圆柱形电池分容柜的制作方法

本发明涉及分容柜技术领域，特别是涉及一种圆柱形电池分容柜。

背景技术：

锂电池，其生产制造是由一个个工艺步骤严密联络起来的过程。整体来说，锂电池的生产包括极片制造工艺、电池组装工艺以及最后的注液、封口、化成分容、老化工艺。在这三个阶段的工艺中，每道工序又可分为数道关键工艺，每一步都会对电池最后的性能形成很大的影响。其中，化成分容步骤的意义在于，在电池制作完成后，电极材料并不是处在最佳适用状态，或者物理性质不合适，或者物相本身不对，需要进行首次充放电对其激活。现今的制造商，一般会将电池放入分容柜内，以达到高精度及大批量的对电池化成分容的目的，加快了电池的化成分容效率。

但是，现有的分容柜在实际应用过程中，仍存在一定的不足之处，首先，现有的分容柜在化成电池过程中，需要依靠顶针与电池的极耳相顶持，再通过顶针将电流导入电池内或将电池内的电流导出，但是，现有的顶针在顶持电池极耳的过程中，顶针因与电池极耳的相互作用力过大而很容易发生形变，导致顶针损坏，严重的甚至会导致电池极耳的损坏；其次，现有的设置于分容柜内的顶针，接触头就只设置有一个，若接触头形变损坏时，就必须停机更换损坏的顶针；此外，现有的分容柜内的顶针，顶针与极耳一般是采用纯点接触或纯面接触的方式进行连接，在实际应用过程中，电池的极耳的材料刚性较低，其物理性质偏柔软，在采用点接触的方式来顶持电池的极耳的过程中，由于顶针与电池极耳的接触面积较小，从而导致电池极耳的表面会出现因局部应力集中而损坏，进而导致顶针非常容易对电池极耳的表面造成磨损；

而采用面接触的方式对顶针与极耳进行连接，虽然增加了顶针与电池极耳表面的接触面积，就会使得顶针施加于电池极耳表面的作用力会被均匀分散至整个接触面上，如此，面接触的方式虽然接触面大了，但是无法保证接触的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够防止顶针发生形变的；并且，在单个接触头损坏的情况下，仍能对电池继续化成分容的；此外，在避免电池极耳因应力集中而生损坏的同时，还能够保证顶针与极耳间接触可靠性的圆柱形电池分容柜。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种圆柱形电池分容柜，包括：

机架；

治具，所述治具用于放置电池；

垂直升降装置，所述垂直升降装置包括驱动件和活动件，所述活动件与所述驱动件的驱动轴连接；及

顶针套件组，所述顶针套件组包括若干顶针套件，其中一部分所述顶针套件均设置于所述治具上，剩余部分所述顶针套件均设置于所述活动件上，各所述顶针套件均包括座体、导电片及弹簧，所述导电片设置于所述座体内，且所述导电片能够相对所述座体滑动，在一个所述导电片中，所述导电片上设置有若干接触头，各所述接触头上均设置有锥形部，各所述锥形部上均设置有导电平面，各所述导电平面均用于与电池极耳接触，所述弹簧设置于所述座体内，且所述弹簧的一端与所述座体相接触，所述弹簧的另一端与所述导电片相接触。

在其中一个实施方式中，所述导电片上设置有2个～3个所述接触头。

在其中一个实施方式中，所述顶针套件组包括2n个所述顶针套件，其中，n为正整数。

在其中一个实施方式中，所述治具包括支撑梁、电池托盘及限位片，所述支撑梁设置于所述机架上，其中一部分所述顶针套件均位于所述支撑梁上，所述电池托盘设置于所述支撑梁上，所述电池托盘用于放置电池，所述限位片设置于所述支撑梁上，且所述限位片的部分与所述电池托盘紧密接触。

在其中一个实施方式中，所述电池托盘开设有限位孔，所述治具还包括定位柱，所述定位柱包括柱体及限位端子，所述柱体设置于所述支撑梁上，所述限位端子设置于所述柱体上，所述限位端子用于穿设所述限位孔时，以使所述柱体相顶持所述电池托盘。

在其中一个实施方式中，所述电池托盘上开设有若干电池容置槽，各所述电池容置槽的底部均开设有避位孔。

在其中一个实施方式中，各所述电池容置槽的侧壁上设置有若干电池定位条，相邻两个所述电池定位条之间的距离相等。

在其中一个实施方式中，所述机架上开设有滑动通道，所述活动件上设置有导向凸起部，所述导向凸起部滑动设置于所述滑动通道内。

在其中一个实施方式中，所述导电平面的面积范围为1.5mm^2～4.5mm²。

在其中一个实施方式中，所述驱动件为气缸。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明的圆柱形电池分容柜，设置有机架、治具、垂直升降装置及顶针套件组。设置在座体内的弹簧，能够在导电片在与电池极耳相接触时，对导电片起到缓冲的作用，从而防止导电片在与电池极耳相顶持的过程中发生形变而损坏；多个接触头的设置，使得分容柜可以在单个接触头损毁的情况下继续对电池进行化成分容，从而使得工人可以合理安排导电片的维修时间，进而提高电池的化成分容效率；锥形部及导电平面的共同设置，使得导电片在与电池极耳相顶持的过程中，实现点和面的混合接触方式，从而可以在确保导电片对电池极耳的夹持力足够大且顶针与极耳间接触可靠性较高的同时，防止电池极耳表面因局部应力集中而损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的一实施方式中的圆柱形电池分容柜的结构示意图；

图2为图1所示的圆柱形电池分容柜在a处的放大示意图；

图3为本发明的一实施方式中的顶针套件的爆炸图；

图4为图3所示的顶针套件在b处的放大示意图；

图5为本发明的一实施方式中电池托盘的断裂示意图；

图6为本发明的一实施方式中定位柱的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1及图2，一种圆柱形电池分容柜10包括机架100、治具200、垂直升降装置300及顶针套件组400，所述治具200、所述垂直升降装置300及所述顶针套件组400分别设置于所述机架100上。

如此，需要说明的是，机架100用于安装垂直升降装置300及顶针套件组400，还用于放置治具200；治具200用于放置电池；垂直升降装置300起到提供动力的作用，用于驱动顶针套件组400的部分朝靠近治具200的方向移动；顶针套件组400用于与顶持的极耳相顶持，用于将电流传输至电池内或将电池内的电流传递处电池外。

请再次参阅图2，垂直升降装置300包括驱动件310和活动件320，活动件320与驱动件310的驱动轴连接。具体地，驱动件310为气缸。如此，需要说明的是，气缸具有结构简单且轻便的优点，可以使得圆柱形电池分容柜10的整体结构更加紧凑。

如此，需要说明的是，驱动件310起到提供动力的作用，其用于驱动活动件320朝靠近治具200的方向移动；活动件320用于安装顶针套件组400的部分，还用于带动顶针套件组400的部分朝靠近放置于治具200上的电池的方向移动，以使顶针套件组400的部分与电池的极耳相顶持。

请一并参阅图2及图3，顶针套件组400包括若干顶针套件410，其中一部分顶针套件410均设置于治具200上，剩余部分顶针套件410均设置于活动件320上，各顶针套件410均包括座体411、导电片412及弹簧413，导电片412设置于座体411内，且导电片412能够相对座体411滑动，在一个导电片412中，导电片412上设置有若干接触头414，各接触头414上均设置有锥形部415，各锥形部415上均设置有导电平面4151，各导电平面4151均用于与电池极耳接触，弹簧413设置于座体411内，且弹簧413的一端与座体411相接触，弹簧413的另一端与导电片412相接触。

如此，需要说明的是，顶针套件410用于顶持电池的极耳；座体411用于安装导电片412及弹簧413，同时还对导电片412及弹簧413起到一定的防护作用；导电片412用于将电池的极耳与圆柱形电池分容柜10相导通，从而使电流能够通过导电片412传输至电池，并使电池的电流能够通过导电片412传输至圆柱形电池分容柜10上；弹簧413起到了一定的缓冲作用，可以避免驱动件310输出至顶针套件组400的作用力直接通过导电片412传递至电池极耳上，使得导电片412所受到的作用力等于弹簧413的弹力，而不是等于驱动件310施加于顶针套件组400的作用力。

还需要说明的是，接触头414用于直接与电池的极耳相顶持；锥形部415的设置，实现了导电片412与电池极耳的点接触，保证了电池极耳与导电片412的接触可靠性；同时，导电平面4151的设置，则可以防止电池极耳在与导电片412相顶持的过程中，因应力集中而损毁。因此，锥形部415及导电平面4151的共同设置，使得导电片412能够在兼顾电池极耳与导电片412的接触可靠性的同时，保证导电片412与电池极耳的相互作用面积，防止电池极耳因局部应力集中而发生损坏。

尤其需要说明的是，现有技术中用于顶持电池极耳的极耳顶针，其用于直接顶持电池极耳的端部一般具有尖锐型及平面型两种；针对具有尖锐型的端部的极耳顶针，其用于与顶持电池极耳的端部一般较为尖锐，从而保证了接触的可靠性，从而在电池极耳并未与极耳顶针完全对齐的情况下，仍能保证极耳顶针的端部能够与电池极耳紧密抵持；但是，在实际应用过程中，电池的极耳的材料刚性较低，其物理性质偏柔软，在采用具有尖锐型端部的极耳顶针来顶持电池的极耳的过程中，由于尖锐型端部与电池极耳的接触面积较小，从而导致电池极耳的表面会出现因局部应力集中而损坏，进而导致极耳顶针非常容易对电池极耳的表面造成磨损；

针对具有平面型端部的极耳顶针，其充分考虑到电池极耳的表面容易因局部应力集中而损坏的问题，相比于尖锐型端部的极耳顶针，平面型端部的极耳顶针在顶持电池极耳的过程中，增大了极耳顶针与电池极耳的接触面积，从而在极耳顶针在顶持电池的过程中，避免电池极耳的表面因应力集中而损坏；在实际应用过程中，具有平面型端部的极耳顶针，虽然保证了极耳顶针与电池极耳的接触面积，但是，接触面积的增大也意味着极耳顶针施加于电池极耳表面的作用力会被均匀分散至一个平面上时，就会使得极耳顶针施加于电池极耳各处的夹持力均比较小，在夹持力减小的情况下，就会降低极耳顶针与电池极耳之间的接触可靠性；

综合上述的尖锐型端部极耳顶针及平面型端部极耳顶针的详细阐述，现有技术中一般需要在接触可靠性以及电池极耳表面的易损程度进行取舍，亦即需要制造商在尖锐型端部极耳顶针及平面型端部极耳顶针之间择一使用。

针对现有技术中的尖锐型端部极耳顶针以及平面型端部极耳顶针的不足之处，请一并参阅图3及图4，在一个导电片412上设置三个接触头414，各个接触头414上均设置有锥形部415，各锥形部415上均设置有导电平面4151，各导电平面4151均用于与电池极耳接触；其中，各个接触头414的中心轴线到导电片412中心轴线的距离均相等，将同一个导电片412上的三个接触头414的中心顺序连接，形成等边三角顶持区。

需要说明的是，锥形部415的整体呈锥形，也就意味着锥形部415上存在一个顶持电池极耳的端点，通过该端点对电池极耳进行顶持，可以减小导电片412施加于电池极耳表面的作用力的作用面积，从而提高了导电片412施加于电池极耳的压强，进而保证了导电片412与电池极耳的接触可靠性；同时，在锥形部415上用于顶持电池极耳的端点上设置导电平面4151，可以在尽可能保证导电片412与电池极耳的接触可靠性的情况下，防止锥形部415上顶持电池极耳的端点损坏电池极耳的表面。

本发明的导电片412通过设置锥形部415，从而具备了现有技术中尖锐型端部极耳顶针的接触可靠性较高的优势；同时，通过在锥形部415上设置导电平面4151，从而具备了平面型端部的极耳顶针的可以防止电池极耳损坏的优势。

还需要说明的是，各个接触头414的中心轴线到导电片412中心轴线的距离均相等，使得导电片412在顶持电池极耳的过程中，导电片412能够平缓地压缩弹簧413，避免导电片412与座体411之间发生偏磨而导致导电片412与座体411的使用寿命变短；将同一个导电片412上的三个接触头414的中心顺序连接，形成等边三角顶持区，通过等边三角顶持区对电池的极耳进行顶持，可以提高导电片412在顶持电池极耳的过程中的稳定性，防止导电片412与电池极耳之间发生相对位移，进而避免各个接触头414划伤电池极耳的表面。

在另一实施方式中，导电片412上还可以设置四个接触头414，各接触头414上均设置有锥形部415，各锥形部415上均设置有导电平面4151；其中，各锥形部415的中心轴线到导电片412的中心轴线的距离均相等，且相邻两个锥形部415之间的距离相等，顺序连接各个锥形部415上的导电平面4151的中心形成矩形顶持区。

需要说明的是，相较于通过等边三角顶持区顶持电池的极耳，本实施例中通过矩形顶持区对电池的极耳进行顶持，不仅能够进一步提高导电片412在顶持电池极耳的过程中的稳定性，也可以防止弹簧413在受力压缩的过程中发生过度地弯曲变形，过度地弯曲变形会导致弹簧413与座体411互相磨损，从而导致座体411上用于容置导电片412及弹簧413的槽体的体积逐渐增大，进而导致导电片412与座体411的配合间隙逐渐增大，当配合间隙增大到一定程度时，座体411将无法对导电片412起到限位的作用，从而导致导电片412在顶持电池极耳的过程中很容易发生晃动，进而导致导电片412无法稳定地顶持电池极耳。

如此，矩形顶持区的设置，一方面可以避免座体411与导电片412之间互相磨损，增长座体411与导电片412的使用寿命，另一方面还可以提高导电片412的接触可靠性。

为了解决导电平面4151与电池极耳表面之间发生打滑的技术问题，请再次参阅图4，导电平面4151上还是设置有若干防滑凸纹，且相邻两个所述防滑凸纹之间均设置有间隔。

如此，防滑凸纹的设置，提高了导电平面4151上的摩擦系数，在作用力不变的情况下，摩擦系数的提高，可以增加导电平面4151与电池极耳表面的静摩擦力，从而防止导电平面4151与电池极耳表面之间发生打滑。

请参阅图4，导电平面4151的面积范围为1.5mm²～4.5mm²。

如此，需要说明的是，将导电平面4151的面积设置为1.5平方毫米到4.5平方毫米，能够尽可能保证导电片412与电池极耳的有效接触面积，确保电流能够持续稳定地传递至电池上，亦能确保电池的电流能够持续稳定地传输至分容柜上。

请一并参阅图2及图4，治具200包括电池托盘220，所述电池托盘220上开设有若干电池容置槽222，各电池容置槽222的底部均开设有避位孔223。

如此，需要说明的是，避位孔223的设置，使得位于治具200上的导电片412上的接触头414能够穿过避位孔223后与电池的极耳相顶持；使用圆柱形电池分容柜10对电池进行化成分容的具体过程如下：

将各个电池的一端一一对应插入各个电池容置槽222内；将各避位孔223一一对应与各导电片412相对齐，然后将治具200放置于圆柱形电池分容柜10上；启动驱动件310，驱动件310将驱动活动件320带动设置于活动件320上的导电片412朝靠近治具200的方向移动，即设置于活动件320上的导电片412将朝靠近电池容置槽222的方向移动，直至设置于活动件320上的导电片412与电池的极耳相顶持为止。

尤其需要说明的是，将治具200放置于圆柱形电池分容柜10上时，接触头414将插入避位孔223内并顶持放置于电池容置槽222内的电池的极耳，此时，电池的极耳将在电池自重的作用下与导电平面4151互相顶持；随后，当设置于活动件320上的导电片412朝靠近治具200的方向逐渐移动时，位于活动件320上的导电片412的接触头414将顶持电池的极耳，使得电池朝靠近电池容置槽222底部的方向移动，从而使得电池的正负极耳均能够与导电平面4151紧密顶持，进而使得电池的正负极耳均可以通过导电片412与圆柱形电池分容柜10相连通，最终使得圆柱形电池分容柜10能够将电流传输至电池内，且电池内的电流能够传输至圆柱形电池分容柜10上，亦即圆柱形电池分容柜10能够对电池进行化成分容。

请再次参阅图4，导电片412上设置有2个～3个接触头414。

如此，需要说明的是，在导电片412上设置2个～3个的接触头414，可以保证导电片412在一个接触头414失效的情况下，仍能通过其余接触头保证电池的极耳始终与导电片412相顶持及相导通。

为了解决需要对圆柱形电池分容柜10上的各个电池同时进行化成分容技术问题，请再次参阅图2，顶针套件组400包括2n个顶针套件410，其中，n为正整数。

如此，将顶针套件410的个数设置为2n，并且将n设置为正整数；其中，半数的顶针套件410位于活动件320上，其余的顶针套件410位于治具200上，从而使得分容柜上的每个电池的每一端上的极耳都能单独与单个顶针套件410相顶持，进而使得分容柜上的各个电池能够同时进行化成分容，提高了电池的化成分容效率。

请再次参阅图2，治具200还包括支撑梁210及限位片230，支撑梁210设置于机架100上，其中一部分顶针套件410均位于支撑梁210上，电池托盘220设置于支撑梁210上，电池托盘220用于放置电池，限位片230设置于支撑梁210上，且限位片230的部分与电池托盘220紧密接触，各电池容置槽222均位于电池托盘220上。

如此，需要说明的是，支撑梁210用于支撑设置于治具200上的各顶针套件410；电池托盘220的设置，使得工人能够同时将多个电池放置于分容柜上，还能够同时将多个电池同时从分容柜上取出，非常地便捷；限位片230起到限位地作用，起到防止电池托盘220从分容柜上脱落的作用。

请一并参阅图2、图5及图6，电池托盘220上开设有限位孔221，治具200还包括定位柱240，定位柱240包括柱体241及限位端子242，柱体241设置于支撑梁210上，限位端子242设置于柱体241上，限位端子242用于穿设限位孔221时，以使柱体241相顶持电池托盘220。

如此，需要说明的是，限位孔221与定位柱240共同对电池托盘220起到限位作用，用于防止电池托盘220从分容柜上脱出；柱体241用于支撑限位端子242，同时还起到支撑电池托盘220的作用；限位端子242的设置，使得电池托盘220只能沿限位端子242的中心轴线方向移动，起到了限位电池托盘220的作用。

请一并参阅图2及图5，各电池容置槽222的侧壁上均设置有若干电池定位条250，相邻两个电池定位条250之间的距离相等。

如此，需要说明的是，电池容置槽222用于放置电池，并且相邻两个电池容置槽222之间的距离等于相邻两个导电片412之间的距离，从而使得每个电池上的各个极耳都能一一对应与各个导电片412相顶持；电池定位条250的设置，使得工人在将电池插入电池容置槽222的过程中，在各个电池定位条250的引导下，电池的中心轴线将朝靠近电池容置槽222的中心轴线的方向偏移，直至电池的中心轴线与电池容置槽222的中心轴线互相重合为止，从而确保电池的极耳能够准确的对准导电片412，进而确保各个接触头414都能与电池的极耳互相顶持。

为了防止治具200在相对机架100滑动的过程中发生偏移，从而导致部分导电片412无法与电池极耳相接触的技术问题。请再次参阅图2，机架100上开设有滑动通道110，活动件320上设置有导向凸起部，导向凸起部滑动设置于滑动通道110内。

如此，需要说明的是，滑动通道110与导向凸起部共同起到导向的作用。在实际应用过程中，由于导向凸起部只能沿着滑动通道110进行滑动，进而能够防止治具200在滑动的过程中发生偏移。

本发明的圆柱形电池分容柜，设置有机架、治具、垂直升降装置及顶针套件组。设置在座体内的弹簧，能够在导电片在与电池极耳相接触时，对导电片起到缓冲的作用，从而防止导电片在与电池极耳相顶持的过程中发生形变而损坏；多个接触头的设置，使得分容柜可以在单个接触头损毁的情况下继续对电池进行化成分容，从而使得工人可以合理安排导电片的维修时间，进而提高电池的化成分容效率；锥形部及导电平面的共同设置，使得导电片在与电池极耳相顶持的过程中，实现点和面的混合接触方式，从而可以在确保导电片对电池极耳的夹持力足够大且顶针与极耳间接触可靠性较高的同时，防止电池极耳表面因局部应力集中而损坏。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。