CN114695937A - 电池定压夹持装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池定压夹持装置及其方法，先以加压装置对承压板施加作用力，驱使承压板朝第一端板移动；而介于承压板和施压板之间的保压弹簧受到压缩时将推压施压板以夹持电池；接着，当所施加的压力达到预定值时，锁定定压螺栓，以使承压板维持于当前位置；最后，移除加压装置所施加的作用力。据此，本发明通过保压弹簧可提供适切的压缩力，且又具备缓冲功效，可用来吸附过度不当的外推力。此外，本发明利用定压螺栓来形成保压效果，即固定保压弹簧来形成定值的压缩力，借以省去现有电池夹紧托盘中所必备的加压机构或组件。

Description

电池定压夹持装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种电池定压夹持装置及其方法，尤指一种软包锂电池化成过程中用以夹持电池并对电池充放电的电池夹具。

背景技术

锂电池于制造为成品之前，都必须先经过化成(formation)；所谓「化成」是通电至软包锂电池(锂电池半成品)的电极，使软包锂电池原本呈流体状态的化学成分逐渐固化以储存电能。进一步说明，软包锂电池(pouch-type battery)是指内部呈流体状态的化学成分而填充于软性袋体中，因此在化成的过程中，软包锂电池会膨胀，故需持续施加均匀的定型外力，以维持形状。

再者，电池在化成过程中需要夹具来固定电池，且该夹具通常还需要对电池加压，以对电池定型，在业界俗称该夹具为拘束托盘。在现有技术中，加压机构是拘束托盘的一部分，其用于驱动拘束托盘中的隔板，以对电池加压。然而，通常而言，加压机构是连接到拘束托盘；也就是说，一个拘束托盘必须配置一个加压机构，其通常由减速机构所组成。

以中国发明专利公布第CN 108666609 A号「一种用于锂离子软包动力电池的夹紧托盘」为例，该篇专利主要的技术特征在于，在夹紧板的端面上设置硅胶片，用以缓冲并防止电池受压过大导致化成时电池鼓胀。虽然在图面中没有显示加压机构的驱动器(马达)，惟其势必必须配置有连接加压机构的螺杆的马达和减速机构。

另外，再以中国发明专利公布第CN 108666608 A号「锂离子软包动力电池夹紧托盘」为例，此篇专利主要目的与前篇相同，都是为了防止电池受压过大导致化成时电池鼓胀，而两者差异之处在于，本篇专利以弹簧来作为缓冲机构。然而，同样地，虽然在图面中没有显示加压机构的驱动器(马达)，惟以此篇专利所揭露的技术内容而言，连接于加压机构的螺杆的马达和减速机构似乎是不可省略的。

由此可知，无须针对每个束托盘各配置加压机构或加压装置，而所有拘束托盘可共享加压机构，且可于单机线外施压，进而有效降低成本的技术，实为工业界、及社会大众所殷切期盼的。

发明内容

本发明的主要目的是省去现有软包锂电池的夹紧托盘中所必备的加压机构或组件，并以简单、可靠的保压机构，使装置改造成可单机线外施压，进而提升可靠度及使用寿命，且制程利用性上更具弹性，并可有效降低成本。

为达成上述目的，本发明的一种电池定压夹持装置，用于夹持至少一个电池，该装置主要包括框架、至少一个间隔板、施压板、承压板、至少一个保压弹簧以及至少一个定压螺栓；框架包括第一端板、第二端板及多个导杆，而多个导杆分别设置于第一端板和第二端板之间，且第一端板设置有至少一个贯穿孔；至少一个间隔板耦接于多个导杆，且至少一个电池固定于至少一个间隔板；施压板耦接于多个导杆并能够相对滑移，且施压板介于第一端板与至少一个间隔板之间；承压板与施压板分别设置于第一端板的两个相对应侧；至少一个保压弹簧则穿过第一端板的至少一个贯穿孔，并位于承压板与施压板之间；至少一个定压螺栓锁定于承压板与第一端板之间；其中，当承压板受外推力而推挤至少一个保压弹簧时，至少一个保压弹簧的撑张力将通过施压板驱使至少一个间隔板夹持至少一个电池。

据此，本发明通过保压弹簧来推动施压板和间隔板，以夹持电池和提供适切的压缩力，且保压弹簧又可提供缓冲作用，用来吸收过度不当的外推力，而且化成过程中当电池有过度鼓胀情形发生时，也可提供可压缩的余裕来容纳电池膨胀量，以避免因固定压缩量所造成电池的爆裂。此外，本发明利用定压螺栓来形成保压效果，即固定承压板和施压板间的间距(即保压弹簧的压缩量)来形成固定的压缩力，借以省去现有电池夹紧托盘中所必备的加压机构或组件。

进一步说明，本发明的电池定压夹持装置可还包括至少一个弹簧导杆，其可穿过第一端板的至少一个贯穿孔，且一端连接于施压板，另一端耦接于承压板，至少一个保压弹簧可设置于至少一个弹簧导杆，而承压板可相对至少一个弹簧导杆滑移。换言之，本发明可另外增设弹簧导杆来导引承压板和保压弹簧，使之不致偏摆或移位。

优选的是，本发明的电池定压夹持装置的承压板可设置有至少一个通孔，而第一端板可设置有至少一个螺孔；其中，至少一个定压螺栓可穿过至少一个通孔而锁定于至少一个螺孔。据此，本发明可通过定压螺栓来固定承压板的位置，也就是承压板的进给量，进而控制保压弹簧的压缩量和决定对电池的夹紧力。另一方面，本发明也可进一步通过定压螺栓来调控定压螺栓相对于第一端板的锁定量，即进一步调整承压板和施压板间的间距，也就是保压弹簧的压缩量，进而手动调整对电池的夹紧力。

另一方面，本发明的电池定压夹持装置的多个导杆可包括一对上导杆及一对下导杆，其分别设置于第一端板和第二端板的四个角；而至少一个间隔板的一侧可挂接于该对上导杆其中之一，另一侧可抵压于该对下导杆其中之一。也就是说，本发明的间隔板可仅通过两个固定处而耦接于导杆上，故当有换型的需求时，仅需简单地将间隔板上提，即可快速更换或增减间隔板，也快速地对电池定压夹持装置进行维护或改装。

再者，本发明的电池定压夹持装置的第一端板可还包括凸柱，其可位于第一端板的一个端面并朝施压板凸伸，可用以挡止施压板，以避免因施压板过度贴近第一端板，而当取消外推力时施压板撞击第一端板。另外，本发明可还包括第一固定板及第二固定板，第一固定板可连接于施压板，并位于施压板与至少一个间隔板之间；且第二固定板可连接于第二端板，并位于第二端板与至少一个间隔板之间。其中，第一固定板及第二固定板也可用于装载电池。

为达成前述目的，本发明的一种电池定压夹持装置，用于夹持至少一个电池，该装置主要包括框架、至少一个间隔板、施压板、承压板、至少一个保压弹簧、至少一个定压螺栓以及至少一个弹簧导杆。其中，框架包括第一端板、第二端板及多个导杆，而多个导杆分别设置于第一端板和第二端板之间，且第一端板设置有至少一个贯穿孔；至少一个间隔板耦接于多个导杆，且至少一个电池固定于至少一个间隔板；施压板耦接于多个导杆并能够相对滑移，且施压板介于第一端板与至少一个间隔板之间；承压板与施压板分别设置于第一端板的两个相对应侧，且承压板设置至少一个贯通导孔；至少一个保压弹簧穿过第一端板的至少一个贯穿孔，并位于承压板与施压板之间；至少一个定压螺栓的一端穿过承压板，另一端锁定于第一端板；至少一个弹簧导杆穿过第一端板的至少一个贯穿孔，且一端连接于施压板，另一端耦接于承压板的至少一个贯通导孔，承压板能够相对至少一个弹簧导杆滑移；其中，当承压板受外推力而推挤至少一个保压弹簧时，而至少一个保压弹簧的撑张力将通过施压板驱使至少一个间隔板夹持至少一个电池，且至少一个定压螺栓使承压板保持于当前位置。

此外，为达成前述目的，本发明的一种电池定压夹持方法，其使用如前所述的电池定压夹持装置，该方法包括：首先，加压装置对承压板施加作用力，驱使承压板朝第一端板移动；而至少一个保压弹簧受到压缩进而推压施压板以夹持至少一个电池；接着，当加压装置所施加的作用力达到预定值时，锁定至少一个定压螺栓，以使承压板维持于当前位置；最后，移除加压装置所施加的作用力。据此，本发明的电池定压夹持装置无须搭载加压装置，当完成加压后，通过定压螺栓维持当前压力，也就是实现保压后，便可直接移除加压装置，来达成单机线外施压。

附图说明

图1是本发明的电池定压夹持装置的一个优选实施例的立体图。

图2是本发明的电池定压夹持装置移除间隔板后的立体图。

图3是本发明的电池定压夹持装置的一个优选实施例的分解图。

图4是本发明的一个优选实施例的剖面图，其显示间隔板架设于导杆上的状态。

图5A是本发明的电池定压夹持装置加压前的侧视图。

图5B是本发明的电池定压夹持装置加压后的侧视图。

具体实施方式

本发明电池定压夹持装置及其方法在本实施例中被详细描述之前，要特别注意的是，以下的说明中，类似的组件将以相同的组件符号来表示。再者，本发明的附图仅作为示意说明，其未必按比例绘制，且所有细节也未必全部呈现于附图中。

请先参阅图1、图2及图3，图1是本发明的电池定压夹持装置的一个优选实施例的立体图，图2是本发明的电池定压夹持装置移除间隔板后的立体图，图3是本发明的电池定压夹持装置的一个优选实施例的分解图。如图中所示，本实施例的电池定压夹持装置主要包括框架2、多个间隔板3、施压板4、承压板5、四个保压弹簧6、四个弹簧导杆61以及两个定压螺栓7。

其中，框架2由第一端板21、第二端板22及四个导杆23所组成，而四个导杆23包括一对上导杆231及一对下导杆232，其分别设置于第一端板21和第二端板22的四个角处。此外，第一端板21上设置有四个贯穿孔211以及两个螺孔212，另外，第一端板21还包括凸柱213(请见图2)，其位于第一端板21的一个端面并朝施压板4凸伸。在本实施例中，凸柱213的作用在于用以挡止施压板4，特别是当间隔板3数量较多时，凸柱213可以避免因施压板4过度贴近第一端板21，而当取消外推力时施压板4撞击第一端板21。

再者，多个间隔板3架设于导杆23上，间隔板3用于搭载电池(图中未示)，通常是双面各固定一个电池。关于间隔板3架设于导杆23的方式，请一并参阅图4，图4是本发明的一个优选实施例的剖面图，其显示间隔板31架设于导杆23上的状态。如图中所示，本实施例的间隔板31包括本体33、上悬臂部34及下悬臂部35，上悬臂部34和下悬臂部35分别从本体33两侧端面凸伸，且呈斜对角线设置。其中，上悬臂部34的下端面包括V形滑槽341，其用于挂接于上导杆231；而下悬臂部35则利用其下端面抵靠于下导杆232上。

由上可知，本实施例的间隔板3仅利用上悬臂部34及下悬臂部35两点支撑而架设于导杆23上，接触点少、摩擦小、容易滑行，且最重要的是取放相当便利，仅需轻松向上提起即可。也就是说，当有换型的需求时，仅须简单地将间隔板3上提，即可快速更换或增减间隔板3，也可快速地对电池定压夹持装置进行维护或改装。另一方面，V形滑槽341则提供了定位效果，可避免间隔板3产生左右滑移的现象。

另外，请再参阅图1、图2及图3，本实施例的施压板4通过其四个角处的贯穿导孔41设置于四个导杆23上，并能够相对滑移，且施压板4设置于第一端板21与多个间隔板3之间。而且，施压板4包括第一端面42及第二端面43，其中第一端面42包括四个圆形容槽421，而第二端面43则连接第一固定板31，且另有第二固定板32连接于第二端板22；也就是说，多个间隔板3设置于第一固定板31和第二固定板32之间。而且，第一固定板31和第二固定板32中朝向间隔板3的端面可各搭载电池(图中未示)。

再且，如图中所示的承压板5与施压板4分别设置于第一端板21的两个相对应侧，也就是在装置的最外侧，且承压板5的四个角处各设置贯通导孔52，另外，有两个通孔51分别设置于承压板5的两侧端，也就是左右两侧的两个贯通导孔52间各插设通孔51。

此外，本实施例的四个保压弹簧6各自穿过第一端板21的四个贯穿孔211，且每个保压弹簧6的两端各压抵于承压板5与施压板4，且其中抵压于施压板4的一端又容设于圆形容槽421，借以定位保压弹簧6，使之不致移位。

另外，如图所示的四个弹簧导杆61，也分别穿过第一端板21的四个贯穿孔211，且每一弹簧导杆61包括头端611及尾端612，其尾端612固接于施压板4的圆形容槽421的中心，而头端611则穿过承压板5的贯通导孔52，另外，四个保压弹簧6则分别设置于四个弹簧导杆61，故弹簧导杆61可对保压弹簧6定形，可避免变形。

除此之外，在本实施例中，每个定压螺栓7包括螺纹段71及锁定头段72，其中螺纹段71螺锁于第一端板21的螺孔212，而锁定头段72则卡设于承压板5的通孔51。也就是说，当转动定压螺栓7时，可以固定承压板5与第一端板21间的间距，也就是固定保压弹簧6的压缩量，以维持保压弹簧6的撑张弹力。

以下说明本实施例的电池定压夹持装置的操作方法，请一并参阅图1、图5A及图5B，图5A是本发明的电池定压夹持装置加压前的侧视图，图5B是本发明的电池定压夹持装置加压后的侧视图。首先，利用加压装置P对承压板5施加作用力F，在本实施例中加压装置P可为气压缸、油压缸、线性马达、由马达和螺杆组成的加压机构、或其它可压迫承压板5朝第一端板21移动的等效装置或组件。

此时，承压板5受推力的作用力F影响，而相对于弹簧导杆61和定压螺栓7朝第一端板21滑移；也就是说，只有承压板5滑移，而弹簧导杆61、定压螺栓7与第一端板21都是固定不动。此时，因承压板5滑移而保压弹簧6受到压缩，故作用力F间接地通过保压弹簧6而传递至施压板4。于此，保压弹簧6除了传递作用力之外，也起了缓冲的作用，可吸收过当的施力或不稳定的施力。

接着，当施压板4承受作用力F之后，将推压间隔板3，使施压板4本身和间隔板3朝第二端板22移动，以施压夹持间隔板3上的电池。此外，在本实施例中，在加压装置P与承压板5之间另设有压力感测单元(图中未示)，所以在整个加压过程中，加压装置P所施加的作用力F将持续地被监控。

然而，当该作用力F达到预定值时便停止加压，并转动定压螺栓7，使定压螺栓7锁定于第一端板21的螺孔212，直到定压螺栓7的锁定头段72抵靠于承压板5，即如图5B所示；此动作的目的在于，使承压板5维持于当前位置，即固定承压板5和第一端板21间的间距，也表示通过保压弹簧6而对间隔板3上的电池的维持恒定的夹持力，其等同于加压装置P所施加的作用力F。

换言之，本实施例通过保压弹簧6来推动施压板5和间隔板3，即以蓄压的保压弹簧6来夹持电池并提供适切的压缩力，以对电池定型。而且，保压弹簧6又可提供缓冲作用，用来吸附过度不当的外推力，例如瞬间过度的作用力。此外，化成过程中当电池有过度鼓胀情形发生时，也可提供弹簧压缩余裕来容纳电池膨胀量，以避免因定量压缩造成电池的爆裂。

最后，就可以移除加压装置P所施加的作用力F，也就是可使电池定压夹持装置脱离加压装置P，进而执行化成作业。由此可知，本实施例的电池定压夹持装置本身并不需要具备加压装置，可单机线外施压，也就是整条产线仅须配置单一加压装置P，而当电池定压夹持装置完成上述步骤后，就可轮到次一个电池定压夹持装置来进行加压，故装置整体机构明显简化，而可靠度和使用寿命可大幅提升，并可显著降地成本。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

附图标记说明

2:框架

3:间隔板

4:施压板

5:承压板

6:保压弹簧

7:定压螺栓

21:第一端板

22:第二端板

23:导杆

31:第一固定板

32:第二固定板

33:本体

34:上悬臂部

35:下悬臂部

41:贯穿导孔

42:第一端面

43:第二端面

51:通孔

52:贯通导孔

61:弹簧导杆

71:螺纹段

72:锁定头段

211:贯穿孔

212:螺孔

213:凸柱

231:上导杆

232:下导杆

421:圆形容槽

611:头端

612:尾端

F:外推力

P:加压装置。

Claims (10)

1.一种电池定压夹持装置，用于夹持至少一个电池，该装置包括：

框架，其包括第一端板、第二端板及多个导杆，该多个导杆分别设置于该第一端板和该第二端板之间，该第一端板设置有至少一个贯穿孔；

至少一个间隔板，其耦接于该多个导杆，该至少一个电池固定于该至少一个间隔板；

施压板，其耦接于该多个导杆并能够相对滑移，该施压板介于该第一端板与该至少一个间隔板之间；

承压板，其与该施压板分别设置于该第一端板的两个相对应侧；

至少一个保压弹簧，其穿过该第一端板的该至少一个贯穿孔，并位于该承压板与该施压板之间；以及

至少一个定压螺栓，其锁定于该承压板与该第一端板之间；

其中，当该承压板受外推力而推挤该至少一个保压弹簧时，该至少一个保压弹簧的撑张力将通过该施压板驱使该至少一个间隔板夹持该至少一个电池。

2.根据权利要求1所述的电池定压夹持装置，其还包括至少一个弹簧导杆，其穿过该第一端板的该至少一个贯穿孔，且一端连接于该施压板，另一端耦接于该承压板，该至少一个保压弹簧设置于该至少一个弹簧导杆，该承压板能够相对该至少一个弹簧导杆滑移。

3.根据权利要求1所述的电池定压夹持装置，其中，该承压板设置有至少一个通孔，该第一端板设置有至少一个螺孔；该至少一个定压螺栓穿过该至少一个通孔而锁定于该至少一个螺孔。

4.根据权利要求1所述的电池定压夹持装置，其中，该多个导杆包括一对上导杆及一对下导杆，其分别设置于该第一端板和该第二端板的四个角；该至少一个间隔板的一侧挂接于该对上导杆其中之一，另一侧抵压于该对下导杆其中之一。

5.根据权利要求1所述的电池定压夹持装置，其中，该第一端板还包括凸柱，其位于该第一端板的一个端面并朝该施压板凸伸。

6.根据权利要求1所述的电池定压夹持装置，其还包括第一固定板及第二固定板，该第一固定板连接于该施压板，并位于该施压板与该至少一个间隔板之间；该第二固定板连接于该第二端板，并位于该第二端板与该至少一个间隔板之间。

7.一种电池定压夹持装置，用于夹持至少一个电池，该装置包括：

框架，其包括第一端板、第二端板及多个导杆，该多个导杆分别设置于该第一端板和该第二端板之间，该第一端板设置有至少一个贯穿孔；

至少一个间隔板，其耦接于该多个导杆，该至少一个电池固定于该至少一个间隔板；

施压板，其耦接于该多个导杆并能够相对滑移，该施压板介于该第一端板与该至少一个间隔板之间；

承压板，其与该施压板分别设置于该第一端板的两个相对应侧，该承压板设置至少一个贯通导孔；

至少一个保压弹簧，其穿过该第一端板的该至少一个贯穿孔，并位于该承压板与该施压板之间；

至少一个定压螺栓，其一端穿过该承压板，另一端锁定于该第一端板；以及

至少一个弹簧导杆，其穿过该第一端板的该至少一个贯穿孔，且一端连接于该施压板，另一端耦接于该承压板的该至少一个贯通导孔，该至少一个保压弹簧设置于该至少一个弹簧导杆，该承压板能够相对该至少一个弹簧导杆滑移；

其中，当该承压板受外推力而推挤该至少一个保压弹簧时，该至少一个保压弹簧的撑张力将通过该施压板驱使该至少一个间隔板夹持该至少一个电池，该至少一个定压螺栓使该承压板保持于当前位置。

8.根据权利要求7的电池定压夹持装置，其中，该承压板设置有至少一个通孔，该第一端板设置有至少一个螺孔；该至少一个定压螺栓穿过该至少一个通孔而锁定于该至少一个螺孔。

9.根据权利要求7所述的电池定压夹持装置，其中，该多个导杆包括一对上导杆及一对下导杆，其分别设置于该第一端板和该第二端板的四个角；该至少一个间隔板的一侧挂接于该对上导杆其中之一，另一侧抵压于该对下导杆其中之一。

10.一种电池定压夹持方法，其使用如权利要求1至9中任一项所述的电池定压夹持装置，该方法包括：

(A)加压装置对该承压板施加作用力，驱使该承压板朝该第一端板移动；该至少一个保压弹簧受到压缩进而推压该施压板以夹持该至少一个电池；

(B)当该加压装置所施加的该作用力达到预定值时，锁定该至少一个定压螺栓，以使该承压板维持于当前位置；以及

(C)移除该加压装置所施加的该作用力。

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