CN103140954B - 电池盒封口方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池盒封口方法，通过第一治具圈于罐体的开口的边缘***，用以限制固定罐体的开口形状，再由第二治具由罐体的开口塞入到罐体的内部空间，罐体利用金属薄片的金属拉伸特性，使罐体的开口的边缘形状定形，且该罐体的侧表面成平坦状；及最后再将盖体置于罐体开口处进行热熔接封口。本案利用治具可自动调整罐体恢复已变形的罐体恢复成应有的外形，使电池盒封口的整个制程可自动化量产，减省人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池盒封口方法，尤指通过治具自动调整金属薄片所形成的罐体形状，恢复已变形的罐体恢复成应有的罐体形状，使电池盒封口的整个制程可自动化量产。
背景技术
锂电池由于材料技术的大幅突破，已可作为高电量需求的供电源(如：锂铁二次电池Lithiumironphosphateoxide)，例如使用于电动自行车、电动轮椅等高电力需求的设备，此种高容量的非水电解液二次锂电池其储电量及供电量均较传统锂电池大。前述二次锂电池其电池罐体通常为铝制的金属罐体，一般而言，金属罐体由铝或不锈钢制成至少一端开口的罐体，待电池正极、负极及隔离膜封装于金属罐体后，为了保持电池内部的长期稳定密封，在罐体的开口部位，会以盖体通过不同的密封技术而将其确实封闭，以确保电池具有良好防水防气性能。
如图1所示，一般而言二次电池10于罐体20(以方形电池盒为例)内部包含多个电芯50(图中以三个电芯50为说明例)，其中该些电芯50由正极层、隔离层及负极层相叠置所构成，且该些电芯50与盖体30上的电极端40导电连接。而罐体20由不锈钢制、镍镀钢(nickel-platedsteel)制、铝制或铝合金制的金属薄片。
目前二次电池盒10的封口(以方形电池盒为例)，即在罐体20的开口的长边缘21与短边缘22及盖体30的长边缘31与短边缘32利用热熔接装置加以熔接。一般采用激光(Laser)熔接封口技术，它是利用钇铝石榴石(YAG棒)激光谐振腔中受强光源(一般为氮灯)的激励下发出一束单一频率的光(λ=1.06mm)经过谐振折射聚焦成一束，再把聚焦的焦点对准罐体20和盖体30的长边缘21与31与短边缘22与32的接合处，使相对应的边缘熔化后熔合为一体，以达到盖体30与罐体20的密封熔合的目的。
值得注意的是，目前二次电池盒10的封口制程中，因为罐体20为金属薄片，该些罐体20的长边缘21及长边缘21下方的表面23在被制备完成后，因为长时间的运送与置放，极易产生向内凹陷的现象；也常因为大量罐体20堆放，而产生短边缘22与长边缘21变形为非垂直状态。以上罐体20变形问题使得二次电池盒10在封口的制程上相当仰赖人工，需人工将罐体20形状调整后，再将已与盖体30的电极40导电连接的电芯50利用人工置入该罐体20内，且将罐体20和盖体30的长边缘21与31与短边缘22与32的接合处平整，再进行激光熔接封口。
发明内容
于是，为克服上述的缺点，本发明的一目的在于提供一种电池盒封口方法，通过治具调整金属薄片所形成的罐体形状，恢复已变形的罐体为应有的罐体形状，形成可自动化将电芯置入罐体内的方法。
本发明的另一目的是，通过自动化将电芯置入罐体内，且罐体和盖体的边缘的接合处平整，使激光熔接封口的整个制程自动化量产，减省人工成本。
为达到上述的目的，本发明揭示一种电池盒封口方法，应用于二次电池将一盖体置放到金属薄片形成的一罐体的开口处，再利用热熔接封口技术熔接该盖体与罐体相对应的边缘，其包括：
通过一第一治具圈于该罐体的开口的边缘***，用以限制固定该罐体的开口的形状；再由一第二治具由该罐体的开口塞入到该罐体的内部空间，再将第二治具抽离该罐体的内部空间，利用金属薄片的金属拉伸特性，使该罐体的开口的形状定形，且该罐体的侧表面成平坦状；再将该盖体置入于罐体的开口处，即可进行热熔接封口技术熔接该盖体与该罐体。
其中，该第二治具包含前端部及后端部，该前端部截面积小于后端部截面积及该罐体的开口形状定形的面积；而该第二治具的后端部进入该罐体内部空间的最大截面积不可小于该罐体开口的形状定形的面积。
其中，该第一治具进一步可包覆该罐体的侧表面，用以限制固定该罐体的开口的形状，及该罐体的侧表面的平坦状。
进一步可通过一第三治具将该盖体的周边表面压平，使该盖体的全部周边表面在同一水平面。
该盖体置放于该罐体的开口处，该盖体的周边表面与该罐体开口的边缘在同一水平面，即该罐体开口与该盖体同尺寸，可使用上焊方式完成热熔接封口技术。
其中，该盖体置放于该罐体的开口处，该盖体的周边表面低于该罐体开口的边缘，即该盖体比该罐体开口内围尺寸稍小，可使用内焊方式完成热熔接封口技术。
其中，该盖体置放于该罐体的开口处，该盖体的下表面周边紧接着该罐体开口的边缘，即该盖体与罐体开口***面积尺寸相同，可使用侧焊方式完成热熔接封口技术。
本发明的优点在于可应用于电池盒制作时任何需要对准再焊接的工艺，通过治具调整金属薄片所形成的罐体形状，利用薄金属易变形与拉伸的物理特性，可自动化解决因为大量罐体堆放，而产生短边缘与长边缘变形为非垂直状态，以及该些罐体的长边缘及长边缘下方的表面在被制备完成后，因为长时间的运送与置放，极易产生向内凹陷的现象。本技术通过治具自动调整金属薄片所形成的罐体形状，将已变形的罐体恢复成应有的外形，也因此可自动化将电芯置入罐体内，且罐体和盖体的边缘的接合处平整可进行激光熔接封口，使电池盒封口的整个制程可自动化量产，减省人工成本。
附图说明
图1为二次电池的分解示意图。
图2为本发明的第一治具的实施示意图。
图3为本发明的第一治具的另一实施示意图。
图4为本发明的第二治具的实施示意图一。
图5为本发明的第二治具的实施示意图二。
图6为本发明的盖体与罐体的组合示意图。
图7为本发明的盖体与罐体熔接封口的示意图一。
图8为本发明的盖体与罐体熔接封口的示意图二。
图9为本发明的盖体压平的示意图。
图10为本发明的盖体与罐体另一焊接示意图一。
图11为本发明的第二治具的另一实施剖面示意图一。
图12为本发明的第二治具的另一实施剖面示意图二。
图13为本发明的盖体与罐体另一焊接示意图二。
符号说明
10：二次电池20：罐体
50：电芯30：盖体
40：电极端21、31：长边缘
22、32：短边缘23：表面
110：罐体111：刻痕
120：开口121：长边缘
122：短边缘123：侧表面
130：电芯140：电极
150：盖体151：金属层
200、210：第一治具300：第二治具
310：前端部320：后端部
321：压迫部400：激光
500：第三治具
具体实施方式
有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来做进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
本发明揭露一种电池盒封口方法，应用于二次电池将盖体置放到金属薄片形成的罐体的开口处，再利用热熔接封口技术熔接该盖体与该罐体相对应的边缘。以下说明例以方形电池盒的封口为说明例，而该方法可应用于电池盒制作时任何需要对准再焊接的工艺。
请依序参阅图2~图7，本发明方法先通过一第一治具200圈定于一罐体110的开口120的***，即图示中的长边缘121与短边缘122***(如图2所示)，用以限制固定该罐体110的开口120形状，用以调整因为大量罐体110堆放，而产生短边缘122与长边缘121的相对关系变形，如图中短边缘122与长边缘121为非垂直状态，同时也为后续工序限制固定该罐体110的开口120形状。其中，进一步该第一治具210可扩大包围范围，该第一治具210可包覆到该罐体110的侧表面123(如图3所示)，使第一治具210除了限制固定该罐体110的开口120形状外，及也限制固定该罐体110侧表面123的平坦状。
当第一治具200圈定于该罐体110的开口120***后，再通过一第二治具300由该罐体110的开口120塞入到该罐体110的内部空间(如图4所示)，再将第二治具300抽离该罐体110的内部空间(如图5所示)，利用薄金属易变形与拉伸的物理特性，使该罐体110的开口120的边缘形状定形(例如短边缘122与长边缘121变形为垂直状态)，且该罐体110的侧表面120成平坦状。其中该第二治具300包含前端部310及后端部320，该前端部310截面积小于后端部320截面积及该罐体110的开口120形状定形的面积；而该第二治具300的后端部320进入该罐体110内部空间的最大截面积不可小于该罐体110开口120的形状定形的面积。图示中以该后端部320最大截面积及形状与该盖体150的截面积及形状相同为说明例。
如此，在罐体110的长边缘121及长边缘121下方的侧表面123在被制备完成后，因为长时间的运送与置放产生向内凹陷的现象时，虽然该罐体110的开口120因为内凹陷变形，但依然可通过该第二治具300的前端部310进入该罐体110内部空间，再由第二治具300的后端部320利用利用薄金属易变形与拉伸的物理特性，通过第二治具300调整金属薄片所形成的罐体110形状，恢复已变形的罐体110为应有的外形。
最后，再将已导电连接至少一个电芯130(图中以三个电芯130为说明例)的一盖体150置放于该罐体110的开口120(如图6所示)。一般该盖体150上会有贯穿该盖体150二个金属材质的电极140，分别用以电性连接电芯130的正极与负极。实施上可采用任何已知的盖体150与电芯130的电性连接结构，即任何类型惯穿盖体的电极都可行。
将已与盖体150导电连接的电芯130置入该罐体110的内部空间后，该盖体150置放于该罐体110的开口120处，该盖体150的周边表面与该罐体110开口120的边缘在同一水平面，即可使用激光400以上焊方式进行热熔接封口技术(如图7所示)，熔接该盖体150周边的金属层151(例如常用的铜、铝等金属材质)与罐体110相对应的边缘(长边缘121与短边缘122)，完成电池盒的封口。其中激光400进行热熔接封口技术为已知技术，且非本专利重点，在此不多加赘述。
请再参阅图8，实施上，也可将该第一治具200脱离该罐体110后，再使用激光400进行热熔接封口技术，熔接该盖体150周边的金属层151与罐体110相对应的边缘(长边缘121与短边缘122)，完成电池盒的封口。
请再参阅图9，实施上，该盖体150在置放该罐体110的开口120前，进一步可通过一第三治具500通过上下压合方式将该盖体150的周边表面压平，使该盖体150置放于该罐体110的开口120时，该盖体150的周边表面与该罐体110开口120的边缘(长边缘121与短边缘122)在同一水平面，更方便使用激光400进行热熔接封口技术，熔接该盖体150周边的金属层151与罐体110相对应的边缘，完成电池盒的封口。
请再参阅图10所示，实施上，该盖体150置放于该罐体110的开口120处，该盖体110的下表面周边紧接着该罐体110开口120的边缘(长边缘121与短边缘122)，即该盖体150与罐体110开口120***面积尺寸相同，可使用激光400侧焊方式熔接该盖体150侧边的金属层151与罐体110相对应的边缘，完成电池盒的封口。
上述说明例以方形电池盒为说明例，实施上该罐体的开口不一定是方型，如果第一治具是椭圆形(配合盖体的设计)，或是方形但有导角，都可以配合盖体设计所对应的第二治具，以加压成形的方式而改变罐体的开口形状。
请参阅图11至图13所示，该第二治具300的后端部320可形成一压迫部321，该压迫部321的截面积实施上可比罐体110的开口120面积稍大(如图11所示)，此可在第二治具320由该罐体110的开口120塞入后，在邻近该罐体110的开口120处形成一个刻痕(notch)111(如图12所示)，有助于该盖体150置放于该罐体110开口120处的定位，例如稍加压力于盖体150上即可确认该盖体150与罐体110紧密接触。实施上该盖体150置放于该罐体110的开口120处，该盖体150的周边表面低于该罐体110开口120的边缘(长边缘121与短边缘122)，即该盖体150比该罐体110开口120内围尺寸稍小，可使用激光400内焊方式熔接该盖体150周边的金属层151与罐体110相对应的边缘，完成电池盒的封口。
以上所述，仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明专利内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属于本发明专利的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电池盒封口方法，应用于二次电池将一盖体置放到金属薄片形成的一罐体的开口处，再利用热熔接封口技术熔接该盖体与罐体相对应的边缘，其特征在于，该方法包括：
通过一第一治具圈于该罐体的开口的边缘***，用以限制固定该罐体的开口的形状；
再由一第二治具由该罐体的开口塞入到该罐体的内部空间，再将第二治具抽离该罐体的内部空间，使该罐体的开口的形状定形，且该罐体的侧表面成平坦状；
通过一第三治具将该盖体的周边表面压平，使该盖体的全部周边表面在同一水平面；
最后再将该盖体置放于该罐体的开口处，即可进行热熔接封口技术熔接该盖体与该罐体。
2.如权利要求1所述的电池盒封口方法，其特征在于，该第二治具包含前端部及后端部，该前端部截面积小于后端部截面积及该罐体的开口形状定形的面积。
3.如权利要求2所述的电池盒封口方法，其特征在于，该第二治具的后端部进入该罐体内部空间的最大截面积不小于该罐体开口的形状定形的面积。
4.如权利要求1所述的电池盒封口方法，其特征在于，该第一治具进一步可包覆该罐体的侧表面，用以限制固定该罐体的开口的形状，及该罐体的侧表面的平坦状。
5.如权利要求1所述的电池盒封口方法，其特征在于，该盖体置放于该罐体的开口处，该盖体的周边表面与该罐体开口的边缘在同一水平面。
6.如权利要求1所述的电池盒封口方法，其特征在于，该盖体置放于该罐体的开口处，该盖体的周边表面低于该罐体开口的边缘。
7.如权利要求1所述的电池盒封口方法，其特征在于，该盖体置放于该罐体的开口处，该盖体的下表面周边紧接着该罐体开口的边缘。
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