一种真空负压方式的圆柱电池封口装置的制作方法

1.本发明涉及电池封口装置领域，尤其涉及一种真空负压方式的圆柱电池封口装置。


背景技术：

2.目前的圆柱电池通常是在大气压(常压)下通过机械或激光焊接等方式实现其封口的。而常压封口的方式，会使一定量的气体残留在电芯内部，缩小圆柱电池的内部升压范围；对于锂离子等材料的电池而言，当圆柱电池内部两极之间流过的电流超过一定限度时，会使一部分电解液产生分解，在圆柱电池内部产生气体而形成电池的内部压力；当电池内部压力超过一定阈值，会使圆柱电池进行安全泄压阀动作，甚至使圆柱电池发生爆裂，形成安全隐患，甚至造成安全事故。另一方面，常压封口的方式也会使部分尘埃进入圆柱电池内部，造成圆柱电池存在极大的安全隐患。
3.因此，现有技术存在缺陷，需要改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，解决现有技术中，电芯内部残留气体，缩小了其内部升压范围，导致其使用过程中存在安全隐患，易造成安全事故的问题；解决采用常压封口的方式，易导致尘埃进入圆柱电池内部，导致其使用过程中存在极大的安全隐患的问题。
5.本发明的技术方案如下：一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，包括：机架、安装在所述机架上的真空腔体、设置在所述真空腔体内的夹紧机构、升降驱动机构、安装在所述升降驱动机构上的封压模具、抽真空机构，所述抽真空机构用于将所述真空腔体内抽真空；所述升降驱动机构用于驱动所述封压模具升降；所述封压模具用于在所述升降驱动机构的升降作用下进行圆柱电池的压封；所述夹紧机构用于在圆柱电池进行压封时夹紧圆柱电池。
6.进一步地，所述的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，还包括：用于在完成圆柱电池的封口后向真空腔体内充入氮气的充氮气机构。
7.进一步地，所述夹紧机构包括：第一夹具底座、与所述第一夹具底座相配合的第二夹具底座、用于驱动所述第二夹具底座向靠近或远离所述第一夹具底座这一侧移动的第一直线驱动装置、用于第二夹具底座移动过程中导向的钢珠导套件。
8.进一步地，所述升降驱动机构包括：安装在所述机架上的支撑架、安装在所述支撑架上的第二直线驱动装置，所述封压模具与所述第二直线驱动装置的输出端连接。
9.进一步地，所述封压模具包括：转接头、与所述转接头连接的封压头。
10.进一步地，所述夹紧机构还包括：与所述第一直线驱动装置输出端连接的推杆、设置在所述第一夹具底座上的第一弧形卡位件、设置在所述第二夹具底座上的第二弧形卡位件、设置在所述第一弧形卡位件与第二弧形卡位件之间的垫块，所述第一弧形卡位件与所
述第二弧形卡位件相配合，所述推杆的一端与所述第二夹具底座连接。
11.进一步地，所述抽真空机构包括：旋涡真空泵、与所述旋涡真空泵连接的真空管道、设置在所述真空管道上的第一阀门、设置在所述真空管道与真空腔体连接处的第一密封法兰。
12.进一步地，所述充氮气机构包括：充氮气管、设置在所述充氮气管上的第二阀门、设置在所述充氮气管与真空腔体连接处的第二密封法兰。
13.进一步地，所述的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，还包括：设置在所述真空腔体内的喷淋装置，所述喷淋装置包括：喷淋管、安装在所述喷淋管上的烟感喷淋头。
14.进一步地，所述的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，还包括：套在所述机架上的保护罩、设置在所述真空腔体上的防爆阻火阀。
15.采用上述方案，本发明提供一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，具有以下有益效果：
16.1、通过抽真空机构使得真空腔体内处于真空负压状态，并将圆柱电池电芯内的部分空气快速抽出，减小电芯内部压力，大幅度提升圆柱电池的内压范围，防止圆柱电池的爆裂，提高其使用过程中的安全性；
17.2、对比直接在常压、开放的工作环境进行圆柱电池的封口，本发明在真空负压状态下进行封口操作，可大幅度降低环境尘埃混入至电芯内部的可能，从而降低安全隐患；
18.3、可兼容不同型号尺寸、规格的圆柱电池，兼容性强；
19.4、可实现圆柱电池封口的全自动化过程，有效提高生产效率。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图；
21.图2为本发明的真空腔体、机架的结构示意图；
22.图3为本发明的真空腔体的结构示意图；
23.图4为本发明的夹紧机构、升降驱动机构的结构示意图；
24.图5为本发明的夹紧机构的结构示意图；
25.图6为本发明的升降驱动机构、封压模具的结构示意图；
26.图7为本发明的抽真空机构的结构示意图；
27.图8为本发明的充氮气机构的结构示意图；
28.图9为本发明的喷淋装置的结构示意图。
29.其中：机架1、保护罩10、真空腔体2、防爆阻火阀20、密封门板21、夹紧机构3、第一夹具底座30、第二夹具底座31、第一直线驱动装置32、钢珠导套件33、推杆34、第一弧形卡位件35、第二弧形卡位件36、垫块37、升降驱动机构4、支撑架40、第二直线驱动装置41、封压模具5、转接头50、封压头51、抽真空机构6、旋涡真空泵60、真空管道61、第一阀门62、第一密封法兰63、充氮气机构7、充氮气管70、第二阀门71、第二密封法兰72、喷淋装置8、喷淋管80、烟感喷淋头81。
具体实施方式
30.以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
31.请参照图1-图9，本发明提供一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，包括：机架1、安装在所述机架1上的真空腔体2、设置在所述真空腔体2内的夹紧机构3、升降驱动机构4、安装在所述升降驱动机构4上的封压模具5、抽真空机构6，所述抽真空机构6用于将所述真空腔体2内抽真空；所述真空腔体2的外壳体上设有若干操作按钮、接口，用于控制本发明中的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置的作用过程；真空腔体2上还设置有一密封门板21，打开该密封门板21可实现产品的取放。本发明在进行圆柱电池的封口时，可通过抽真空机构6将真空腔体2内抽真空，使得真空腔体2内处于真空负压状态，并将圆柱电池电芯内的部分空气快速抽出，减小电芯内部压力，防止圆柱电池使用时，由于电解液产生分解，在圆柱电池内部产生气体而形成电池的内部压力导致电池爆裂的问题，提高其使用过程中的安全性；例如，在-57kpa的真空负压下所实施封口的圆柱电池，与在常压封口方式所产生的具有相同安全泄压值(例如0.5mpa)的同类电池相比，采用本发明进行封装的圆柱电池的内部耐压范围扩大了约75kpa，相当于提高了15％的耐压安全性。另一方面，对比直接在常压、开放的工作环境，本发明在真空负压状态下进行操作，可大幅度降低环境尘埃混入至电芯内部的可能，从而降低安全隐患。
32.具体地，在本实施例中，所述升降驱动机构4用于驱动所述封压模具5升降；所述封压模具5用于在所述升降驱动机构4的升降作用下进行圆柱电池的压封；所述夹紧机构3用于在圆柱电池进行旋封或压封时夹紧圆柱电池。在进行封装时，先通过夹紧机构3夹紧圆柱电池，在升降驱动机构4的作用下带动封压模具5下降，与夹紧机构3上的圆柱电池接触，从而实现其压接，快速实现圆柱电池的自动化压接过程，有效提高生产效率。
33.具体地，在本实施例中，所述夹紧机构3包括：第一夹具底座30、与所述第一夹具底座30相配合的第二夹具底座31、用于驱动所述第二夹具底座31向靠近或远离所述第一夹具底座30这一侧移动的第一直线驱动装置32、用于第二夹具底座31移动过程中导向的钢珠导套件33，所述第一夹具底座30、第二夹具底座31均套在所述钢珠导套件33上；所述第一直线驱动装置32包括伺服电机、与伺服电机连接的电缸；所述夹紧机构3还包括：与所述第一直线驱动装置32输出端连接的推杆34、设置在所述第一夹具底座30上的第一弧形卡位件35、设置在所述第二夹具底座31上的第二弧形卡位件36、设置在所述第一弧形卡位件35与第二弧形卡位件36之间的垫块37，圆柱电池放置在垫块37上；所述第一弧形卡位件35与所述第二弧形卡位件36相配合，在圆柱电池放在在垫块37上后，在第一直线驱动装置32的作用下第一弧形卡位件35与第二弧形卡位件36分别夹紧圆柱电池的两端；所述推杆34的一端与所述第二夹具底座31连接。需要说明的是，本发明中的夹紧机构3可适用于不同尺寸规格的圆柱电池的夹紧，进一步在升降驱动机构4、封压模具5的作用下实现不同尺寸规格的圆柱电池的封口，因此，本发明可适用于不同尺寸规格的圆柱电池的封装操作，兼容性强。
34.具体地，在本实施例中，所述升降驱动机构4包括：安装在所述机架1上的支撑架40、安装在所述支撑架40上的第二直线驱动装置41，具体地，所述第二直线驱动装置41包括：伺服电机、与所述伺服电机连接的减速机、与所述减速机连接的电缸，所述封压模具5与所述电缸的输出端连接；所述封压模具5包括：转接头50、与所述转接头50连接的封压头51，封口时，封压头51与圆柱电池的封口端接触。
35.具体地，在本实施例中，所述抽真空机构6包括：旋涡真空泵60、与所述旋涡真空泵60连接的真空管道61、设置在所述真空管道61上的第一阀门62、设置在所述真空管道61与
真空腔体2连接处的第一密封法兰63。
36.具体地，在本实施例中，所述的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，还包括：用于在完成圆柱电池的封口后向真空腔体2内充入氮气的充氮气机构7，充氮气机构7在完成圆柱电池的封口后并在打开真空腔体2前向真空腔体2内充入氮气；具体地，所述充氮气机构7包括：充氮气管70、设置在所述充氮气管70上的第二阀门71、设置在所述充氮气管70与真空腔体2连接处的第二密封法兰72，充氮气管70外接氮气提供装置。
37.具体地，在本实施例中，所述的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，还包括：设置在所述真空腔体2内的喷淋装置8，所述喷淋装置8包括：喷淋管80、安装在所述喷淋管80上的烟感喷淋头81。圆柱电池封口时，若发生电池起火，则通过喷淋装置8进行喷淋灭火操作，提高安全性。
38.具体地，在本实施例中，所述的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，还包括：套在所述机架1上的保护罩10、设置在所述真空腔体2上的防爆阻火阀20。若真空腔体2内发生电池起火或爆炸，通过防爆阻火阀20可以将火焰阻灭，并且可将真空腔体2内部的压力泄放到本发明中的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置的外部空间，且不会引燃周围的其他物品，防止形成二次灾害，大幅提高了的安全性能。
39.本发明中的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置在进行圆柱电池封口时的具体操作过程为：
40.(1)投料工序：在本发明中的一种真空负压方式的圆柱电池封口装置处于常压初始待机状态下时，操作员手动打开密封腔体的密封门板21，将未进行封口的圆柱电池放入至夹紧机构3内放置的一次封口模具内，闭合密封门板21，并按压启动按钮；
41.(2)抽真空工序：夹紧机构3夹紧圆柱电池后，旋涡真空泵60启动，将真空腔体2内的气体抽出，使得真空腔体2内达到真空负压状态，并且其真空度达到设定值时，真空负压检测压力开关动作，输出信号给本发明内部的后台控制中心；
42.(3)封口工序：当真空腔体2内的真空度达到设定值后，真空泵停止运行，在升降驱动机构4的作用下带动封压模具5下降，当封压模具5与圆柱电池的封口端接触时，进一步下压，圆柱电池外壳产生形变，达到预期封口效果，完成封口过程；
43.(4)封口后复位工序：封口完成后，在升降驱动机构4的作用下，带动封压模具5上升，恢复原位，与此同时，夹紧机构3张开，松开已完成封口的圆柱电池，打开充氮气机构7的第二阀门71，向密封腔体内充入氮气，使得密封腔体内的压力回升，待密封腔体内的氮气压力达到设定值后，关闭第二阀门71，给后台控制中心发送信号，后台控制中心控制点亮指示灯或发出提示音频(根据实际生产需要设定)，告知操作员可以打开密封门板21；
44.(5)出料工序：打开密封门板21，将完成封口的圆柱电池取出，并将其输送至下一工位，完成已封口的圆柱电池的下料操作。
45.综上所述，本发明提供一种真空负压方式的圆柱电池封口装置，具有以下有益效果：
46.1、通过抽真空机构使得真空腔体内处于真空负压状态，并将圆柱电池电芯内的部分空气快速抽出，减小电芯内部压力，大幅度提升圆柱电池的内压范围，防止圆柱电池的爆裂，提高其使用过程中的安全性；
47.2、对比直接在常压、开放的工作环境进行圆柱电池的封口，本发明在真空负压状
态下进行封口操作，可大幅度降低环境尘埃混入至电芯内部的可能，从而降低安全隐患；
48.3、可兼容不同型号尺寸、规格的圆柱电池，兼容性强；
49.4、可实现圆柱电池封口的全自动化过程，有效提高生产效率。
50.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。