一种电芯夹具以及激光切割系统的制作方法

1.本技术涉及动力电池技术领域，特别是一种电芯夹具以及激光切割系统。


背景技术：

2.由于叠片电芯相对卷绕电芯存在高倍率、高能量密度的优点，并且叠片电芯还可根据不同需求制作成各种异型电池，因此，在行业内普遍采用叠片电芯制作电池。
3.叠片电芯是指多层极片层叠形成一个电池的结构，因为每个极片都有极耳，为了保证过流能力和减少内阻，所以极片在层叠后，需要将这些极耳切割为一致的尺寸，为后序的焊接和电池装配做准备。
4.现有技术中的激光切割系统在切割极耳的过程中，极耳背部容易累积挂渣，电芯装配时易产生短路问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本技术提供一种电芯夹具以及激光切割系统，以解决现有技术中的电芯的多层极耳激光切割时背部挂渣的技术问题，规避电芯装配短路风险。
6.第一方面，本技术提供了一种电芯夹具，包括：
7.夹具主体，所述夹具主体内形成有用于收容电芯的容纳腔，所述容纳腔于所述夹具主体的第一端形成通槽，所述电芯的极耳可从所述通槽延伸出所述容纳腔；
8.导流件，所述导流件内形成有风道，在重力方向上，所述风道的出风口位于所述通槽的下方。
9.本技术实施例的技术方案中，通过将风道的出风口设于极耳的下方，在激光切割过程中，从风道的出风口送出的气流将自下而上吹向极耳的背部，从而将极耳背部的熔融金属吹离，使得极耳背部不易累积挂渣，解决了现有技术中的电芯的多层极耳激光切割时背部挂渣的技术问题，规避了电芯装配短路风险。
10.在一些实施例中，所述风道包括第一子风道以及第二子风道，所述第一子风道的第一端与所述第二子风道的第一端连通，所述风道的出风口形成于所述第一子风道的第二端，所述第一子风道的延伸方向与水平面之间形成预设角度。从而使得吹向极耳背部的气流与极耳背部的表面具有一定的倾斜角度，气流接触到极耳背部熔融金属时，会给予此熔融金属一个斜向上的作用力，使得极耳背部的熔融金属与极耳脱离接触，避免了激光切割时背部挂渣。
11.在一些实施例中，所述预设角度为30
°‑
70
°
。在此区间范围内，同等风力大小条件下的气流可以给予极耳上的熔融金属一个较大的水平方向作用力，使得熔融金属朝向远离极耳一侧移动，避免金属颗粒进入电芯内部。
12.在一些实施例中，所述夹具主体的第一端凸设有凸台，所述导流件设于所述凸台上，所述凸台内形成有通风通道，所述导流件的底部形成所述风道的进风口，所述通风通道经由所述风道的进风口与所述第二子风道连通。气流依次经过通风通道、第二子风道以及
第一子风道后从风道的出风口送出。
13.在一些实施例中，所述导流件的底部设有若干与所述第二子风道连通的第一孔，若干所述第一孔形成所述风道的进风口，所述凸台上设有若干第二孔，若干所述第二孔与若干所述第一孔一一对应，若干所述第二孔形成所述通风通道。使得风道的出风口处能形成稳定均匀的气流，避免风道的出风口局部区域风量较大，而局部区域风量较小，造成极耳表面上可能残留有熔融金属，导致电芯装配短路风险。
14.在一些实施例中，所述导流件可拆卸的固定于所述凸台上，以利于加工成型。
15.在一些实施例中，所述风道的出风口设于所述导流件的背离所述夹具主体一侧的侧面上。这样可以避免掉落的熔融金属掉入风道的出风口，堵塞风道，同时风道的出风口设于导流件的侧面，可以更好的引导气流吹向极耳的远端表面，气流的覆盖范围更广。
16.在一些实施例中，所述风道的出风口为狭长的扁口结构。从而可以提高风速，增大对极耳背部熔融金属的作用力，使得熔融金属更容易脱离。
17.在一些实施例中，于垂直于所述极耳伸出所述通槽的方向，所述风道的出风口沿重力方向上的正投影的长度长于延伸出所述通槽的所述极耳沿重力方向上的正投影的长度。使得从风道的出风口送出的气流的宽度能完整覆盖过极耳的宽度，避免极耳局部区域缺少气流覆盖，从而在局部区域残留熔融金属，造成电芯装配短路风险。
18.第二方面，本技术还提供了一种激光切割系统，包括前述的电芯夹具。
19.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
20.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
21.图1是本技术实施例所提供的电芯夹具的轴测图；
22.图2是图1的a处放大结构示意图；
23.图3是本技术实施例所提供的电芯夹具的侧视图；
24.图4是图3的b-b处剖视图；
25.图5是本技术实施例所提供的电芯夹具的爆炸视图；
26.图6是本技术实施例所提供的导流件的轴测图；
27.图7是本技术实施例所提供的导流件的主视图；
28.图8是图7的c-c处剖视图；
29.图9是本技术实施例所提供的激光焊接系统的轴测图；
30.图10是本技术实施例所提供的环绕式吸尘口以及废料收集口的轴测图；
31.在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
32.具体实施方式中的附图标号如下：
33.10-夹具主体，11-容纳腔，12-通槽，13-凸台，14-通风通道，15-第二孔，16-壳体，17-盖体；
34.20-导流件，21-风道，22-第一子风道，23-第二子风道，24-第一孔，25-凹槽，26-固定孔，27-第三孔；
35.30-激光切割系统，31-激光切割头，32-三轴运动机构，33-环绕式吸尘口，34-废料收集口；
36.40-电芯，41-极片，42-极耳。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
38.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技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
39.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
41.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
42.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。
43.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
44.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
45.现有技术中，激光切割系统的激光切割头以及同轴吹气装置均位于极耳的上方，同轴吹气装置垂直于切割面将极耳的熔融金属吹掉，在切割多层极耳时，因极耳间隙存在会导致熔融金属较难被吹掉，极耳背部累积挂渣，电芯装配时易产生短路问题。
46.为解决上述技术问题，本技术提供了一种电芯夹具，参照图1至图5所示，包括夹具主体10以及导流件20，其中：
47.如图5所示，夹具主体10内形成有用于收容电芯40的容纳腔11，容纳腔11的内轮廓面与电芯40的外轮廓面相适应，容纳腔11于夹具主体10的第一端形成通槽12，电芯40的极耳42可从通槽12延伸出容纳腔11；本技术实施例中，电芯40由层叠的正极片、负极片以及隔膜组成，其中隔膜间隔在各正极片与负极片之间，在各正极片以及负极片的极耳焊接位上分别焊接或铆接固定有正极耳、负极耳，然后再将各正极片上的正极耳并在一起，将各负极片上的负极耳并在一起，合并后的多层极耳42延伸出通槽12，激光切割系统需要将这些极耳42切割为一致的尺寸，为后序的焊接和电池装配做准备。
48.如图6至图8所示，导流件20内形成有风道21，风道21于导流件20的表面形成进风口以及出风口，气流经由进风口进入后从出风口送出，参照图2所示，在重力方向上，风道21的出风口位于通槽12的下方，在激光切割过程中，从风道21的出风口送出的气流将自下而上吹向极耳42的背部，从而将极耳42背部的熔融金属吹离，使得极耳42背部不易累积挂渣，解决了现有技术中的电芯40的多层极耳42激光切割时背部挂渣的技术问题，规避了电芯40装配短路风险。
49.本技术所提供的实施例中，参照图8所示，风道21包括第一子风道22以及第二子风道23，第一子风道22的第一端与第二子风道23的第一端连通，风道21的出风口形成于第一子风道22的第二端，第一子风道22的延伸方向与水平面之间形成预设角度，第一子风道22起到了导向作用，气流在第一子风道22内沿着第一子风道22的延伸方向从风道21的出风口送出，从而使得吹向极耳42背部的气流与极耳42背部的表面具有一定的倾斜角度，气流接触到极耳42背部熔融金属时，会给予此熔融金属一个斜向上的作用力，使得极耳42背部的熔融金属与极耳42脱离接触，避免了激光切割时背部挂渣，如果气流以垂直于极耳42背部方向吹向极耳42表面，将会导致气流给予熔融金属一个垂直作用力，使得熔融金属更贴近极耳42表面，难以去除。
50.本技术所提供的实施例中，预设角度为30
°‑
70
°
，包括端点值，具体地，预设角度可以为30
°
、40
°
、50
°
、60
°
、70
°
等，当然也可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。气流作用在熔融金属上，分解为一个水平方向作用力以及垂直方向作用力，在此区间范围内，同等风力大小条件下的气流可以给予极耳42上的熔融金属一个较大的水平方向作用力，使得熔融金属朝向远离极耳42一侧移动，避免金属颗粒进入电芯40内部，同时给予极耳42上的熔融金属一个较小的垂直方向作用力，避免熔融金属贴合在极耳42底部，如果超出此区间范围，则使得熔融金属受到的垂直方向作用力过大，气流难以将其去除，如果小于此区间范围，气流将很难吹到熔融金属，除非导流件20和极耳42靠的很近，但这又会造成设备装配加工困难。
51.在一种可行的实施方式中，参照图5所示，夹具主体10为分体结构，包括壳体16以及盖合于壳体16顶部的盖体17，容纳空间凹陷形成于壳体16的顶部，通槽12凹陷形成于壳体16第一端的侧壁上，电芯40的极片41收容于容纳空间内，极片41上的极耳42自通槽12延伸出，再将盖体17盖合上，盖体17的顶面抵压于极片41以及位于通槽12内的极耳42，盖体17的顶面连接有施压机构，施压机构施加压力，压力经由盖体17传递至电芯40上，以使得电芯40处于一个稳定状态，减少电芯40在激光切割以及焊接过程中发生移位的情况，提高切割
以及焊接精度。
52.本技术所提供的实施例中，如图2以及图4所示，夹具主体10的第一端凸设有凸台13，凸台13位于通槽12的下方，导流件20设于凸台13上，导流件20的底部与凸台13的顶部贴合，凸台13内形成有通风通道14，通风通道14的一端贯穿于凸台13的顶部，导流件20的底部形成风道21的进风口，风道21的进风口与第二子风道23连通，通风通道14与风道21的进风口相贴合，通风通道14经由风道21的进风口与第二子风道23连通，通风通道14的另一端贯穿于凸台13的其他壁面上，并连接有鼓风件（未示出），鼓风件送出气流，气流依次经过通风通道14、第二子风道23以及第一子风道22后从风道21的出风口送出。
53.在一种可行的实施方式中，参照图4所示，导流件20的底部设有若干与第二子风道23连通的第一孔24，若干相互孤立的第一孔24共同形成风道21的进风口，凸台13上设有若干第二孔15，若干第二孔15与若干第一孔24一一对应，若干相互孤立的第二孔15共同形成通风通道14，第一孔24沿着第一子风道22的长度方向等间隔分布，从而使得风道21的出风口处能形成稳定均匀的气流，避免风道21的出风口局部区域风量较大，而局部区域风量较小，造成极耳42表面上可能残留有熔融金属，导致电芯40装配短路风险。
54.本领域的技术人员可以知晓，区别于将风道21的进风口设为若干第一孔24，或者将通风通道14设为若干第二孔15，风道21的进风口也可以仅设为在导流件20表面上的一个较大的开口，此较大的开口形成于第二子风道23的背离第一子风道22的一侧，或者将通风通道14仅设为一个较大的通道，较大的通道与较大的开口相对设置且密封贴合，同样可以起到输送气流的作用，在此不做限定。
55.本技术所提供的实施例中，导流件20可拆卸的固定于凸台13上，以利于加工成型，导流件20的顶部凹陷形成有凹槽25，凹槽25与通槽12错位设置，在一种可行的实施方式中，参照图4所示，凹槽25设有两个，两个凹槽25设于导流件20的顶部的两个角端，在凹槽25的底部设有固定孔26，螺栓件穿过固定孔26以后与凸台13可拆卸连接，固定孔26同时也起到了定位作用，在螺栓件穿过固定孔26与凸台13连接时，第一孔24与第二孔15也一一匹配对应，在一种可行的实施方式中，参照图2所示，凹槽25的侧壁面上开设有第三孔27，第三孔27与第一子风道22连通，在第三孔27处可通过管路连接有鼓风件，从而可以不设置第一孔24和第二孔15，通过第三孔27直接向风道21内输送气流。
56.本技术所提供的实施例中，如图2以及图6所示，风道21的出风口设于导流件20的背离夹具主体10一侧的侧面上，这样可以避免掉落的熔融金属掉入风道21的出风口，堵塞风道21，同时风道21的出风口设于导流件20的侧面，可以更好的引导气流吹向极耳42的远端表面，气流的覆盖范围更广。
57.本技术所提供的实施例中，如图6以及图7所示，风道21的出风口为狭长的扁口结构，扁口高度为0.5-2mm，从而可以提高风速，增大对极耳42背部熔融金属的作用力，使得熔融金属更容易脱离。
58.本技术所提供的实施例中，如图2所示，于垂直于极耳42伸出通槽12的方向，风道21的出风口沿重力方向上的正投影的长度长于延伸出通槽12的极耳42沿重力方向上的正投影的长度，使得从风道21的出风口送出的气流的宽度能完整覆盖过极耳42的宽度，避免极耳42局部区域缺少气流覆盖，导致在局部区域残留熔融金属，造成电芯40装配短路风险。
59.基于上述的电芯夹具，如图9所示，本技术还提供了一种激光切割系统30，包括激
光切割头31、三轴运动机构32以及前述的电芯夹具，激光切割头31以及电芯夹具均设于三轴运动机构32上，三轴运动机构32可带动电芯夹具沿水平的ｘ轴方向移动，激光切割头31在电芯夹具的上方，三轴运动机构32可带动激光切割头31沿水平的ｙ轴方向以及垂直的ｚ轴方向移动，激光切割头31设计有同轴吹气装置，垂直于极耳42上表面吹气，风速10-50m/s，在激光能量传递在极耳42表面时，通过高压气体将熔融金属向下吹掉，保证金属不会冷却集结在多层极耳42顶部，三轴运动机构32的结构可参考现有技术的内容，在此不做赘述。
60.参照图10所示，在激光切割工作区域，还设有环绕式吸尘口33以及废料收集口34，环绕式吸尘口33位于极耳42的远离导流件20的一侧，以将多层极耳42切割后被吹走的金属颗粒吸走，避免金属颗粒落入在设备或电芯夹具中，环绕式吸尘口33位于极耳42的下方，收集多层极耳42切割后的废料和金属颗粒，通过定期清理废料实现自动化生产。
61.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。