CN114784360A - 一种电芯热压装置及其热压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电芯热压装置及其热压方法，涉及电池生产设备领域，电芯热压装置包括：底座和设于其底部的上热压板，上热压板受下压驱动机构驱动；基座和设于其顶部的防黏连组件；其中，上热压板为微孔陶瓷板，底座上设置有上进气机构；电芯热压方法步骤如下：步骤一，热压准备，热压装置预加热，电芯上料并进入热压区；步骤二，热压加工，热压装置对热压区中的电芯实施双面热压；步骤三，热压结束，转移电芯离开热压装置。本发明通过上热压板和下热压板对电芯进行双面直接加热，并且采用的氧化铝微孔陶瓷板能有效保障气膜成型后的稳定和强度，气膜的特性可以保障热压过程中能对电芯表面施加稳定和平整的压力，同时实现防粘。

Description

一种电芯热压装置及其热压方法

技术领域

本发明涉及电池生产设备领域，尤其涉及一种电芯热压装置及其热压方法。

背景技术

新能源技术的提倡，让电池行业得到充分发展，其中，锂离子电池以其具有电压高、比能量高、存储时间长等的特性，让其在数码行业、汽车行业等得到了普遍应用。面对市场巨大的需求量，对锂离子电池的性能和安全性的要求越来越高，迫使锂电行业技术不断提升。

电池生产过程中，电芯加工是重中之重。其中，电芯在化成之前，需要通过热压装置对电芯进行热压，以将富余的电解液挤出气袋。目前现有技术采用的方式是，机械爪或者人工通过工具夹取并转移电芯，再通过两个热压板对电芯本体施加压力实现热压，但是在热压过程中，电芯外部包裹的隔膜与上下热压板会产生粘连，电芯粘附在热压板上无法转移，常用的处理方式为人工分离，低效且危险系数高。

发明内容

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种电芯热压装置，包括：底座和设于其底部的上热压板，上热压板受下压驱动机构驱动；基座和设于其顶部的防黏连组件；其中，上热压板为微孔陶瓷板，底座上设置有上进气机构且用于向上热压板提供气体并于上热压板表面形成气膜；

电芯热压方法步骤如下：步骤一，热压准备，热压装置预加热，电芯上料并进入热压区；步骤二，热压加工，热压装置对热压区中的电芯实施双面热压；步骤三，热压结束，转移电芯离开热压装置。

进一步设置为：防黏连组件包括下热压板和青稞纸，下热压板安装在基座表面，下热压板上覆盖有一层青稞纸且基座上设置有两个用于压紧青稞纸两侧边的拉伸机构，下热压板中间处还嵌设有顶升板，基座底部设置有驱动顶升板与下热压板分离的顶升机构。

进一步设置为：拉伸机构包括设置在基座上的基轴、相对设置的上夹板和下夹板，基轴上弹性设置有下夹板，上夹板上穿设有多个与下夹板螺纹连接的定位销。

进一步设置为：基座上可拆卸设置有基块，基轴位于基块指向下热压板的一侧，基轴上套设有调节弹簧且下夹板通过调节弹簧调节其与下热压板之间的距离。

进一步设置为：防黏连组件包括下热压板，下热压板为微孔陶瓷板，基座上设置有下进气机构且用于向下热压板提供气体并于下热压板表面形成气膜，下热压板中间处还嵌设有顶升板，基座底部设置有驱动顶升板与下热压板分离的顶升机构。

进一步设置为：顶升机构包括位于基座下方的顶升气缸，顶升气缸的活塞杆上固定有横杆，横杆两端与顶升板两端之间固定有支撑杆，两个支撑杆贯穿基座设置。

进一步设置为：上进气机构包括上气腔，底座与上热压板之间形成有上气腔，底座周侧一体设置有多个与上气腔连通的上气路接头。

进一步设置为：下进气机构包括下气腔，基座与下热压板之间形成有下气腔，基座上一体设置有多个与下气腔连通的下气路接头。

进一步设置为：热压准备中还包括，机械爪夹持电芯转移，顶升板抬起以承接电芯，电芯转移到顶升板后，顶升板下降并带动电芯准确进入热压区；热压加工中还包括，向上热压板供气并在其表面形成气膜，上热压板下降并与下热压板对电芯实施双面热压，上热压板与电芯之间为非直接接触，电芯与青稞纸之间为直接接触；热压结束中还包括，顶升板抬起以使电芯与下热压板分离，机械爪快速抓取并转移电芯。

进一步设置为：热压准备中前，手动推动两个下夹板向下热压板靠拢，青稞纸的两侧分别送入上夹板和下夹板之间，定位销穿过上夹板和青稞纸后与下夹板固定；青稞纸被固定后，在调节弹簧的作用下两个下夹板相互远离并迫使青稞纸处于张紧状态，青稞纸展平并贴附着在下热压板的表面。

进一步设置为：热压准备中还包括，机械爪夹持电芯转移，顶升板抬起以承接电芯，电芯转移到顶升板后，顶升板下降并带动电芯准确进入热压区；热压加工中还包括，向上热压板供气并在其表面形成气膜，向下热压板供气并在其表面形成气膜，上热压板下降并与下热压板对电芯实施双面热压，上热压板和下热压板与电芯之间为非直接接触；热压结束中还包括，顶升板抬起以使电芯与下热压板分离，机械爪快速抓取并转移电芯。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

（1）采用为氧化铝微孔陶瓷板的上热压板和防黏连下压热板组件，可以有效解决电芯外部包裹的隔膜与上下热压板产生的粘连，保障热压的稳定；

（2）由于电芯对温度敏感性高，对热压温度要求严苛，通过上热压板和下热压板对电芯进行直接双面加热，更少的媒介隔离使得热传递更加直接，温度可控性更高，可控的温度可提高电芯的良品率；

（3）采用的氧化铝微孔陶瓷板其表面具有大量微米级的孔径，能有效保障气膜成型后的稳定和强度，热压过程中形成了气膜，通过气膜的特性可以保障热压过程中能对电芯表面施加稳定和平整的压力，在进行热传递的同时也实现了完全防粘连，提高热压效率；

（4）顶升板的升降与机械爪的夹取，可实现电芯的自动化转移，同时，抬升电芯也有效避免了机械爪与上热压板和下热压板的接触，避免了机械爪对上热压板和下热压板的碰撞，保障了加工电芯的安全性；

（5）顶升板往复升降过程中可加速电芯的散热，在电芯冷却后机械爪方可转移，避免了机械爪对过热状态下电芯夹持造成外部损伤；

（6）通过上热压板、顶升板和机械爪的配合，热压过程更佳自动化智能化，且无人化操作安全性更高。

附图说明

图1是实施例一的整体结构示意图一；

图2是实施例一的整体结构示意图二；

图3是实施例一的正视图；

图4是实施例一的侧视图；

图5是实施例一中上热压板和底座的剖面结构示意图；

图6是实施例一和机械爪的配合示意图一；

图7是实施例一和机械爪的配合示意图二；

图8是实施例三的整体结构示意图。

附图标记：1、底座；2、上热压板；3、基座；4、下热压板；5、青稞纸；6、定位夹具；61、上夹板；62、下夹板；63、定位销；7、基块；8、基轴；9、调节弹簧；10、顶升板；11、支撑杆；12、横杆；13、顶升气缸；14、下压气缸；15、上气腔；16、上气路接头；18、下气路接头；19、机械爪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

参照图1和图2，一种电芯热压装置，其主体设置在外部的支撑架中，包括相对设置的底座1和基座3，底座1的底部设置有上热压板2，基座3顶面设置有下热压板4，其中，上热压板2和下热压板4也相对设置，底座1可带动上热压板2在下热压板4的正上方实现升降。底座1和基座3的材料均采用不锈钢。上热压板2和下热压板4内均设置有加热装置，加热装置可直接对上热压板2和下热压板4进行加热。上热压板2向下热压板4靠近并对电芯进行热压，电芯热压装置还包括下压驱动机构，上热压板2受下压驱动机构驱动下降，下压驱动机构包括下压气缸14，下压气缸14固定在外部支撑架上且其活塞杆与底座1的顶面固定连接。

参照图5，上热压板2朝向电芯的一侧为微孔结构，上热压板2采用氧化铝微孔陶瓷板，微孔陶瓷板热压使用面的微孔分布率达到所在面的70%-80%，微孔的孔径直径在3-5微米。底座1上设置有上进气结构，上进气机构用于向上热压板2提供气体并于上热压板2表面形成稳定气膜，上进气结构包括上气腔15，上气腔15形成于底座1与上热压板2之间的空间，上气腔15与上热压板2表面的所有微孔连通，底座1周侧一体设置有若干与上气腔15连通的上气路接头16，上气路接头16与外部压缩气体装置通过软管连接。上进气结构启动后，气体从上热压板2的每一个微孔中排出，上热压板2表面会形成有气膜且气膜表面平整光滑，并且通过调整压强可控制该气膜厚度在5-10微米，此厚度的气膜在稳定性和强度上都能达到热压需求，上热压板2的热量通过气膜直接传递给电芯。

参照图1、图3和图4，基座3的顶部设置有防黏连组件，防黏连组件包括下热压板4，下热压板4表面覆盖有青稞纸5。基座3上设置有对青稞纸5定位的拉伸固定机构，拉伸固定机构包括两个定位夹具6，两个定位夹具6设于基座3上，两个定位夹具6相对设置并且弹性连接于下热压板4的两侧，青稞纸5的两侧边分别被两个定位夹具6夹紧。

基座3上可拆卸设置有若干基块7，基块7采用自由组装的模式且基块7可通过螺栓固定在基座3上，基块7指向下热压板4的一侧固定有基轴8，基轴8与基座3表面平行设置并且不与基座3接触，在本实施例中，基块7优选为四个且两两分布在下热压板4的两侧，基块7的安装位置可以根据青稞纸5的大小进行调整。定位夹具6包括上夹板61和下夹板62，下夹板62的两端分别被两个基轴8贯穿，上夹板61上沿其长度方向固定有若干定位销63，定位销63均可穿过青稞纸5后与下夹板62螺纹连接。基轴8上套设有调节弹簧9，调节弹簧9的一端抵接在基轴8的尾端，另一端抵接在下夹板62的外壁，定位夹具6通过调节弹簧9调节其与下热压板4之间的距离。操作人员通过手动压紧两个定位夹具6，使得两个定位夹具6相互靠拢，此时调节弹簧9被压缩，青稞纸5的两侧可快速通过定位夹具6夹紧。松开定位夹具6后，青稞纸5在调节弹簧9的作用下被张紧，青稞纸5将被展开并贴附在下热压板4的表面。

参照图1和图2，下热压板4中间处呈内凹结构，下热压板4的中间位置还升降设置有顶升板10，顶升板10正好卡于下热压板4的内凹结构处，上热压板2和下热压板4的中间位置为热压区。基座3上设置有驱动顶升板10抬升的顶升机构。顶升机构包括穿设于基座3两侧的支撑杆11，两个支撑杆11的顶端分别与顶升板10的两端固定连接，两个支撑杆11的底端同时固定有横杆12，横杆12位于基座3的正下方，顶升机构还包括顶升气缸13，顶升气缸13固定在外部支撑架上且顶升气缸13的活塞杆与横杆12中间处固定连接，顶升气缸13可直接驱动横杆12升降。横杆12上固定有两个限位器，限位器可通过螺栓调节其与基座3之间的间距，限位器可控制顶升板10的升降高度，从而控制电芯的抬升高度。本实施例中，顶升板10和下热压板4的材料采用不锈钢，并且使用可更换的青稞纸5，上述方式可有效降低实际应用成本。通过顶升板10的设置，一方面可以让机械爪19在夹取电芯时远离上热压板2和青稞纸5，避免对上热压板2表面、青稞纸5以及电芯本身碰撞造成物理性破坏，另一方面，由于刚热压后的电芯外表面温度较高，夹取会对其表面造成损伤，通过顶升板10的往复升降，可加速电芯的冷却速度，提高热压效率。

本实施例的有益效果为：

采用上热压板2和下热压板4直接对电芯进行加热，加热温度将更加稳定，由于电芯对温度敏感性高，因而更少的媒介隔离使得热传递更加直接，温度可控性更高，电芯良品率也将得以提升。本实施例中上热压板2采用氧化铝微孔陶瓷板，其大量微米级的孔径能有效保障气膜成型后的稳定和强度，气膜的特性可以保障热压过程中能对电芯表面施加稳定和平整的压力，提高热压质量。参照图6和图7，通过顶升板10与机械爪19的配合在装卸电芯上能提高电芯的转移速度，并且也避免了机械爪19与上热压板2和青稞纸5的接触，避免了对上热压板2的碰撞，保障了生产加工的安全性。顶升板10往复升降过程中可加速电芯的散热，电芯冷却后机械爪19方可转移，避免了机械爪19对过热状态下电芯夹持造成外部损伤。本实施例采用“上气膜”和“下青稞纸5”的模式在防粘的同时可降低成本，同时青稞纸5可以根据实际情况进行快速更换。

实施例二

一种采用实施例一电芯热压装置的热压方法，其步骤包括：

步骤一前，上热压板2和下热压板4分别直接安装在底座1和基座3上，向上气腔15供气并测试上热压板2的气膜形成率。手动推动两个下夹板62向下热压板4靠拢，青稞纸5的两侧分别送入上夹板61和下夹板62之间，定位销63穿过上夹板61和青稞纸5后与下夹板62固定。青稞纸5被固定后，松开下夹板62，在调节弹簧9的作用下两个下夹板62相互远离并迫使青稞纸5处于张紧状态，青稞纸5展平并贴附着在下热压板4的表面。

步骤一，热压准备，上热压板2和下热压板4预先加热到热压温度，机械爪19夹持电芯转移，顶升板10抬起以承接电芯，电芯转移到顶升板10后，顶升板10下降并带动电芯准确进入热压区。

步骤二，热压加工，向上热压板2内部持续供气并在其表面形成气膜，上热压板2下降并与下热压板4对电芯实施双面热压，上热压板2与电芯之间为非直接接触，电芯与青稞纸5之间为直接接触。

步骤三，热压结束，上热压板2复位，顶升板10抬起以使电芯与下热压板4分离，顶升板10往复升降多次加快散热，电芯冷却到常温后，机械爪19快速抓取并转移电芯。

实施例三

一种电芯热压装置，与实施例一不同的地方在于：

参照图8，防黏连组件包括下热压板4，下热压板4朝向电芯的一侧为微孔结构，下热压板4采用氧化铝微孔陶瓷板，微孔陶瓷板热压使用面的微孔分布率达到所在面的70%-80%，微孔的孔径直径在3-5微米。基座3上设置用于向下热压板4提供气体并于下热压板4表面形成气膜的下进气机构，下进气结构包括下气腔，基座3与下热压板4之间形成有下气腔（下气腔结构和上气腔15结构相同），下气腔与下热压板4表面的所有微孔连通，基座3周侧一体设置有若干与下气腔连通的下气路接头18，下气路接头18与外部压缩气体装置连接。下进气结构启动后，气体从下热压板4的每一个微孔中排出，下热压板4表面会形成有气膜且气膜表面平整，该气膜厚度在5-10微米，此厚度的气膜在稳定性和强度上都能达到热压需求，下热压板4的热量通过气膜直接传递给电芯。在本实例中，顶升板10朝向电芯的一侧为微孔结构，顶升板10也采用氧化铝微孔陶瓷板。

本实施例的有益效果为：

采用上热压板2和下热压板4直接对电芯进行加热，加热温度将更加稳定，由于电芯对温度敏感性高，因而更少的媒介隔离使得热传递更加直接，温度可控性更高，电芯良品率也将得以提升。本实施例中上热压板2和下热压板4均采用氧化铝微孔陶瓷板，其大量微米级的孔径能有效保障气膜成型后的稳定和强度，气膜的特性可以保障热压过程中能对电芯表面施加稳定和平整的压力，提高热压质量。通过顶升板10与机械爪19的配合在装卸电芯上能提高电芯的转移速度，并且也避免了机械爪19与上热压板2和下热压板4的接触，避免了对上热压板2和下热压板4的碰撞，保障了生产加工的安全性。顶升板10往复升降过程中可加速电芯的散热，电芯冷却后机械爪19方可转移，避免了机械爪19对过热状态下电芯夹持造成外部损伤。本实施例采用“上气膜”和“下气膜”的模式可实现完全防粘，也无需清理。

实施例四

一种采用实施例三电芯热压装置的热压方法，其步骤包括：

步骤一前，上热压板2和下热压板4分别直接安装在底座1和基座3上，向上气腔15和下气腔分别供气并测试上热压板2和下热压板4的气膜形成率。

步骤一，热压准备，上热压板2和下热压板4预先加热到热压温度，机械爪19夹持电芯转移，顶升板10抬起以承接电芯，电芯转移到顶升板10后，顶升板10下降并带动电芯准确进入热压区。

步骤二，热压加工，向上热压板2和下热压板4分别持续供气并在其表面形成气膜，上热压板2下降并与下热压板4对电芯实施双面热压，上热压板2和下热压板4与电芯之间为非直接接触。

步骤三，热压结束，上热压板2复位，顶升板10抬起以使电芯与下热压板4分离，顶升板10往复升降多次加快散热，电芯冷却到常温后，机械爪19快速抓取并转移电芯。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电芯热压装置，其特征在于，包括：

底座（1）和设于其底部的上热压板（2），上热压板（2）受下压驱动机构驱动；

基座（3）和设于其顶部的防黏连组件；

其中，上热压板（2）为微孔陶瓷板，底座（1）上设置有上进气机构且用于向上热压板（2）提供气体并于上热压板（2）表面形成气膜；

电芯热压方法步骤如下：

步骤一，热压准备，热压装置预加热，电芯上料并进入热压区；

步骤二，热压加工，热压装置对热压区中的电芯实施双面热压；

步骤三，热压结束，转移电芯离开热压装置。

2.根据权利要求1所述的一种电芯热压装置，其特征在于：防黏连组件包括下热压板（4）和青稞纸（5），下热压板（4）安装在基座（3）表面，下热压板（4）上覆盖有一层青稞纸（5）且基座（3）上设置有两个用于压紧青稞纸（5）两侧边的拉伸机构，下热压板（4）中间处还嵌设有顶升板（10），基座（3）底部设置有驱动顶升板（10）与下热压板（4）分离的顶升机构。

3.根据权利要求2所述的一种电芯热压装置，其特征在于：拉伸机构包括设置在基座（3）上的基轴（8）、相对设置的上夹板（61）和下夹板（62），基轴（8）上弹性设置有下夹板（62），上夹板（61）上穿设有多个与下夹板（62）螺纹连接的定位销（63）。

4.根据权利要求3所述的一种电芯热压装置，其特征在于：基座（3）上可拆卸设置有基块（7），基轴（8）位于基块（7）指向下热压板（4）的一侧，基轴（8）上套设有调节弹簧（9）且下夹板（62）通过调节弹簧（9）调节其与下热压板（4）之间的距离。

5.根据权利要求1所述的一种电芯热压装置，其特征在于：防黏连组件包括下热压板（4），下热压板（4）为微孔陶瓷板，基座（3）上设置有下进气机构且用于向下热压板（4）提供气体并于下热压板（4）表面形成气膜，下热压板（4）中间处还嵌设有顶升板（10），基座（3）底部设置有驱动顶升板（10）与下热压板（4）分离的顶升机构。

6.根据权利要求2或5所述的一种电芯热压装置，其特征在于：顶升机构包括位于基座（3）下方的顶升气缸（13），顶升气缸（13）的活塞杆上固定有横杆（12），横杆（12）两端与顶升板（10）两端之间固定有支撑杆（11），两个支撑杆（11）贯穿基座（3）设置。

7.根据权利要求1所述的一种电芯热压装置，其特征在于：上进气机构包括上气腔（15），底座（1）与上热压板（2）之间形成有上气腔（15），底座（1）周侧一体设置有多个与上气腔（15）连通的上气路接头（16）。

8.根据权利要求5所述的一种电芯热压装置，其特征在于：下进气机构包括下气腔，基座（3）与下热压板（4）之间形成有下气腔，基座（3）上一体设置有多个与下气腔连通的下气路接头（18）。

9.一种采用如权利要求4所述的电芯热压装置实施的电芯热压方法，其特征在于：

热压准备中还包括，机械爪（19）夹持电芯转移，顶升板（10）抬起以承接电芯，电芯转移到顶升板（10）后，顶升板（10）下降并带动电芯准确进入热压区；

热压加工中还包括，向上热压板（2）供气并在其表面形成气膜，上热压板（2）下降并与下热压板（4）对电芯实施双面热压，上热压板（2）与电芯之间为非直接接触，电芯与青稞纸（5）之间为直接接触；

热压结束中还包括，顶升板（10）抬起以使电芯与下热压板（4）分离，机械爪（19）快速抓取并转移电芯。

10.一种采用如权利要求9所述的电芯热压装置实施的电芯热压方法，其特征在于：

热压准备中前，手动推动两个下夹板（62）向下热压板（4）靠拢，青稞纸（5）的两侧分别送入上夹板（61）和下夹板（62）之间，定位销（63）穿过上夹板（61）和青稞纸（5）后与下夹板（62）固定；

青稞纸（5）被固定后，在调节弹簧（9）的作用下两个下夹板（62）相互远离并迫使青稞纸（5）处于张紧状态，青稞纸（5）展平并贴附着在下热压板（4）的表面。

11.一种采用如权利要求5所述的电芯热压装置实施的电芯热压方法，其特征在于：

热压准备中还包括，机械爪（19）夹持电芯转移，顶升板（10）抬起以承接电芯，电芯转移到顶升板（10）后，顶升板（10）下降并带动电芯准确进入热压区；

热压加工中还包括，向上热压板（2）供气并在其表面形成气膜，向下热压板（4）供气并在其表面形成气膜，上热压板（2）下降并与下热压板（4）对电芯实施双面热压，上热压板（2）和下热压板（4）与电芯之间为非直接接触；

热压结束中还包括，顶升板（10）抬起以使电芯与下热压板（4）分离，机械爪（19）快速抓取并转移电芯。

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