一种电芯分段热压机制造技术

本发明专利技术提供了一种电芯分段热压机，包括预热压装置和终热压装置，用以取代电芯一次热压机；预热压装置配置有预热压口，用于预热压电芯，终热压装置配置有终热压口，用于终热压电芯，同时，终热压装置配置有短路测试单元对电芯进行短路测试；预热压装置提供的预热压温度较低、压力较小、时间较长，预热压后电芯内部与表面温度一致性较好，可使隔膜与极片结合界面处的结合间隙一致显露；终热压装置提供的终热压温度较高、压力较大、时间较短，可消除结合界面的间隙，增强粘结效果。分段热压后的电芯界面结合较好，可避免粘结不佳或热压过度，保证隔膜微孔完好，内部残余应力较小；避免设备浪费，且预热压装置和终热压装置可同时作业，提高热压效率。高热压效率。高热压效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电芯分段热压机


[0001]本专利技术属于锂电池的电芯热压
，尤其涉及一种电芯分段热压机。

技术介绍

[0002]二次电池如锂电池的电芯的阳极是在铜箔两面涂覆含锂无定型碳的粉体，阴极是在铝箔两面涂覆镍、锰、钴的粉体，隔膜是在聚烯烃膜一面涂覆陶瓷粒子层，再在陶瓷粒子层和聚烯烃膜另一面上涂覆聚合物粘结剂层，隔膜密布可供锂离子通过的圆形微孔，在电池电化学体系中起高阻值特殊筛网的作用。卷绕电芯采用阴极极带、阳极极带和隔膜带以阴极、隔膜、阳极、隔膜四层叠合(以隔膜带陶瓷粒子层朝向阳极)，经卷绕多叠制备成卷绕电芯的粗坯；叠片电芯采用阴极、阳极的极片和隔膜带或隔膜片以阴极、隔膜、阳极、隔膜四层叠合(以隔膜带或隔膜片陶瓷粒子层朝向阳极)，经重复叠合多叠制备成叠片电芯的粗坯。阴极、阳极的极带或极片、隔膜带或隔膜片不能太干燥以防在卷绕或叠片时折断和掉粉，电芯粗坯也是蓬松的，因而电芯粗坯空间体积较大，且未定型不便拿取；而成品电芯要求基于材料干燥的阴极、阳极的极带或极片与隔膜带或隔膜片充分接触保证电芯整体的高阻值特殊筛网性能(如电阻值介于下限3MΩ和上限21MΩ之间)，所以电芯粗坯需经烘干和适当压缩才能成为合格的成品电芯。
[0003]加热使水分变成水汽溢出使材料变干燥，并排出材料间的一些空气，同时使固体材料晶粒变粗大或使材料组织结构发生变化，导致晶粒间结合力减小而使固体材料屈服强度降低而变软易于变形压缩，其中聚合物粘结剂变软易于扩展和渗透。
[0004]工业生产上采用有热压口的热压装置一边加热一边加压使电芯粗坯边受热边受压在变干燥的同时被压缩。热压装置需配置高精度的高温高压机构保证热压质量，并需配置绝缘检测机构监控并最终检测阴、阳极间电阻值，以提前中止热压并剔出阻值不合格的电芯，从而确保成品电芯的电阻值合格。
[0005]将电芯一次热压成型的设备被称为电芯一次热压机。
[0006]最接近的现有技术一是分步热压法，第一步是单元热压，以叠片电芯极片按阴极、隔膜、阳极、隔膜四层叠合(以隔膜片平摊或以隔膜带Z字形折叠)制备薄电芯单元粗坯，以较低温度、较低压力、较短时间(85℃、0.1MPa的条件下保持10s)将薄电芯单元粗坯热压成薄电芯单元部件；第二步是整合热压，将薄电芯单元若干个再叠合以较高温度、较高压力、较长时间(90℃、0.3MPa的条件下保持20s)热压成成品电芯。
[0007]现有技术二是分次热压法，以卷绕或叠片方式制备整体的电芯粗坯，按现有技术一分步热压法的第一步和第二步的热压参数进行两次热压直接热压成成品电芯。
[0008]分步热压法和分次热压法，第一步或第一次热压起到预压合作用，实现隔膜与极片的初步结合，并使结合界面处的间隙显露，第二步或第二次热压起到补充作用，可使聚合物粘结剂充分填充预压合产生的间隙，增强结合界面的粘结效果。通过至少两次热压的方法，可针对性的提高结合界面处的粘结效果，减少卷绕电芯两圆弧侧隔膜孔因受力不均衡所导致的变形影响锂离子通行能力，又避免聚合物粘结剂熔融后向隔膜微孔渗入而堵塞隔
膜，以避免粘结效果不佳或热压过度的情况发生，也有利于降低电芯内部残余应力。
[0009]但是，第一步或第一次热压和第二步或第二次热压未提及热压装置，未明确是在同一台热压装置一次入料连续实施还是在两台热压装置两次入料分别实施，如是在同一台热压装置一次入料连续实施，就使第一步或第一次热压占用了第二步或第二次热压要求的高造价的热压装置，造成精细化意义上的设备浪费，也不能提高热压效率。
[0010]特别地，现有技术所公开的压力(应为压强)太低，对电芯热压后的压缩效果不大，不适合本专利技术的锂电池电芯热压，且第一步或第一次热压的时间比第二步或第二次热压的时间要短，不能显著地缩短第二步或第二次热压的时间，不能显著地提高热压效率。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种电芯分段热压机，包括预热压装置和终热压装置，用于对电芯进行预热压后再终热压的两段热压，用以取代电芯一次热压机。采用两套热压装置两次入料分别实施两段热压，采用预热压装置进行第一段预热压，采用终热压装置进行第二段终热压，预热压装置提供的预热压的温度较低、压力较小、时间较长，预热压后电芯内部与表面温度一致性较好，可使隔膜与极片结合界面处的结合间隙一致显露；终热压装置提供的终热压的温度较高、压力较大、时间较短，可消除结合界面的间隙，增强粘结效果。分段热压后的电芯界面结合较好，可避免粘结不佳或热压过度和隔膜微孔变形，内部残余应力较小，在精细化意义上避免设备浪费，且预热压装置和终热压装置可以同时进行作业，缩短热压时间，提高热压效率。
[0012]本专利技术是这样实现的，一种电芯分段热压机，包括预热压装置以及终热压装置，所述预热压装置以及所述终热压装置布置在机台上，所述预热压装置配置有多个预热压板组件，以两两相对组成预热压口，用于预热压电芯；所述终热压装置配置有多个终热压板组件，以两两相对组成终热压口，用于终热压电芯；其中，所述预热压装置提供的加热温度比所述终热压装置提供的加热温度低，所述预热压装置提供的加压压力比所述终热压装置提供的加压压力小，所述预热压装置提供的加压时间可比所述终热压装置提供的加压时间长。
[0013]进一步的，所述电芯分段热压机还包括固定在所述机台上的上下料装置、转料装置以及装卸装置；
[0014]两个所述上下料装置分居所述机台的两端，用于电芯上料和下料；
[0015]两个所述转料装置分别靠近两个所述上下料装置，用于调整多个电芯的相对姿态；
[0016]所述装卸装置连接两个所述转料装置，用于装卸电芯。
[0017]进一步的，所述上下料装置包括驱动组件以及上下料夹爪组件，所述上下料夹爪组件包括横梁以及多个上下料夹爪；所述驱动组件驱动所述上下料夹爪组件在三维空间内移动以及旋转；多个所述上下料夹爪间隔布置在所述横梁下方。
[0018]进一步的，所述转料装置包括转料支座、第一驱动件、驱动轮、传动带、从动轮、固定轴、传动件、翻转梁、第一拉杆、转轴以及多个转料夹具；所述第一驱动件和所述固定轴固定在所述转料支座上，所述驱动轮固定在所述第一驱动件上，所述从动轮可转动地套设在所述固定轴上，所述传动带可转动地套设在所述驱动轮和所述从动轮上，所述传动件固定
在所述从动轮上，所述翻转梁固定在所述传动件上，所述转轴可转动地安装在所述翻转梁上；一个所述转料夹具固定在所述固定轴上，其余所述转料夹具固定在所述转轴上，多个所述第一拉杆铰接在两个相邻的所述转料夹具之间。
[0019]进一步的，所述电芯分段热压机还包括水平限位装置以及竖直限位装置，当所述翻转梁转动至水平位置时，所述水平限位装置与所述翻转梁接触，停止所述翻转梁继续转动并定位所述翻转梁；当所述翻转梁转动至竖直位置时，所述竖直限位装置与所述翻转梁接触，停止所述翻转梁继续转动并定位所述翻转梁。
[0020]进一步的，所述装卸装置包括直齿条、第一滑组以及多个装卸模组；所述直齿条沿平行于所述预热压装置与所述终热压装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电芯分段热压机，包括机台，其特征在于，包括预热压装置以及终热压装置，用于对电芯进行预热压后再终热压的两段热压，用以取代电芯一次热压机；所述预热压装置以及所述终热压装置布置在所述机台上，所述预热压装置配置有多个预热压板组件，以两两相对组成预热压口，用于预热压电芯；所述终热压装置配置有多个终热压板组件，以两两相对组成终热压口，用于终热压电芯；其中，所述预热压装置提供的加热温度比所述终热压装置提供的加热温度低，所述预热压装置提供的加压压力比所述终热压装置提供的加压压力小，所述预热压装置提供的加压时间可比所述终热压装置提供的加压时间长。2.如权利要求1所述的电芯分段热压机，其特征在于，还包括固定在所述机台上的上下料装置、转料装置以及装卸装置；两个所述上下料装置分居所述机台的两端，用于电芯上料和下料；两个所述转料装置分别靠近两个所述上下料装置，用于调整多个电芯的相对姿态；所述装卸装置连接两个所述转料装置，用于装卸电芯。3.如权利要求2所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述上下料装置包括驱动组件以及上下料夹爪组件，所述上下料夹爪组件包括横梁以及多个上下料夹爪；所述驱动组件驱动所述上下料夹爪组件在三维空间内移动以及旋转；多个所述上下料夹爪间隔布置在所述横梁下方。4.如权利要求2所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述转料装置包括转料支座、第一驱动件、驱动轮、传动带、从动轮、固定轴、传动件、翻转梁、第一拉杆、转轴以及多个转料夹具；所述第一驱动件和所述固定轴固定在所述转料支座上，所述驱动轮固定在所述第一驱动件上，所述从动轮可转动地套设在所述固定轴上，所述传动带可转动地套设在所述驱动轮和所述从动轮上，所述传动件固定在所述从动轮上，所述翻转梁固定在所述传动件上，所述转轴可转动地安装在所述翻转梁上；一个所述转料夹具固定在所述固定轴上，其余所述转料夹具固定在所述转轴上，多个所述第一拉杆铰接在两个相邻的所述转料夹具之间。5.如权利要求4所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述转料装置还包括水平限位装置以及竖直限位装置，当所述翻转梁转动至水平位置时，所述水平限位装置与所述翻转梁接触，停止所述翻转梁继续转动并定位所述翻转梁；当所述翻转梁转动至竖直位置时，所述竖直限位装置与所述翻转梁接触，停止所述翻转梁继续转动并定位所述翻转梁。6.如权利要求2所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述装卸装置包括直齿条、第一滑组以及多个装卸模组；所述直齿条沿平行于所述预热压装置与所述终热压装置的排列方向的第一方向固定在所述机台上，所述第一滑组的滑轨沿所述第一方向固定在所述机台上，多个所述装卸模组与所述第一滑组的滑块固定连接，与所述直齿条啮合连接；多个所述装卸模组可沿所述第一方向各自往复移动。7.如权利要求6所述的电芯分段热压机，其特征在于，所述装卸模组包括第一支架、第一移动模组、第二移动模组、第三移动模组和多个装卸夹爪；多个所述装卸夹爪固定在所述第三移动模组的移动端上，所述第三移动模组固定在所述第一支架上，所述第一支架固定在所述第二移动模组的移动端上，所述第二移动模组固定在所述第一移动模组上，所述第二移动模组驱动所述第一支架沿水平垂直于所述第一方向的第二方向移动，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，李军利，王朝华，张杰，
申请(专利权)人：深圳市誉辰智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：