TWI780522B - 間距可變之電池夾具及具備該夾具之電池化成設備 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種間距可變之電池夾具及具備該夾具之電池化成設備，其中間距可變之電池夾具利用滑移致動器先拉開複數夾塊之夾板的間距後，夾板插入電池托架的複數容艙內。接著，滑移致動器又驅動夾板去夾持電池。據此，本發明主要利用電池托架來存放電池，並於進行化成製程時施加壓力，以對電池定型；另外，間距可變之電池夾具則用於夾持電池，其可擴大電池厚度的適用範圍，最重要的是可按照每一個電池的實際厚度去定型電池化成後的厚度。因此，本發明可同時裝夾多個厚度不一的電池，可裝載電池的厚度範圍較大。

Description

間距可變之電池夾具及具備該夾具之電池化成設備
本發明係關於一種間距可變之電池夾具及具備該夾具之電池化成設備，尤指一種適用於對軟包鋰電池化成之設備、以及化成過程用以夾持電池並對電池充放電之電池夾具。
鋰電池於製造為成品之前，都必須先經過化成(formation)；所謂「化成」係通電至軟包鋰電池(鋰電池半成品)之電極，使軟包鋰電池原本呈流體狀態之化學成分逐漸固化以儲存電能。進一步說明，軟包鋰電池(pouch-type battery)係指內部呈流體狀態之化學成分而填充於一軟性袋體中，因此在化成的過程中，軟包鋰電池會膨脹，故需持續施加均勻的定型外力，以維持形狀。
再者，習知軟包鋰電池的化成設備請參考我國專利公告第I424603號「托架(TRAY)」，其揭露了利用固定板和活動板間之容置空間來放置袋型電池，而利用活動板移動來夾持電池。另外，各固定板設置限位凸塊，用以均勻頂抵並限制各活動板與各固定板間之間距。據此，該習知技術雖然透過連動軸帶動活動板以夾持袋型電池，不過因限位凸塊已經預先設定了各活動板與各固定板間之間距，因此每個袋型電池被賦予的定型空間也已固定，無法適用於厚度差異較大(例如5～7mm)的電池。
除此之外，在現有的軟包鋰電池化成設備中，不乏可變距之電極夾具，不過都同樣有前述先前技術之缺失，即可適用之電池的厚度受限，而且整個變距機構複雜且使用壽命不長，其中較常見以連桿或鏈條帶動電極夾具；惟此等習知技術之機構組裝複雜，維修不易，而且鏈條在使用一段時間後會延展變長造成脫鏈，而需要定期重新調整張力，產生不少成本耗費。
本發明之主要目的係在提供一種間距可變之電池夾具及具備該夾具之電池化成設備，俾能同時自動裝夾多個厚度不一的電池，且可適用較大範圍厚度之電池。
為達成上述目的，本發明一種間距可變之電池夾具係用於搭配一電池托架，而電池托架包括複數容艙，其分別用於容設複數電池，該電池夾具主要包括一導引架、複數夾塊、以及一滑移致動器；每一夾塊包括一本體、一夾板、至少一充放電電極、一耦接件、及一耦接部；且本體係耦合於導引架並可相對滑移，而夾板、充放電電極、耦接件、及耦接部係設置於本體；耦接件係用於耦接至相鄰夾塊之耦接部；又，滑移致動器係組設於導引架，並耦接於複數夾塊。其中，當複數夾塊之夾板至少部分容置於電池托架之該複數容艙時，滑移致動器驅動複數夾塊，使複數夾塊之夾板推擠複數電池，而複數夾塊之充放電電極接觸複數電池之電極。
承上，本發明間距可變之電池夾具利用滑移致動器驅動複數夾塊之夾板推擠複數電池，並藉由複數夾塊間所配置之耦接件、及耦接部的耦接機構，複數夾塊之夾板可根據實際電池厚度自適應地調整並夾持電池，亦即調整並固定電池化成過程中電池的厚度。因此，本發明可同時裝夾多個厚度不一的電池，可裝載電池的厚度範圍較大。
較佳的是，本發明間距可變之電池夾具可更包括一推塊，其可耦合於導引架並介於滑移致動器與複數夾塊之間；滑移致動器可先施加一拉力而驅動推塊去拉動複數夾塊，使複數夾塊受耦接件與耦接部之拘束而彼此間隔一特定距離；而當複數夾塊之夾板與充放電電極至少部分容置於電池托架之複數容艙時，滑移致動器可取消該拉力並驅動推塊去推動複數夾塊。換言之，在複數夾塊之夾板分別進入複數容艙之前，滑移致動器將驅動推塊去拉開複數夾塊，以加大夾塊間的間距，即擴大電池厚度的適用範圍；在複數夾塊之夾板分別進入複數容艙之後，滑移致動器再驅動推塊去推動複數夾塊，讓複數夾塊根據個別電池的實際厚度來夾持電池。
再者，在本發明中，夾塊之耦接件可包括一鉤部，而耦接部可為一凹槽，鉤部可插設於相鄰夾塊之凹槽，且鉤部可於凹槽內自由滑移；換言之，作為耦接部之凹槽提供了作為耦接件之鉤部活動的裕度，特別是水平滑移，也因此提供了夾塊間的間距之變距範圍，同時也加大了電池厚度的適用範圍。
為達成前述目的，本發明一種電池化成設備包括一電池托架、以及前段所述之間距可變之電池夾具，該電池托架主要包括二滑桿、複數分隔板、及一推擠板；二滑桿分設於電池托架二側；而複數分隔板係架設於該二滑桿；且複數分隔板彼此間隔一特定距離並定義出該複數容艙；又推擠板係耦接該複數分隔板；其中，當複數電池分別容設於複數容艙內時，該間距可變之電池夾具係趨近電池托架，使複數夾塊之夾板分別插入複數容艙，並介於電池與分隔板之間。
據此，本發明電池化成設備主要由電池托架和間距可變之電池夾具所組成；其中，電池托架主要供放置電池，並於進行化成製程時施加壓力，以對電池定型；另外，間距可變之電池夾具則用於夾持電池，最重要的是可按照每一個電池的實際厚度去定型電池化成後的厚度。
此外，在本發明電池化成設備中，當間距可變之電池夾具的夾板至少部分容置於電池托架之複數容艙時，間距可變之電池夾具的滑移致動器驅動複數夾塊夾持複數電池；而推擠板對複數電池加壓後開始化成。也就是說，當間距可變之電池夾具的夾板進入容艙後，夾板開始根據實際電池的厚度來夾持電池；完成夾持後才對電池加壓並開始化成。
本發明間距可變之電池夾具及具備該夾具之電池化成設備在本實施例中被詳細描述之前，要特別注意的是，以下的說明中，類似的元件將以相同的元件符號來表示。再者，本發明之圖式僅作為示意說明，其未必按比例繪製，且所有細節也未必全部呈現於圖式中。
請先參閱圖1，圖1係本發明電池化成設備一較佳實施例之俯視圖；如圖中所示，本實施例之電池化成設備主要包括一電池托架3、及二間距可變之電池夾具2，二間距可變之電池夾具2分設於電池托架3之二側。需要特別說明的是，圖1中雖然並未顯示，但本實施例之電池化成設備應該還具備使二間距可變之電池夾具2趨近或遠離電池托架3之移載模組、以及負責對電池化成過程中加壓之加壓模組，其中移載模組可由氣壓缸、馬達搭配螺桿、抑或其他可驅動二間距可變之電池夾具2產生位移之等效組件，而加壓模組同樣可為氣壓缸、馬達搭配螺桿、抑或其他可對電池4加壓之等效組件，該等模組之具體運作後有詳述。
請一併參閱圖2，圖2係本發明之電池托架3一較佳實施例之立體圖。如圖中所示，本實施例之電池托架3主要包括二滑桿32、二定位桿5、多個分隔板33、以及一推擠板34。其中，二滑桿32和二定位桿5分設於電池托架3二側，且上下配置；而每一分隔板33上緣之相對應端各設有一耳部331，故分隔板33透過耳部331而掛載於二側的滑桿32上。另外，電池4利用上方的開孔41掛在分隔板33頂端的插銷332上，但並未將電池4鎖附於插銷332，也就是說電池4仍然可在插銷332上有限度地自由滑移。
另外，每一定位桿5包括多個分隔塊51、及一推塊52，而相鄰分隔塊51彼此間隔一特定距離。然而，每一個分隔塊51介於二個分隔板33之間，也就是說，相鄰分隔板33之間透過分隔塊51而隔出一容艙31，其係用於容納電池4。至於，推擠板34則設置於多個分隔塊51之一側，並連接至一加壓模組(圖中未示)，故加壓模組可透過推擠板34對分隔塊51及電池4施加壓力。
請再參閱圖3，圖3係本發明之間距可變之電池夾具2一較佳實施例之立體圖；如圖中所示，本實施例之間距可變之電池夾具2主要包括一導引架21、多個夾塊22、一推塊28、一滑移致動器29、以及一頂桿6。其中，本實施例之導引架21包括一導軌211、及一導桿212。
再者，本實施例之夾塊22包括一本體23、一夾板24、二充放電電極25、一耦接件26、及一耦接部27；本體23包括一導槽231、及一貫穿孔232，而導槽231係用於耦接至導引架21之導軌211，且貫穿孔232係用於套設於導桿212；藉此，本體23可耦合於導引架21並可相對滑移。
另一方面，夾板24、充放電電極25、耦接件26、及耦接部27均設置於本體23上，其中夾板24係設置於本體23並朝向電池托架3之一側凸出；二充放電電極25分設於本體23底部之二側，且亦朝向電池托架3之一側凸出。再且，本實施例之耦接件26包括一鉤部261，而本實施例之耦接部27係一凹槽，且鉤部261插設於相鄰夾塊22之凹槽。需要特別說明的是，本實施例之凹槽的具體尺寸(長度、寬度、及深度)都大於鉤部261的具體尺寸(長度、寬度、及高度)，故鉤部261可於凹槽(即耦接部27)內自由滑移。也就是說，透過本實施例之耦接件26和耦接部27之設計，讓相鄰夾板24間的間距形成可變。
請同時參閱圖1、圖2、及圖3，以下為本實施例之電池化成設備的運作說明。首先，滑移致動器29先施加一拉力而驅動推塊28去拉動多個夾塊22，使複數夾塊22受耦接件26與耦接部27之拘束而彼此間隔一特定距離，也就是將夾塊22間的間距加大；其主要目的是為了拉大二相鄰夾塊22之夾板24和充放電電極25間的距離以適應不同厚度的電池4，同時也加大了可適用電池4厚度範圍。
請一併參閱圖4，其係本發明電池化成設備一較佳實施例之局部放大立體圖。接著，二間距可變之電池夾具2受移載模組(圖中未示)之驅動而分別朝向電池托架3移動；當頂桿6推頂推塊52後，又繼續移動，頂桿6將推動定位桿5旋轉，進而使多個分隔塊51隨著定位桿5之旋轉而移出多個分隔板33之間，此意味著相鄰夾塊22間的間距將不再受限於分隔塊51，而可供調整。再且，二間距可變之電池夾具2又繼續移動，而夾板24將逐漸插入電池托架3之容艙31內，並插入分隔板33與電池4之間並完成定位後，充放電電極25也接觸電池電極42。
另一方面，當夾塊22之夾板24定位於容艙31內後，滑移致動器29隨即取消拉力，因夾板24間的距離已足夠容納絕大部分的電池4；與此同時，滑移致動器29改為驅動推塊28去推動夾塊22，讓夾塊22之夾板24協同分隔板33去夾持電池4；也就是說，夾板24開始根據個別電池4的實際厚度來夾持電池4。
接著，加壓模組(圖中未示)驅動推擠板34以對複數電池4加壓後開始化成，亦即透過間距可變之電池夾具2上的充放電電極25對電池4進行充放電。最後，等待化成結束後，先取消加壓模組之施壓，二間距可變之電池夾具2分別朝向背離電池托架3之方向移動，待夾塊22之夾板24完全脫離容艙31後，即可取出電池4。
綜上所述，在本發明中，間距可變之電池夾具2之夾塊22的夾板24在分別進入容艙31之前，滑移致動器29將拉開夾塊22的間距，即擴大電池厚度的適用範圍；接著，當夾板24插入容艙31後，滑移致動器29又驅動夾板24去夾持電池，故可依據每一電池的實際厚度去夾持電池4；就本實施例而言，可適用的電池厚度範圍為5mm至7mm，然而就現有技術而言是無法適用如此大的厚度範圍之電池4。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
2:間距可變之電池夾具 3:電池托架 4:電池 5:定位桿 6:頂桿 21:導引架 22:夾塊 23:本體 24:夾板 25:充放電電極 26:耦接件 27:耦接部 28:推塊 29:滑移致動器 31:容艙 32:滑桿 33:分隔板 34:推擠板 41:開孔 42:電池電極 51:分隔塊 52:推塊 211:導軌 212:導桿 231:導槽 232:貫穿孔 261:鉤部 331:耳部 332:插銷
圖1係本發明電池化成設備一較佳實施例之俯視圖。 圖2係本發明之電池托架一較佳實施例之立體圖。 圖3係本發明之間距可變之電池夾具一較佳實施例之立體圖。 圖4係本發明電池化成設備一較佳實施例之局部放大立體圖。
2:間距可變之電池夾具
3:電池托架
4:電池
5:定位桿
6:頂桿
22:夾塊
24:夾板
26:耦接件
27:耦接部
29:滑移致動器
32:滑桿
33:分隔板
34:推擠板

Claims (10)

  1. 一種間距可變之電池夾具，其係用於搭配一電池托架，該電池托架包括複數容艙，該複數容艙分別用於容設複數電池，該間距可變之電池夾具包括：一導引架；複數夾塊，每一夾塊包括一本體、一夾板、至少一充放電電極、一耦接件、及一耦接部；該本體係耦合於該導引架並可相對滑移，該夾板、及該至少一充放電電極係設置於該本體並朝向該電池托架之一側凸出；該耦接件、及該耦接部係設置於該本體，該耦接件係朝向至少一相鄰夾塊之一側凸出並用於耦接至該至少一相鄰夾塊之該耦接部；以及一滑移致動器，其係組設於該導引架，並耦接於該複數夾塊；其中，當該複數夾塊之該夾板至少部分容置於該電池托架之該複數容艙時，該滑移致動器驅動該複數夾塊，使該複數夾塊之該夾板分別推擠該複數電池，而該複數夾塊之該充放電電極接觸該複數電池之電極。
  2. 如請求項1之間距可變之電池夾具，其更包括一推塊，其係耦合於該導引架並介於該滑移致動器與該複數夾塊之間；該滑移致動器先施加一拉力而驅動該推塊去拉動該複數夾塊，使該複數夾塊受耦接件與該耦接部之拘束而彼此間隔一特定距離；而當該複數夾塊之該夾板與該充放電電極至少部分容置於該電池托架之該複數容艙時，該滑移致動器驅動該推塊去推動該複數夾塊。
  3. 如請求項1之間距可變之電池夾具，其中，該夾塊 之該耦接件包括一鉤部，該耦接部係一凹槽，該鉤部插設於該相鄰夾塊之該凹槽，且該鉤部可於該凹槽內自由滑移。
  4. 如請求項1之間距可變之電池夾具，其中，該導引架包括一導軌、及一導桿；該夾塊之該本體包括一導槽、及一貫穿孔；該夾塊之該導槽耦接於該導引架之該導軌，該夾塊之該貫穿孔套設於該導桿。
  5. 如請求項1之間距可變之電池夾具，其中，每一夾塊包括二充放電電極，其分設於該本體底部之二側。
  6. 一種電池化成設備，包括一電池托架、及至少一如請求項1至5中任一項所述之間距可變之電池夾具，該電池托架包括：二滑桿，其分設於該電池托架二側；複數分隔板，其係架設於該二滑桿；該複數分隔板彼此間隔一特定距離並定義出該複數容艙；以及一推擠板，其係耦接該複數分隔板；其中，當該複數電池分別容設於該複數容艙內時，該間距可變之電池夾具係趨近該電池托架，使該複數夾塊之該夾板分別插入該複數容艙，並介於該電池與該分隔板之間。
  7. 如請求項6之電池化成設備，其中，當該間距可變之電池夾具的該夾板至少部分容置於該電池托架之該複數容艙時，該間距可變之電池夾具的該滑移致動器驅動該複數夾塊夾持該複數電池；而該推擠板對該複數電池加壓後開始化成。
  8. 如請求項6之電池化成設備，其包括二個如請求項1至5中任一項所述之間距可變之電池夾具，其分設於該電池托架之二側；當該複數電池分別容設於該複數容艙內時，該二間 距可變之電池夾具係同時趨近該電池托架，使該複數夾塊之該夾板分別插入該複數容艙之二相對應側，並介於該電池與該分隔板之間。
  9. 如請求項6之電池化成設備，其中，該電池托架更包括二定位桿，其分設於該電池托架二側；每一定位桿包括複數分隔塊，該複數分隔塊係分別對應於該複數容艙。
  10. 如請求項9之電池化成設備，其中，每一定位桿更包括一推塊，該間距可變之電池夾具更包括一頂桿；該間距可變之電池夾具趨近該電池托架時，該頂桿推頂該推塊使該定位桿旋轉，進而使該複數分隔塊移出於該複數分隔板之間。
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