專利名稱：一種軟包裝電池真空注液設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于鋰離子電池生產設備領域，特別涉及一種軟包裝電池真空注液設備。
背景技術：
鋰離子電池作為一種新興的能源存儲載體和新能源領域的生力軍，在變革人類生活方式的過程中扮演著越來越重要的角色。對于鋰電生產企業來說，高效率低成本是其不斷投入研發資源的主要目的之一。 目前國內鋰電池的生產工藝尚不完善，許多工序，尤其是直接影響電池各項性能的關鍵工序值得我們去研究改善，而注液正是其中的關鍵工序之一。現有軟包裝電池的注液設備一般包括四個工位，注液時，在第一工位上抽真空、注液、泄真空，然后再將電池轉移到第二、第三兩個工位抽泄兩次真空，再轉移到第四工位抽真空并封口。采用這種多次抽泄真空的設備來達到電池真空注液的目的，會使得注液后電解液浸潤電芯的時間較長，生產周期變長；而且每個工位上同時對多個電池進行包括裝載卸載、吸袋口、插注液針、抽真空、注液、反復抽真空、封裝等動作，致使設備體積龐大、成本增加、生產效率低。其中，該注液工藝用了多個昂貴的注液泵同時對多個電池進行注液，造成注液泵使用效率低，也致使成本增加。此外，現有技術中的注液機構容易引起電解液霧化、飛濺等，造成注液精度不高，產品質量不穩定，而且飛濺到軟包裝電池的包裝袋上的電解液還會腐蝕包裝袋，影響電池的外觀。有鑒于此，確有必要提供一種能夠縮短注液后電解液浸潤電芯的時間、節省注液泵，減小設備所占空間，減少設備投資成本，提高生產效率，提高注液精度及產品質量穩定性的軟包裝電池真空注液設備。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，而提供一種能夠縮短注液后電解液浸潤電芯的時間、節省注液泵，減小設備所占空間，減少設備投資成本，提高生產效率，提高注液精度及產品質量穩定性的軟包裝電池真空注液設備。為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案一種軟包裝電池真空注液設備，包括機架和設在所述機架上的多工位轉盤，所述多工位轉盤的任一工位上安裝有抽屜式密封箱體，所述抽屜式密封箱體內固定安裝有電池固定夾具，所述多工位轉盤的周邊依次固設有與所述多工位轉盤各工位一一對應的電池裝載卸載單元、吸開電池包裝袋單元、抽真空單元、注液單元和封口單元，所述電池裝載卸載單元的兩側分別固定連接有注液前稱重單元和注液后稱重單元，各單元均固定連接于所述機架上。抽屜式密封箱體是指五面固定一面可拉開的類似抽屜的密封箱體，電池固定夾具用于固定電池。其中，所述多工位轉盤包括轉盤主體和設于所述轉盤主體上的凸輪式工位分配器和旋轉供氣供電接頭。凸輪式工位分配器用于帶動多工位轉盤的轉動，旋轉供氣供電接頭用于提供壓縮空氣及電源供給。其中，所述電池裝載卸載單元包括機械手轉盤和均勻分布于所述機械手轉盤上的兩組機械手。機械手用于將電池從注液前稱重單元夾取至電池固定夾具內或者將放置在電池固定夾具內的電池夾取至注液后稱重單元。機械手由平移氣缸、垂直升降氣缸及氣爪組成。其中，所述吸開電池包裝袋單元包括兩組吸嘴、分別與兩組吸嘴固定連接的兩組直線軸承，兩組直線軸承上分別設有滾輪和彈簧，兩組直線軸承通過導桿連接。優選的，所述吸開電池包裝袋單元固定連接于所述抽屜式密封箱體內。其中，抽真空單元包括抽真空泵、與所述抽屜式密封箱體連通的真空監測裝置和連接于所述抽真空泵和真空監測裝置之間的真空回路。其中，所述注液單元包括安裝于所述多工位轉盤上的中轉杯、固定連接于所述中轉杯的抽真空接口、與所述中轉杯杯體連接的可垂直升降的密封堵桿、從所述抽屜式密封箱體轉移連接于所述中轉杯的注液針、與所述注液針通過軟管連接的注液泵、和與注液泵通過軟管連接的電解液儲存罐及溶劑罐，所述抽真空接口與真空監測裝置連接。其中，所述封口單元包括與所述抽屜式密封箱體固定連接的裸封頭、與所述抽屜式密封箱體固定連接的帶加熱線圈的封頭、與所述加熱線圈電連接的高頻波加熱設備。其中，所述帶加熱線圈的封頭的結構為加熱線圈外繞于所述封頭，或加熱線圈內置于所述封頭的通孔內。其中，所述封口單元和所述電池裝載卸載單元之間設有備用單元。其中，所述多工位轉盤共有六個工位，各工位均勻分布在轉盤主體的環形位置上， 多工位轉盤每轉一個工位即轉60°。采用本發明軟包裝電池真空注液設備為軟包裝電池注液的流程如下手工將未注液單邊開口的軟包裝方形電池放到設備的注液前稱重單元進行第一次稱重并記錄數據，由機械手將電池轉移到已拉開的抽屜式密封箱體的電池固定夾具內，合攏抽屜式箱體并壓緊密封，完成電池的裝載；凸輪式工位分配器帶動轉盤轉過一個工位，電池包裝袋吸開機構將包裝袋口吸開，抽屜式密封箱體上帶電氣控制閥的注液針下降并插入袋內，同時用密封圈密封箱體且電氣控制閥關閉，完成電池的包裝袋吸開步驟；轉過一個工位，持續抽真空 ’轉過一個工位，注液中轉杯下降貼緊電氣控制閥口，打開杯底密封堵桿進行注液，完成電池注液；轉過一個工位，氣缸帶動封頭壓緊電池氣袋封口處，啟動高頻波加熱設備通過加熱線圈加熱封口處，在加熱條件及封頭壓力下封口處的塑料層熱融粘合，實現電池封口。轉過一個工位，到達備用單元，不作任何動作；轉到下一工位，即電池裝載卸載單元，拉開箱體抽屜機構拉開抽屜，機械手將電池轉移到注液后稱重單元進行第二次稱重并記錄數據，將第二次稱重數據減去對應電池的第一次稱重數據得到注液量。如此循環，轉盤每轉過一個工位，每個工位上都有一個電池同時在進行其中一組動作。相對于現有技術，本發明的設備將現有技術中復雜的一系列動作分拆成六個動作單元，以多工位轉盤銜接各動作單元，每工位僅操作一個電池，并保證每二工位的動作在2 至4秒內完成，且用一個雙頭注液泵同時供應兩臺該設備，或以一個單頭注液泵供應一臺該設備。確保從注液到封口之間一直保持真空，切實達到真空注液的目的，以縮短注液后至化成前的電解液浸潤時間，進而縮短電池生產周期；可減少設備所占空間，減少生產占地面積，在生產占地面積一定的情況下可以增加生產設備，提高產能，同時也縮減設備的加工制造成本；可節省多余的注液泵，減少設備的投資成本；可大幅提高注液生產效率，提高產能及縮減生產成本；可提高注液精度及穩定性，減少電解液的浪費，節省生產成本，同時也提升電池產品的品質、容量、安全等性能。
下面結合附圖和具體實施方式
，對本發明進行詳細說明，其中圖1是本發明軟包裝電池真空注液設備俯視圖；圖2是本發明軟包裝電池真空注液設備的多工位轉盤的側面示意圖；圖3是本發明軟包裝電池真空注液設備的電池裝載卸載單元結構示意圖；圖4是本發明軟包裝電池真空注液設備的吸開電池包裝袋單元結構示意圖；圖5是本發明軟包裝電池真空注液設備的注液單元結構示意圖；圖6是本發明軟包裝電池真空注液設備的抽真空單元結構示意圖；圖7是本發明軟包裝電池真空注液設備的抽真空單元線圈外繞式封頭結構示意圖；圖8是本發明軟包裝電池真空注液設備的抽真空單元線圈內藏式封頭結構示意圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發明的軟包裝電池真空注液設備，包括機架01和設在所述機架01上的多工位轉盤1，所述多工位轉盤1的任一工位上安裝有抽屜式密封箱體9，所述抽屜式密封箱體9內固定安裝有電池固定夾具91，所述多工位轉盤1的周邊依次固設有與所述多工位轉盤1各工位一一對應的電池裝載卸載單元2、吸開電池包裝袋單元3、抽真空單元4、注液單元5和封口單元6，所述電池裝載卸載單元2的兩側分別固定連接有注液前稱重單元7和注液后稱重單元8，所述封口單元6和所述電池裝載卸載單元2之間設有備用單元10。各單元均固定連接于所述機架01上。其中，如圖2所示，多工位轉盤1包括轉盤主體11和設于所述轉盤主體11上的凸輪式工位分配器12和旋轉供氣供電接頭13。所述多工位轉盤1共有六個工位，六個單元分別對應于六個工位，各工位均勻分布在轉盤主體 11的環形位置上。也就是說，多工位轉盤每轉一個工位即轉60°，到達下一個單元進行操作。抽屜式密封箱體9是指五面固定一面可拉開的類似抽屜的密封箱體，電池固定夾具91 用于固定電池。如圖3所示，所述電池裝載卸載單元2包括機械手轉盤21和均勻分布于所述機械手轉盤21上的兩組機械手22。如圖4所示，吸開電池包裝袋單元3包括兩組吸嘴31、分別與兩組吸嘴31固定連接的兩組直線軸承32，兩組直線軸承32上分別設有滾輪33和彈簧34，兩組直線軸承32通過導桿35連接，所述吸開電池包裝袋單元3固定連接于所述抽屜式密封箱體9內。實際操作時，直線軸承32和滾輪33的動作克服彈簧34的拉力調整吸嘴31之間的間距，配合真空系統，將電池包裝袋上端開口部分吸開至一定深度，特別的，其可用來使包裝袋的開口保持在0至2謹、6至14謹、18至22謹三種狀態。
如圖5所示，所述抽真空單元4包括抽真空泵41、與所述抽屜式密封箱體9連通的真空監測裝置43和連接于所述抽真空泵41和真空監測裝置43之間的真空回路42。優選的，所述抽真空單元4與抽屜式密封箱體9固定連接，可在任意時刻供給或破壞真空。如圖6所示，所述注液單元5包括安裝于所述多工位轉盤1上的中轉杯51、固定連接于所述中轉杯51的抽真空接口 52、與所述中轉杯51杯體連接的可垂直升降的密封堵桿 53、從所述抽屜式密封箱體9轉移連接于所述中轉杯51的注液針54、與所述注液針M通過軟管連接的注液泵55、與注液泵55通過軟管連接的電解液儲存罐56及溶劑罐57，所述抽真空接口 52與真空監測裝置43連接。其中，注液針M為帶有帶電氣控制閥的內徑3至 IOmm的針，中轉杯51可垂直升降且內壁光滑。優選的，電解液儲存罐內安裝有真空除氣泡裝置及過濾網，以保證注入的電解液不含氣泡，從而保證電池外觀。如圖7所示，所述封口單元6包括與所述抽屜式密封箱體9固定連接的裸封頭61、 與所述抽屜式密封箱體9固定連接的帶加熱線圈63的封頭62、與所述加熱線圈63電連接的高頻波加熱設備64。其中，裸封頭61為陶瓷材料且光滑平整，封頭62以高導磁高磁飽和高電阻率的鐵芯材料加工而成，封口光滑平整，加熱線圈63以貼近但不接觸的方式環繞于封頭62周圍。本發明還公開了另外一種封口單元6的結構，如圖8所示，其包括與所述抽屜式密封箱體9固定連接的裸封頭61、與所述抽屜式密封箱體9固定連接的帶加熱線圈63的封頭62、與所述加熱線圈63電連接的高頻波加熱設備64。其中，封頭62以陶瓷材料加工而成，封口光滑平整，在封頭62側面平行于封口平面開直徑2至5mm且離封口平面最小距離為0. 5至3mm的通孔，用以穿過加熱線圈63。使用該設備時，按照如下工藝流程操作手工將軟包裝方形電池放到注液前稱重單元7的電子秤上稱重，電氣控制系統及程序對電池進行編號并記錄對應的第一次重量數據，將抽屜式密封箱體9密封轉至電池裝載卸載單元2對應的工位上，然后，用由平移氣缸、垂直升降氣缸及氣爪組成的機械手22將電池轉移到固定安裝在抽屜式密封箱體9內的電池固定夾具91中，合攏抽屜式密封箱體9 的可拉開面，并將抽屜式密封箱體9密封，多工位轉盤1在電機驅動的凸輪式工位分配器12 帶動下帶著轉盤體11順時針轉到下一工位，且在轉動過程中由旋轉供氣供電接頭13提供壓縮空氣及電源供給。吸開電池包裝袋單元3的直線軸承32和滾輪33的配合動作克服彈簧34的拉力調整吸嘴31之間的間距，配合真空系統，將電池包裝袋上端開口部分吸開至10mm，箱體注液針M由氣缸驅動下降插入開口，同時以密封圈及電氣控制閥密封抽屜式密封箱體9，啟動箱體真空回路42給抽屜式密封箱體9抽真空，順時針轉下一工位。抽真空單元4的抽真空泵41持續抽真空，使抽屜式密封箱體9的真空度小于負 90KPa時，停止抽真空。同時注液泵55通過杯體注液針討給中轉杯51灌注電解液，順時針轉下一工位。注液單元5中氣缸驅動的機構帶動中轉杯51下降并貼緊杯體注液針M上閥的入口，氣缸驅動的機構帶動杯體注液針M上閥門打開，氣缸驅動的機構帶動堵桿53上升，打開中轉杯51底部的電解液通道，中轉杯51中的電解液從通道經過杯體注液針M上的閥門，流經杯體注液針M注入電池內部。延時2至4秒，待中轉杯51中的電解液完全注入電池內后，關閉杯體注液針M上的閥門，并啟動箱體真空回路42給抽屜式密封箱體9抽真空，順時針轉到下一工位，當抽屜式密封箱體9的腔體壓力小于負90KPa時可停止抽真空。
封口單元6中氣缸驅動的機構帶動裸封頭61前進至電池包裝袋封口處，氣缸驅動的機構帶動帶加熱線圈63的封頭62前進至電池包裝袋封口處并借氣缸壓力壓緊封口處， 且氣缸供氣壓強可在0. 1至0. 之間調節，啟動高頻波加熱設備64，當使用線圈內藏式封頭時，該設備通過高頻加熱線圈63產生的高頻交變電磁場對電池封口區域進行快速局部加熱使其融化，并在封口光滑平整的陶瓷材料的帶加熱線圈的封頭62及裸封頭61傳遞的壓力作用下粘合而密封電池；當使用線圈外繞式封頭時，該設備通過加熱線圈63產生高頻交變電磁場，并由高磁導率、高飽和磁感應強度、高電阻率的帶加熱線圈63的封頭62將高頻交變電磁場傳遞到電池封口區，實現對此封口區的局部加熱使其融化，并在封口光滑平整的導磁材料制成的帶加熱線圈63的封頭62及裸封頭61傳遞的壓力作用下粘合而密封電池，順時針轉到下一工位。該工位為備用單元10所在工位，便于電池的周轉，暫不作任何動作，順時針轉到
下一工位。此時，抽屜式密封箱體9回到電池裝載卸載單元2，氣缸驅動的機構拉開抽屜式密封箱體9的可拉開面，由平移氣缸、垂直升降氣缸及氣爪組成的機械手22從電池固定夾具 91上取下電池，轉移到注液后稱重單元8的電子秤上稱重，電氣控制系統及程序記錄對應電池的第二次重量數據，并將第二次測量重量減去第一次測量重量得到實際注入電池的注液量。如此循環，多工位轉盤1每隔2至5秒轉過60度角，每個工位上均有一個電池共計 6個電池同時進行各自的一組動作，且每一組動作控制在2至5秒的時間內完成，即設備每隔2至5秒輸出一個真空注液并封口的電池。當然，以上所述僅是本發明的一個較佳實施例，故凡本發明申請范圍所述的構造、 特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括在本發明專利申請的范圍內。
權利要求
1.一種軟包裝電池真空注液設備，其特征在于包括機架(01)和設在所述機架(01) 上的多工位轉盤(1)，所述多工位轉盤(1)的任一工位上安裝有抽屜式密封箱體(9)，所述抽屜式密封箱體(9)內固定安裝有電池固定夾具(91)，所述多工位轉盤(1)的周邊依次固設有與所述多工位轉盤(1)各工位一一對應的電池裝載卸載單元O)、吸開電池包裝袋單元(3)、抽真空單元0)、注液單元(5)和封口單元(6)，所述電池裝載卸載單元⑵的兩側分別固定連接有注液前稱重單元(7)和注液后稱重單元(8)，各單元均固定連接于所述機架(01)上。
2.根據權利要求1所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于所述多工位轉盤(1) 包括轉盤主體(11)和設于所述轉盤主體(11)上的凸輪式工位分配器(1 和旋轉供氣供電接頭(13)。
3.根據權利要求1所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于所述電池裝載卸載單元( 包括機械手轉盤和均勻分布于所述機械手轉盤上的兩組機械手(22)。
4.根據權利要求1所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于所述吸開電池包裝袋單元(3)包括兩組吸嘴(31)、分別與兩組吸嘴(31)固定連接的兩組直線軸承(32)，兩組直線軸承(3 上分別設有滾輪(3 和彈簧(34)，兩組直線軸承(3 通過導桿(3 連接。
5.根據權利要求1所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于抽真空單元(4)包括抽真空泵Gl)、與所述抽屜式密封箱體(9)連通的真空監測裝置G3)和連接于所述抽真空泵(41)和真空監測裝置(43)之間的真空回路(42) 0
6.根據權利要求5所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于所述注液單元(5) 包括安裝于所述多工位轉盤(1)上的中轉杯(51)、固定連接于所述中轉杯(51)的抽真空接口(52)、與所述中轉杯(51)杯體連接的可垂直升降的密封堵桿(53)、從所述抽屜式密封箱體(9)轉移連接于所述中轉杯(51)的注液針64)、與所述注液針(54)通過軟管連接的注液泵( )、和與注液泵(5 通過軟管連接的電解液儲存罐(56)及溶劑罐(57)，所述抽真空接口(52)與真空監測裝置03)連接。
7.根據權利要求1所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于所述封口單元(6) 包括與所述抽屜式密封箱體(9)固定連接的裸封頭(61)、與所述抽屜式密封箱體(9)固定連接的帶加熱線圈(6 的封頭(62)、和與所述加熱線圈(6 電連接的高頻波加熱設備 (64)。
8.根據權利要求7所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于所述帶加熱線圈 (63)的封頭(62)的結構為加熱線圈(63)外繞于所述封頭(62)，或加熱線圈(63)內置于所述封頭(62)的通孔內。
9.根據權利要求1所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于所述封口單元(6) 和所述電池裝載卸載單元( 之間設有備用單元(10)。
10.根據權利要求2所述的軟包裝電池真空注液設備，其特征在于所述多工位轉盤 (1)共有六個工位，各工位均勻分布在轉盤主體(11)的環形位置上。
全文摘要
本發明屬于鋰離子電池生產設備領域，特別涉及一種軟包裝電池真空注液設備，包括機架和設在所述機架上的多工位轉盤，所述多工位轉盤的任一工位上安裝有抽屜式密封箱體，所述抽屜式密封箱體內固定安裝有電池固定夾具，所述多工位轉盤的周邊依次固設有與所述多工位轉盤各工位一一對應的電池裝載卸載單元、吸開電池包裝袋單元、抽真空單元、注液單元和封口單元，所述電池裝載卸載單元的兩側分別固連有注液前稱重單元和注液后稱重單元，各單元均固定連接于所述機架上。相對于現有技術，采用本發明的設備能夠以縮短電解液浸潤時間；減少設備所占空間；節省多余的注液泵，減少設備的投資成本；可提高注液精度及穩定性，減少電解液的浪費。
文檔編號H01M2/36GK102496691SQ201110438938
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者張懷勇 申請人:東莞新能源科技有限公司, 寧德新能源科技有限公司