电池模块制造设备及电池模块制造方法与流程

本公开涉及电池模块制造设备及电池模块制造方法，更具体地涉及借助以下操作而具有组装便利性的电池模块制造设备及方法：借助自动化设备按压包括多个电池电芯、冷却管和间隔件的电池模块组件并且容易地对准顶部基准。本技术要求2023年5月16日在韩国提交的韩国专利申请no.10-2023-0063347和2024年4月8日在韩国提交的韩国专利申请no.10-2024-0047135的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术：

1、近来，对便携式电子产品(诸如膝上型计算机、摄像机和移动电话)的需求急剧增加，并且随着电动车辆、用于能量存储的蓄能器、机器人和卫星的广泛发展，人们正在对可以重复充电的高性能二次电池进行许多研究。

2、目前，市售二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。其中，锂二次电池的记忆效应很小或没有记忆效应，因此，与镍基电池相比，锂二次电池具有充电方便、自放电率非常低、能量密度高的优点，受到越来越多的关注。

3、锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。此外，锂二次电池还包括电极组件以及以气密方式容纳电极组件和电解质溶液的外包装材料，电极组件包括分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，正极板和负极板之间插设有隔膜。

4、根据电池壳的形状，锂二次电池可以分为袋式二次电池和罐式二次电池，在袋式二次电池中，电极组件包括在铝制层压板制成的袋中，在罐式二次电池中，电极组件被包括在金属罐中。此外，根据金属罐的形状，罐式二次电池还可以细分为圆柱形电池和棱柱形电池。

5、锂二次电池可用于电池模块或电池组应用，方法是将电池电芯本身或其中布置有电池电芯的电池盒密集堆叠成最紧密的包装结构，并将它们电连接，以提供高电压和大电流。

6、以圆柱形电池为例，可以将圆柱形电池成排布置以形成阵列，并在两个阵列之间放置冷却器，使冷却介质在它们之间循环，从而形成单元电芯组。

7、然而，传统上，将多个单元电芯组组装成电池模块或电池组的工艺包括手工按压和螺栓连接，由于按压力不恒定，无法确保电池电芯之间的封装紧密度一致，导致组装工艺中出现误差，这取决于操作人员的技术水平，从而导致组装可靠性低。

8、另一个缺点是，在沿一方向按压多个单元电芯组的工艺期间或按压工艺中途，将圆柱形电池的上表面(负极表面)对准到相同高度以进行焊接工艺的顶部基准对准操作效率低，导致作业时间长且生产率低。

9、因此，迫切需要这样一种制造设备，其通过自动化机器按压多个单元电芯组，以确保组装可靠性，并易于对准电池电芯的上表面以进行焊接，从而确保组装便利性并提高生产率。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开旨在解决上述问题，因此本公开旨在提供这样一种电池模块制造设备及电池模块制造方法，其中由自动化机器以恒定力按压多个单元电芯组，以实现电池电芯之间的一致的封装紧密度并降低错误率，从而提高组装可靠性。

3、本公开还涉及提供一种电池模块制造设备及电池模块制造方法，其在沿一方向按压多个单元电芯组的工艺期间或工艺中途，通过将电池电芯的上表面(负极表面)自动对准到相同高度以进行焊接工艺的顶部基准对准操作而使得操作效率高、组装便利并且生产率得到提高。

4、本公开的技术问题不限于上述问题，并且本领域技术人员根据以下描述将清楚地理解这些和其他问题。

5、技术方案

6、根据本公开的电池模块制造设备包括：堆叠模具，单元电芯组安装在所述堆叠模具上，所述单元电芯组包括多个电池电芯和附接到所述多个电池电芯的冷却管；按压单元，所述按压单元配置为在一方向上按压多个单元电芯组和设置在相邻单元电芯组之间的间隔件；以及对准单元，所述对准单元配置为通过上下移动所述电池电芯来将所述电池电芯的上表面对准到相同高度。

7、所述对准单元可以配置为相对于所述间隔件上下移动所述单元电芯组。

8、所述对准单元可以包括止挡块，并且所述止挡块可以设置在所述堆叠模具上方并且可以相对于所述堆叠模具上下移动。

9、所述对准单元还可以包括至少一个升降杆，所述至少一个升降杆的一端借助致动单元上下移动，另一端接触所述单元电芯组的下表面。

10、所述升降杆可以使所述单元电芯组向上移动。

11、所述止挡块可以向下移动并与所述单元电芯组的所述上表面接触，以在所述升降杆的操作期间阻止所述单元电芯组向上移动。

12、所述电池电芯可以在所述上表面上具有接头部，所述接头部向上突出，并且所述止挡块可以在所述底表面上具有凹口部，以防止与所述接头部直接接触，所述凹口部向内凹进。

13、所述按压单元可以包括按压块，并且所述按压块可以具有凸形突起部，以匹配所述间隔件的一个表面的形状。

14、所述堆叠模具可以包括：止挡板，所述止挡板在模具主体的一侧弯折，以在沿所述方向按压所述多个单元电芯组和所述间隔件时形成参考表面；电芯安装部，所述电芯安装部从所述模具主体的上表面突出，并且所述单元电芯组安装在所述电芯安装部上；以及间隔件安装部，所述间隔件安装部与所述电芯安装部相邻地设置，并且所述间隔件安装在所述间隔件安装部上。

15、所述模具主体可以具有供所述升降杆穿过的狭槽。

16、所述间隔件安装部的顶表面的高度可以低于所述电芯安装部的顶表面的高度。

17、所述间隔件在长度方向上的一侧可以设置有对准原点块，并且所述堆叠模具可以具有容纳所述对准原点块的原点块容纳部。

18、在本公开的一个实施方式中，所述电池电芯可以是圆柱形二次电池，所述多个电池电芯可以沿着所述电池模块的长度方向并排布置成一排以形成电芯阵列，所述单元电芯组可以包括一对电芯阵列和设置在所述一对电芯阵列之间的所述冷却管，所述间隔件可以在所述长度方向上的一个表面和另一个表面中的每一者上均具有凹形凹口部，以匹配所述单元电芯组的外部形状，所述长度方向上的一侧上可以设置有对准原点块，所述堆叠模具的前侧处可以设置有前止挡件，并且所述堆叠模具的后侧处可以设置有容纳所述对准原点块的原点块容纳部。

19、在本公开的一个实施方式中，所述堆叠模具可以设置在具有多个模具对准突起的支撑件上。

20、在本公开的一个实施方式中，所述堆叠模具可以包括在模具主体的一侧上的止挡板，以在沿所述方向按压所述多个单元电芯组和所述间隔件时形成参考表面，所述按压单元可以包括在所述模具主体的另一侧上的按压块，以抵靠所述止挡板按压所述多个单元电芯组和所述间隔件，并且所述按压块可以具有凸形突起部，以匹配所述间隔件的一个表面的形状。

21、此外，根据本公开，提供一种电池模块制造方法，包括：制备步骤，所述制备步骤用于制备单元电芯组，所述单元电芯组包括电池电芯和在所述电池电芯之间的冷却管；安装步骤，所述安装步骤用于在堆叠模具上安装多个间隔件和多个单元电芯组；按压步骤，所述按压步骤用于通过按压单元沿一方向按压所述多个间隔件和所述多个单元电芯组；以及对准步骤，所述对准步骤用于借助对准单元通过上下移动所述单元电芯组来对准所述电池电芯的上表面。

22、在所述按压步骤完成之前，可以进行所述对准步骤。

23、可以在为所述多个单元电芯组和所述多个间隔件提供参考表面的状态下，通过从所述多个单元电芯组和所述多个间隔件的一侧移动所述按压单元的按压块来进行所述按压步骤。

24、可以通过在所述单元电芯组的下表面上操作所述对准单元的升降杆而使所述单元电芯组相对于所述间隔件上下移动来进行所述对准步骤。

25、根据本公开的电池模块制造方法可以使用根据本公开的电池模块制造设备来进行。

26、有利效果

27、根据本公开的一个方面，可以将多个单元电芯组安装在堆叠模具上，然后通过按压单元预对准和按压，从而实现电池电芯之间一致的封装紧密度并降低错误率，从而提高组装可靠性。

28、另外，根据本公开的一个方面，通过在沿一方向按压多个单元电芯组的工艺期间或工艺中途将电池电芯的上表面(负极表面)对准到相同高度以进行焊接工艺的顶部基准对准操作的自动化，可以提高操作效率、确保组装便利性并提高生产率。