一种压力化成夹具系统的制作方法

本实用新型涉及夹具领域，特别是一种压力化成夹具系统。

背景技术：

锂离子二次电池的化成工序是制造锂离子电池的重要步骤，化成关系到整个电池的性能，包括首次充放电效率，循环寿命，高温性能等等。目前商品化锂离子电池一般采用能够可逆嵌脱锂离子的石墨或无定形炭作为负极材料，在锂离子电池化成过程中，有机电解液会在碳负极表面发生还原、分解，形成一层电子绝缘、锂离子可导的固体电解质界面膜(solidelectrolyte interphase，简称SEI)，从而导致电池首次充放电过程中，存在巨大的不可逆容量。在形成SEI膜的过程中，会产生一部分的气体，诸如氟化氢，二氧化碳，一氧化碳，一氧化氮，乙烯，甲烷，乙烷等，这些气体残留在膜片的层与层之间，阻断了阴阳极之间的离子导电，残留在颗粒的孔隙之中的气体，阻碍了电解液的浸润，加大了电化学极化，导致在首次充放电过程中效率低，不可逆容量增大，形成的SEI膜不稳定，循环性能差。在现有锂离子二次电池制造领域中，化成和容量是将电池一个一个的放置在老化板上，然后手动将夹子夹住电池的极耳，而且化成和容量往往是分开进行，化成后会对电池进行整形，抽气，再做容量，这就需要两次上、下老化板，两次夹取电池，这对生产造成了极大的不便，生产效率低。为了克服以上问题，现有技术中采用另一种夹具进行化成，容量测试，即在化成的过程中将电池夹住，施以一定的压力，将积聚的气体挤压到气袋中，防止气体影响SEI膜的形成，同时进行化成，容量测试，既提升了电池性能又提高了生产效率。但是目前锂离子电池的压力化成夹具一般只包括用于固定电池的夹具层板，用于固定电池表面压力的压力保持螺栓和用于施压的压力板，一个夹具对应一个电池，很难满足生产需求，而且大量的夹具压在老化板上容易对其造成损伤，并且上夹具和下夹具的工作量大，效率低。CN1937302A、 CN1967925A均公开了一种锂离子二次电池的压力化成方法，其使用的方法为：将电池放置于两片平板中，然后采用长尾夹将两片夹板夹住，最后进行化成，对电池的变形及厚度增长有一定的抑制作用。但是，这种方法施加在电池表面上的力度有限，不能起到整形的效果，也不能完全将积聚在膜片之间的气体赶出，同时操作过程效率低，不适于大规模工业生产。有鉴于此，确有必要提供一种操作简易、易于批量化生产的能同时进行化成、整形和容量的锂离子电池压力化成夹具系统。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种操作简单，效率更高，每只电芯受力面压一致的压力化成夹具系统。

本实用新型为解决问题而采用的技术方案是：

一种压力化成夹具系统，包括：

压力化成夹具，所述压力化成夹具用于向放置于其上的电芯施加压力；

加热箱，所述加热箱内包括至少一层加热层，所述加热层上还包括有加热装置，该加热装置用以对加热层进行加热，压力化成夹具可以放置于加热层内，通过加热层来对压力化成夹具进行加热。

作为上述技术方案的进一步改进，所述加热箱还包括：

控制系统，所述控制系统与加热箱电性连接，所述控制系统可以控制加热箱的温度和加热时间，还包括一个与控制系统电性连接的控制面板，该控制面板用于向控制系统输入温度控制信号。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括充放电部，所述充放电部位于加热层内，所述充放电部一端可与压力化成夹具活动相连，另一端与电源相连，该充放电部用于向放置于压力化成夹具上的电芯进行充放电。

作为上述技术方案的进一步改进，所述充放电部与控制系统电性连接，控制系统可以控制充放电部的电流与电压的大小。

作为上述技术方案的进一步改进，所述压力化成夹具包括：

承载板，所述承载板上还设置有至少两块侧板，所述至少两块侧板与承载板之间围合形成一个放置电芯的空间；

施压装置，所述施压装置设置于承载板或侧板上，所述施压装置用于向摆放于所述空间中的电芯施加压力。

作为上述技术方案的进一步改进，所述压力化成夹具还包括：

至少一个夹持装置，所述夹持装置用以夹持电芯的极耳；

电极端口，所述电极端口一端与所述夹持装置电性相连，另一端与充放电部活动电性相连，所述电极端口用于向电芯进行充放电。

作为上述技术方案的进一步改进，所述压力化成夹具还包括：

支架，夹持装置设置于所述支架内侧，所述电极端口设置于所述支架上，所述支架可以位于所述承载板上方并与承载板或侧板固定相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述支架上还设置有横梁，所述横梁位于所述支架与所述夹持装置之间；

所述压力化成夹具还包括剪叉式支架，所述剪叉式支架一端与所述横梁相连，另一端与所述夹持装置相连，所述夹持装置与所述支架的相对位置固定；

所述压力化成夹具还包括一驱动装置，所述驱动装置驱动所述横梁相对于所述支架运动，从而带动剪叉式支架运动，进而控制所述夹持装置张开或闭合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动装置为螺杆，所述螺杆设置于所述支架外侧，所述支架上设置有一个螺孔，所述螺杆旋入所述螺孔与所述横梁活动相连，所述螺杆旋转会带动所述横梁运动从而拉伸所述剪叉式支架或收缩所述剪叉式支架。

作为上述技术方案的进一步改进，所述加热箱包括八层加热层。

本实用新型有益效果是：本实用新型包括加热箱和压力化成夹具，所述压力化成夹具包括承载板，设置于承载板上的侧板，施压装置，夹持装置和电极端口，通过将电芯摆放于承载板上，通过施压装置一次性给多只电芯进行加压，由于力的作用是相互的，只有一个施力源的情况下，而且电芯均匀放置时，每只电芯受力面压都达成一致，然后通过夹持装置夹住电芯伸出的极耳，夹持装置另一端与电极端口电性连接，然后将压力化成夹具放入加热箱内，将充放电部与电极端口连接好，构成一个完整的电流回路，用以对电芯进行充放电。通过控制面板设定好加热温度，并设置好充放电时的电压和电流，然后开启加热箱，即可开始进行对电芯的压力化成工序。相对于现有技术，本技术的结构更为简单，每个部件都较为规范，制造起来更加的容易，操作时也较为方便，并且能同时对多个夹具进行加热和充放电，每个压力化成夹具又可以对多个电芯施加相同的压力，使每个电芯的受力面压一致，从而可以一次性对批量的电芯进行压力化成，效率更高，更具有市场竞争力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型优选实施案例的简略结构示意图；

图2为图1的A处局部放大示意图；

图3为图2的B处局部放大示意图；

图4为本实用新型优选实施案例中压力化成夹具的侧面结构示意图；

图5为本实用新型优选实施方案中压力化成夹具的承载板与施压装置的正视状态结构示意图；

图6为本实用新型优选实施方案中压力化成夹具的承载板与施压装置的俯视状态结构示意图；

图7为本实用新型优选实施方案中压力化成夹具的支架部分的俯视状态结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图4，一种压力化成夹具系统，包括：压力化成夹具20，所述压力化成夹具20用于向放置于其上的电芯施加压力；加热箱10，所述加热箱10内包括至少一层加热层11，所述加热层11上还包括有加热装置,该加热装置用以对加热层11 进行加热，压力化成夹具20可以放置于加热层11内，通过加热层11来对压力化成夹具20进行加热，压力化成夹具20可以在加热箱10外对电芯进行加压，然后再放置于加热层11内。所述加热装置优选为在每层加热层11内设置有加热板，次优选为在加热层11内设置红外烘烤灯泡来进行加热。优选加热箱10 内设置有八层加热层11，从而可以通过一个加热箱10的对多个压力化成夹具20进行加热。

所述加热箱10优选还包括：

控制系统，所述控制系统与加热箱10电性连接，所述控制系统可以控制加热箱10的加热温度和加热时间，还包括一个与控制系统电性连接的控制面板，该控制面板用于向控制系统输入温度控制信号，通过这样，可以人为控制加热箱10的温度和加热时间，使电芯压力化成的加热步骤更为灵活。所述控制面板优选为设置于加热箱10的外表面。

优选还包括充放电部12，所述充放电部12位于加热层11内，优选将充放电部12设置于加热层11的内壁上，所述充放电部12的一端可以与压力化成夹具20活动相连接，所述充放电部12的另一端与电源13相连，该充放电部12用于向放置于压力化成夹具20上的电芯进行充放电。所述充放电部12与控制系统电性连接，所述控制系统可以控制充放电部12的电流与电压的大小。从而可以人为的对充放电部 12的充放电电流与充放电电压进行调节，进而可以对不同规格的电芯进行充放电。

所述压力化成夹具20包括：

承载板21，所述承载板21上还设置有至少两块侧板22，优选为两块侧板22，所述承载板21与所述至少两块侧板22之间围合形成一个放置电芯的空间，所述承载板21与所述侧板22 优选为一体制成。施压装置，所述施压装置设置于承载板21或侧板22上，所述施压装置用于向摆放于所述空间中的电芯施加压力。

压力化成夹具20还包括至少一个夹持装置，所述夹持装置用以夹持电芯的极耳，所述夹持装置优选为充电夹25，充电夹 25可以十分方便的对电芯的极耳进行夹持，并且有良好的导电性，所述夹持装置次优选为金属贴片。电极端口30，所述电极端口30一端与所述充电夹25电性相连，所述电极端口30另一端用于与充放电部12活动电性相连，然后通过所述充电夹25 来对电芯进行充放电。

所述施压装置优选为包括：丝杆23，其中一块侧板22上设置有螺纹孔，所述丝杆23旋入所述螺纹孔中并延伸至两块侧板 22之间。为了使电芯上每一处的压力都较为均匀，优选还包括一推板24，所述推板24位于两块侧板22之间，所述推板24 与所述丝杆23活动相连，所述丝杆23可以推动所述推板24在两块侧板22之间运动。所述丝杆23可以为手工驱动，为了解放人手，还包括驱动机构，所述驱动机构可以驱动所述丝杆23 旋转。所述驱动机构优选为驱动电机，次优选为驱动气缸。由于只有一个施力源，然后施力于推板24上，再对电芯进行加压，所述推板24上的力度较为均匀，由于力的作用是相互的，故而能使每只电芯的受力面压一致。

所述施压装置次优选为先将所述承载板21固定于一个位置；推杆，所述推杆穿过所述侧板22延伸至两块侧板22之间；推板24，所述推板24位于两块侧板22之间，所述推板24与所述推杆固定相连，通过液压气缸或直线电机来推动所述推杆，进而推动所述推板24在两侧板22之间运动，从而对电芯进行加压。为了使推杆能更好的对电芯进行加压，不会跑动，优选在推杆的外侧上还设置有锁紧环，通过锁紧环来固定推杆与侧板22的相对位置，压力施加至规定值时，将锁紧环推动至推杆与侧板的交界处，然后锁紧，从而将推杆与侧板22的相对位置进行固定，使推杆对电芯施加的压力较为稳定，不会发生较大的变化。

压力化成夹具20还包括支架29，所述充电夹25设置于所述支架29内侧，所述电极端口30设置于所述支架29上，所述支架29可以位于所述承载板21上方并与承载板21或侧板22 固定相连。通过所述支架29可以将充电夹25整齐排列，不至于乱七八糟的混成一团。

此时所述充电夹25任然需要一个一个夹持到极耳上，生产中任然较为麻烦，为了更为方便的将充电夹25可以夹持至极耳上，所述支架29上还设置有横梁26，所述横梁26位于于所述支架29与所述充电夹25之间，还包括剪叉式支架27，所述剪叉式支架27 一端与所述横梁26相连，所述剪叉式支架27的另一端与所述充电夹25相连，所述充电夹25与所述支架29的相对位置固定，还设置有一驱动装置，所述驱动装置驱动所述横梁26相对于所述支架29运动，从而带动所有的剪叉式支架27运动，进而控制所有的充电夹25张开或闭合，用以一次性将所有的电芯极耳夹持住。

所述驱动装置优选为螺杆28，所述螺杆28设置于所述支架 29外侧，所述支架29上设置有一个螺孔，所述螺杆28穿过所述螺孔与所述横梁26活动相连，所述螺杆28旋转会带动所述横梁26运动从而拉伸所述剪叉式支架27或收缩所述剪叉式支架27。

所述驱动装置次优选为旋杆，所述旋杆设置于所述支架29 外侧，所述旋杆穿过所述支架29与所述横梁26活动相连，所述支架29外侧与所述旋杆对应的表面设置有一个抵推面，所述旋杆上设置有至少一个凸块，所述凸块与所述抵推面相互对应，所述凸块可以沿所述抵推面运动。所述旋杆相对于所述抵推面旋转时会带动凸块在抵推面上运动，从而产生一个行程，进而带动所述横梁26运动进而拉伸所述剪叉式支架27或收缩所述剪叉式支架27。

使用时，将电芯放入压力化成夹具20上夹持好，通过施压装置一次性给多只电芯进行加压，由于力的作用是相互的，在只有一个施力源的情况下，而且电芯均匀放置时，可以使每只电芯受力面压都达成一致，然后通过夹持装置一端夹住电芯伸出的极耳，所述夹持装置另一端与电极端口30电性连接，然后将压力化成夹具20放入加热箱10内，将充放电部12与电极端口30连接好，形成一个完整的电流回路。通过控制面板设定好加热温度，并设定好充放电时的电压和电流，然后开启加热箱10，即可以开始进行对电芯的压力化成工序。相对于现有技术，本技术的结构更为简单，减少了本实用新型的制造的难度，而且操作更为方便，能同时对多个夹具进行加热和充放电，每个压力化成夹具20又可以对多个电芯施加相同的压力，使每个电芯的受力面压一致，从而效率更高。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。