CN108878986B - 一种弧形锂离子电池制造装置及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种弧形锂离子电池制造装置及制造方法，该制造装置包括一可调节温度的温度箱、PLC、控制器，该温度箱内设有三对压辊、控制每一压辊360°旋转的圆球型联结轴、控制每对压辊上下移动的联结轴、控制每对压辊水平移动的水平滚动轴、设置在压辊水平移动方向上的扫描仪；所述控制器、PLC分别控制各联结轴及各水平滚动轴；所述控制器还与扫描仪电性连接；所述压辊表面有与控制器和PLC相连的应力感受器，控制器和PLC通过控制前后两对压辊自转同时又可以沿一定的弧度来回运动形成弧形的电芯。本发明制作弧形电池时利用压辊的可调节位置，可以制作多种想制作的弧形，而无需拘泥于模具的问题。
Description
技术领域
本发明涉及弧形锂离子电池的制造技术，特别涉及一种弧形锂离子电池及其制造装置。
背景技术
不规则形状、曲线、弧面设计造型的手机给电池留下的有效空间变成了不规则形状。锂离子电池的规整长方形态不能有效利用空间。手机功能越来越多，导致耗电越来越多，要求电池容量相应地增加，在不增加电池厚度的情况下，弧形锂离子电池是有明显优势的。与此相似，笔记本电脑、蓝牙耳机、移动DVD等电器都在向移动、便携化方向发展，都配上了液晶显示，而且功能在不断增多，液晶屏幕在不断增大，这些都给弧形锂离子电池提供了一些机会。
现有的技术手段制作弧形电池一种方法是在电芯整体成型后，直接放进弧形的模具里面滚压成型，这种方法对电芯内部的破坏性较大，且成型的效果不好；一种方法是利用冲压的模具，先将电芯固定好，在慢慢向下冲压成型，虽然成型效果可以，但是依然会对电芯内部造成一定的损害；还有一种方法是在成型过程中增加温度，使得成型破坏减小，同时成型效果增加，但是其没解决温度高时电芯内部会产气的问题，最后以上所有的模具都不能起到重复利用的效果，一套模具只能做出一种所需弧形电池。
因此，现有技术有待进一步改进。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种弧形锂离子电池及其制造装置。
为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：一种弧形锂离子电池制造装置，包括一可调节温度的温度箱、PLC、控制器，该温度箱内设有三对压辊、控制每一压辊360°旋转的圆球型联结轴、控制每对压辊上下移动的联结轴、控制每对压辊水平移动的水平滚动轴、设置在压辊水平移动方向上的扫描仪；所述控制器、PLC分别控制各联结轴及各水平滚动轴；所述控制器还与扫描仪电性连接；
所述压辊表面有与控制器和PLC相连的应力感受器，控制器和PLC通过控制前后两对压辊自转同时又可以沿一定的弧度来回运动形成弧形的电池。
在其中一个优选方案中，所述压辊表面涂覆有防导电的绝缘体同时绝缘体涂覆后打磨光滑。
在其中一个优选方案中，该温度箱底部设有一经PLC驱动打开的开闭门。
在其中一个优选方案中，中间压辊设为固定压辊，在弧形锂离子电芯制备中仅起固定作用。
本发明还提供一种弧形锂离子电池制造方法，包括以下步骤：
(1)、将电芯置于三对压辊中的下层压辊上，上下层压辊向电芯闭合从而夹住电芯；
(2)、水平滚动轴在控制器的控制下带动三对压辊和电芯向扫描仪的方向移动，扫描仪获取电芯的尺寸数据反馈给控制器；
(3)、控制器根据扫描仪反馈的尺寸数据，调整三对压辊分别位于电芯的头部、中间、尾部；
(4)、经上步位置调整后，控制器向PLC发送启动信号，当压辊接受启动信号时，前后两对压辊在自转的同时保持一定的弧度来回绕行，而中间一对压辊则保持不动，前后两对压辊运行的轨迹由PLC的程序设定。
在其中一个优选方案中，所述步骤(3)调整三对压辊分别位于电芯的头部、中间、尾部的方法为：
控制器控制全部水平滚动轴停止移动，随后控制中间一对压辊让其移动到所需位置，前后的滚动轴和压辊分别移动到电芯主体的头部和尾部，所有压辊移动到指定位置后再次夹紧电芯。
在其中一个优选方案中，所述步骤(4)中，当所制作的电池的截面弧面曲率为0.6～1.2之间时，前后两对压辊会先做出曲率为一半的弧形电芯，再做出整个曲率的弧形电芯。
本发明制作弧形电池时，利用压辊的可调节位置，可以制作多种想制作的弧形，而无需拘泥于模具的问题。同时本实验制作电池时电池处于高温的环境，从而电芯易于变形，同时电芯为化成后电芯，压辊的来回辊压能起到高温baking的作用，使得电池的性能更好。另外本技术制作弧形电池时因为其原理为压辊自转的同时来回不同的施压，使得施加于电芯表面上的压力均匀，对于弧形较大的电芯又可以逐步来制作，从而使得电芯内部的破坏可以降低到最小，电芯配合高温更容易变形、塑形形变好，冷却后更容易成型。
附图说明
图1为本发明装置的初始状态图；
图2为本发明装置工作状态图；
图3为本发明中压辊制作弧形电芯时的剖面图；
图4为本发明中多次制作弧形的电芯示意图；
图5为本发明中待加工的电芯；
图6为本发明中弧形电芯的封装图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。
参照图1至图5，本发明提供一种弧形锂离子电芯制造装置，包括一可调节温度的温度箱11、PLC 3、控制器1，该温度箱11内设有三对压辊7、控制每一压辊360°旋转的圆球型第一联结轴10、控制每对压辊上下移动的第二联结轴8、控制每对压辊水平移动的水平滚动轴2、设置在压辊水平移动方向上的扫描仪4；所述控制器1、PLC 3分别控制各联结轴10、8及各水平滚动轴2；所述控制器1还与扫描仪4电性连接；
所述压辊7表面有与控制器1和PLC 3相连的应力感受器，控制器1和PLC 3通过控制前后两对压辊7自转同时又可以沿一定的弧度来回运动形成弧形的电芯。
所述压辊7表面涂覆有防导电的绝缘体同时绝缘体涂覆后打磨光滑。中间压辊7设为固定压辊，在弧形锂离子电芯制备中仅起固定作用。
该温度箱11底部设有一经PLC 3驱动打开的开闭门5。
本发明还提供一种弧形锂离子电芯制造方法，包括以下步骤：
(1)、将电芯置于三对压辊7中的下层压辊上，上下层压辊7向电芯闭合从而夹住电芯；
(2)、水平滚动轴2在控制器1的控制下带动三对压辊7和电芯向扫描仪4的方向移动，扫描仪4获取电芯的尺寸数据反馈给控制器1；
(3)、控制器1根据扫描仪4反馈的尺寸数据，调整三对压辊7分别位于电芯的头部、中间、尾部；
(4)、经上步位置调整后，控制器1向PLC 3发送启动信号，当压辊7接受启动信号时，前后两对压辊(两侧压辊)在自转的同时保持一定的弧度来回绕行，而中间一对压辊(中间压辊)则保持不动，前后两对压辊运行的轨迹由PLC 3的程序设定。
其中，所述步骤(3)调整三对压辊分别位于电芯的头部、中间、尾部的方法为：
控制器1控制全部水平滚动轴2停止移动，随后控制中间一对压辊7让其移动到所需位置，前后的水平滚动轴2和压辊7分别移动到电芯主体的头部和尾部，所有压辊7移动到指定位置后再次夹紧电芯。
参照图4，在所述步骤(4)中，当所制作的电池的截面弧面曲率为0.6～1.2之间时，电芯的原始形态为①，前后两对压辊会先做出曲率为一半的弧形电芯②，再做出整个曲率的弧形电芯③。
参照图5，其为本发明中待加工的电池，电池为软包电池且为化成后的电芯，电池两侧都已封装好，包括封印区13、电芯6、及气袋9，气袋9的气袋口朝下。
参照图1和图6，电芯二封时下模具12置于温度箱11正下方，当电芯弧形整形完之后，下模具12随着移动带移动到电芯的正下方，待电芯在下模具12上冷却后，下模具12移动到上模具15处，上下模具闭合抽真空将电芯封装好。二封上下封头14设置在上下模具12、15上，上下封头14为普通的二封封头，只是放置需一定角度，这样方便于封装。
以下为具体实施例阐述：
打开箱门将所制作的电池放于松开的压辊中间，关闭箱门，将箱内温度调节至85℃。关闭箱门，打开控制器，控制器控制上下压辊闭合，压辊表面的压力感受器反馈信号到控制器，控制器停止压辊继续闭合，此时压辊已夹紧电芯。控制器控制水平移动轴(带动所有压辊和电芯)向扫描仪移动，当扫描仪扫描完电芯后会反馈信号到控制器，控制器停止整体移动水平移动轴。同时控制器控制中间的压辊7移动到所需移动的位置夹紧电芯，两侧的压辊7分别移动到电芯的头部和尾部，并夹紧电芯。然后控制器发出启动信号到PLC，PLC控制电芯两侧的压辊自转同时以一定的弧度运动一定时间，弧度为操作人员自己设定的需要值，可以设定几个不同的弧度也可以只设定一个弧度，两侧的压辊弧度也可以设置不一样，下面两个实施例的左右压辊工作时的运行弧度是一样的，当时间到之后，两侧的压辊移动到电芯的头部和尾部并分别夹紧电芯。此时PLC控制上下移动的第二联结轴8向下移动，开闭门5向两边打开。模具12此时移动到电芯的正下方，伴随着第二联结轴8向下移动，压辊带着电芯到达下模具12，压辊松开，放电芯于下模具12上。下模具12向上模具15移动，上下模具闭合，并抽真空封装完电芯，弧形电池完成。具体的实施例的数据如下：
1、电芯在做成弧形前长度为120mm、宽度为90mm、厚度为6mm，容量为9Ah。要做成为弧度为0.3的弧形电池，因为弧度较小压辊可以直接一次压到位。表1为所做弧形电池和未做成弧形的正常电池各项性能的对比：
表1
2、电芯在做成弧形前长度为180mm、宽度为80mm、厚度为5.5mm，容量为12Ah。要做成为弧度为0.9的弧形电池，因为弧度较大，为防止压辊一次压到所需弧度会对电池有所破坏，压辊先做出弧度为0.45的弧形电芯，再做成弧度为0.9的弧形电池。表2为所做弧形电池和未做成弧形的正常电池各项性能的对比：
表2
从上述两个实施例中都可看出该装置制作出的电芯性能较同型号的正常电芯基本无差异。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种弧形锂离子电池制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将电芯置于三对压辊中的下层压辊上，上下层压辊向电芯闭合从而夹住电芯；
(2)、水平滚动轴在控制器的控制下带动三对压辊和电芯向扫描仪的方向移动，扫描仪获取电芯的尺寸数据反馈给控制器；
(3)、控制器根据扫描仪反馈的尺寸数据，调整三对压辊分别位于电芯的头部、中间、尾部；
(4)、经上步位置调整后，控制器向PLC发送启动信号，当压辊接受启动信号时，前后两对压辊在自转的同时保持一定的弧度来回绕行，而中间一对压辊则保持不动，前后两对压辊运行的轨迹由PLC的程序设定；
其中，弧形锂离子电池制造装置包括：一可调节温度的温度箱、PLC、控制器，该温度箱内设有三对压辊、控制每一压辊360°旋转的圆球型联结轴、控制每对压辊上下移动的联结轴、控制每对压辊水平移动的水平滚动轴、设置在压辊水平移动方向上的扫描仪；所述控制器还与扫描仪电性连接； 所述压辊表面有与控制器和PLC相连的应力感受器，控制器和PLC通过控制前后两对压辊自转同时又沿一定的弧度来回运动形成弧形的电池；
中间压辊设为固定压辊，在弧形锂离子电芯制备中仅起固定作用。
2.根据权利要求1所述的弧形锂离子电池制造方法，其特征在于，所述压辊表面涂覆有防导电的绝缘体同时绝缘体涂覆后打磨光滑。
3.根据权利要求2所述的弧形锂离子电池制造方法，其特征在于，该温度箱底部设有一经PLC驱动打开的开闭门。
4.根据权利要求3所述的弧形锂离子电池制造方法，其特征在于，所述步骤(3)调整三对压辊分别位于电芯的头部、中间、尾部的方法为： 控制器控制全部水平滚动轴停止移动，随后控制中间一对压辊让其移动到所需位置，前后的滚动轴和压辊分别移动到电芯主体的头部和尾部，所有压辊移动到指定位置后再次夹紧电芯。
5.根据权利要求4所述的弧形锂离子电池制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，当所制作的电池的截面弧面曲率为0.6～1.2时，前后两对压辊会先做出曲率为一半的弧形电芯，再做出整个曲率的弧形电芯。
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