がフィードバックする圧力によって伸縮し、拘束案内軸５００１がプッシャ６０４に加える力を調整することができる。
電池トレイ６が充放電過程で拘束器５００とドッキングする場合は、電気シリンダ５０１が接続ブロック５００３を介して推力を４本の拘束案内軸５００１上に均等に分割し、続いて４本の拘束案内軸５００１が力をプッシャ６０４上に分散させ、圧力センサ５００４によって電池の受圧状況をリアルタイムで監視し、さらに電気シリンダ５０１を用いてプッシャ６０４に加える圧力を調整することで、電池が充電により膨張しても、受ける圧力が引き続き安定することを保証している。
電池トレイ６と拘束案内軸５００１を組み合わせることで、拘束状態において、電池の膨張により電池極柱６０１と接続されたプローブを電池の膨張に追従させることを実現しており、電気シリンダ５０１が圧力センサ５００４のフィードバックにより拘束案内軸５００１を押し動かして電池の圧力をリアルタイムで調整することで、充放電過程での電池の厚さの膨張により電池が損傷し、電池の充放電性能に影響が生じることを防ぎ、電池の外観に圧痕が生じることを防止している。
以上のように、本発明の実施例を示し、記述してきたが、上記の実施例は例示的なものであり、本発明に対する限定と理解することはできず、当業者は、本発明の範囲内において、上記の実施例に対する変更や修正、置換、変形を行うことができるということを理解することができる。
Claims (2)
- 電池トレイ定圧力設備において、１つの電池トレイ（６）を含み、電池トレイ（６）後端にはトレイ恒圧機構（５）が接続され、トレイ恒圧機構（５）は電池トレイ（６）内の電池に一定圧力を加えており、
電池トレイ（６）は矩形のトレイ底枠（６０３）を含み、前記トレイ底枠（６０３）の前端には垂直な前固定板（６００）が設けられており、後端には垂直な後ろ固定板（６０７）が設けられており、前固定板（６００）と後ろ固定板（６０７）は平行で、かつ縦方向のライナ案内軸（６０８）を介して接続されており、若干のトレイライナ板（６１１）はスロット（６０９）を介してライナ案内軸（６０８）上に縦方向に摺動可能に設けられており、隣り合うトレイライナ板（６１１）の間には電池を挟持するための作業位置が残されており、
後ろ固定板（６０７）に最も近いトレイライナ板（６１１）の後端にはプッシャ（６０４）が設けられ、前記後ろ固定板（６０７）上には台形ナット（６０５）と拘束孔（６１０）が設けられており、縦方向のネジ（６０６）は台形ナット（６０５）を貫通してプッシャ（６０４）と接触しており、スロット（６０９）の頂部には横方向で外部のプローブ機構とドッキング可能なトレイヘッド（６０２）が設けられており、電池の横方向上の両端には電池極柱（６０１）が設けられており、
前記拘束孔（６１０）内にはトレイ恒圧機構（５）に属する縦方向の拘束器（５００）がそれぞれ貫設されており、拘束器（５００）は拘束案内軸（５００１）を含み、前記拘束案内軸（５００１）の前端はプッシャ（６０４）と接続され、後端は補強板（５００２）、圧力センサ（５００４）及び接続ブロック（５００３）をこの順に通ってスライダ固定板（５０２）と接続されており、前記スライダ固定板（５０２）は、前後に推進可能な、外部機構と接続された電気シリンダ（５０１）と接続されており、前記スライダ固定板（５０２）は電気シリンダ固定板（５０３）を介して外部機構と接続されており、
圧力センサ（５００４）及び電気シリンダ（５０１）は外部の上位マシンと接続されており、電気シリンダ（５０１）は圧力センサ（５００４）がフィードバックする圧力によって伸縮し、拘束案内軸（５００１）がプッシャ（６０４）に加える力を調整することができることを特徴とする、
電池トレイ定圧力設備。 - 拘束孔（６１０）及び拘束案内軸（５００１）の数がいずれも４つであることを特徴とする、請求項１に記載の電池トレイ定圧力設備。
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