一种大容量动力锂离子电池极耳打孔装置

摘要

本发明公开了一种大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，包括支撑部，与所述支撑部固定连接的驱动部和夹持部，以及与所述驱动部连接的执行部；所述支撑部用于支撑整个装置，所述夹持部用于卡紧所述电池极耳，所述驱动部用于直接向所述执行部提供机械动力并带动所述执行部做直线运动，其中，所述执行部内嵌设有冲孔刀，相应的所述夹持部及所述支撑部中分别设有与所述冲孔刀相配的通孔，所述通孔的位置与所述冲孔刀的位置相对应。本发明所述冲孔装置具有结构合理、使用简便、操作安全、占地面积小的特点，并且具有容易成孔、打孔效率高的优点，还能够减少电池的安全隐患。

权利要求

1.一种大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，包括支撑部，与所述支撑部固定连接的驱动部和夹持部，以及与所述驱动部连接的执行部；所述支撑部用于支撑整个装置，所述夹持部用于卡紧所述电池极耳，所述驱动部用于直接向所述执行部提供机械动力并带动所述执行部做直线运动，其中，所述执行部内嵌设有冲孔刀，相应的所述夹持部及所述支撑部中分别设有与所述冲孔刀相配的通孔，所述通孔的位置与所述冲孔刀的位置相对应；

所述驱动部包括驱动源和驱动器，以及串联在驱动源和驱动器之间的开关、减压阀和换向阀；其特征在于，

所述执行部为嵌设着所述冲孔刀的冲孔刀固定模块，所述冲孔刀固定模块与所述驱动器相连并随所述驱动器做上下的直线运动；所述夹持部包括分离设置的极耳上压模块和极耳下压模块，所述极耳下压模块内固定连接着导向轴，相应的所述极耳上压模块及所述冲孔刀固定模块中设有穿插所述导向轴的导向孔；所述极耳上压模块与所述冲孔刀固定模块通过螺栓连接，且它们之间设有起伸缩作用的弹簧。

2.根据权利要求1所述的大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，其特征在于：所述驱动源为压缩空气，所述开关为脚踏气动开关，所述换向阀为气动换向阀，所述驱动器为气缸。

3.根据权利要求1所述的大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，其特征在于：所述支撑部包括固定连接的上支架、下支架，以及固定连接在它们之间的侧支架，其中，所述驱动部与所述上支架连接，所述夹持部与所述下支架连接。

4.根据权利要求3所述的大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，其特征在于：所述下支架与所述极耳下压模块之间设有工作台面，所述工作台面中设有与所述冲孔刀相配的排屑通道，并且所述排屑通道的位置与所述冲孔刀的位置相对应。

5.根据权利要求4所述的大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，其特征在于：所述工作台面上设有用于固定所述电池极耳位置的定位块。

6.根据权利要求1-5任一项权利要求所述的大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，其特征在于：所述支撑部下方设有存屑盒，所述存屑盒与所述支撑部中的通孔相连通。

7.根据权利要求6所述的大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，其特征在于：所述冲孔刀为实心圆柱型冲孔刀。

说明书

一种大容量动力锂离子电池极耳打孔装置

技术领域

[0001] 本发明属于锂离子电池领域，特别涉及一种大容量动力锂离子电池极耳打孔装置。

背景技术

[0002] 锂离子电池作为新一代二次电池体系，具有高比能量及高比功率等显著特点，是移动式电子设备、电动汽车、以及国防军工等高技术应用的理想选择。随着容量型、功率型动力锂离子电池的应用，方型壳体的极片极耳与电池正负极集流体连接方式已不能满足锂离子电池大电流放电的需要。大容量锂离子电池在制造和使用过程中通常采用超声波焊接，但是由于超声波焊接过程中极易产生的虚焊、脱焊或过焊，容易造成电池内阻增加或影响电池使用寿命，在电池组配使用时，对电池组的寿命影响更大；同时也增加电池组在工作过程中出现某只单体电池无电压输出而引发电池组失效。基于此，螺栓连接或铆接设计已开始代替超声波焊接式设计。

[0003] 目前，大容量锂离子电池中的多极耳与极柱连接多采用螺栓连接，而极耳打孔的方法分为两种。一种为刀模冲孔法，具体是使用刀模直接冲出极耳孔的方法。另一种为组装法，具体是在组装时，利用合金钻头直接将极耳钻孔的方法。

[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

[0005] 上述两种方法都存在着大量的问题。其中，刀模冲孔法，是使用摇臂钻床带动刀模即钻孔刀直接冲孔，摇臂钻床需要操作者手工操做，其驱动力来源于每个操作者的手臂提供的动力，由于每个操作者臂力不一所能冲压工件的厚度不一致，当极耳束过厚时，普遍存在不易冲孔，效率较低的缺陷，因此国内现有电池厂家多不采用此方法加工极耳孔。组装法，在生产过程中，由于采用合金钻头直接钻孔，噪音较大，容易产生金属碎屑，金属碎屑不易清理除，易进入电池，在使用时，易造成短路，电池安全存在问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对现有技术刀模冲孔法中的冲孔工具冲孔力度不足的问题，以及现有冲孔合金钻头使用时不易清理金属碎屑，而导致电池安全的问题，提供了一种大容量动力锂离子电池极耳打孔装置。

[0007] 为了实现上述目的本发明实施例采取的技术方案是：一种大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，包括支撑部，与所述支撑部固定连接的驱动部和夹持部，以及与所述驱动部连接的执行部；所述支撑部用于支撑整个装置，所述夹持部用于卡紧所述电池极耳，所述驱动部用于直接向所述执行部提供机械动力并带动所述执行部做直线运动，其中，所述执行部内嵌设有实心圆柱型的冲孔刀，相应的所述夹持部及所述支撑部中分别设有与所述冲孔刀相配的通孔，所述通孔的位置与所述冲孔刀的位置相对应。

[0008] 具体的，为了使所述驱动部的动力大小可调，所述驱动部包括驱动源和驱动器，以及串联在驱动源和驱动器之间的开关、减压阀和换向阀。

[0009] 进一步的，所述驱动源为压缩空气，所述开关为脚踏气动开关，所述换向阀为气动换向阀，所述驱动器为气缸。

[0010] 进一步的，所述执行部为嵌设着所述冲孔刀的冲孔刀固定模块，所述冲孔刀固定模块与所述驱动器相连并随所述驱动器做上下的直线运动；所述夹持部包括分离设置的极耳上压模块和极耳下压模块，所述极耳下压模块内固定连接着导向轴，相应的所述极耳上压模块及所述冲孔刀固定模块中设有穿插所述导向轴的导向孔；所述极耳上压模块与所述冲孔刀固定模块通过螺栓连接，且它们之间设有起伸缩作用的弹簧。

[0011] 具体的，所述支撑部包括固定连接的上支架、下支架，以及固定连接在它们之间的侧支架，其中，所述驱动部与所述上支架连接，所述夹持部与所述下支架连接。

[0012] 进一步的，为了使所述装置易于加工产品，所述下支架与所述极耳下压模块之间设有工作台面，所述工作台面中设有与所述冲孔刀相配的排屑通道，并且所述排屑通道的位置与所述冲孔刀的位置相对应。

[0013] 进一步的，为了保证电池极耳的准确定位，所述工作台面上设有用于固定所述电池极耳位置的定位块。

[0014] 进一步的，为了方便集中处理所述废屑，所述支撑部下方设有存屑盒，所述存屑盒与所述支撑部中的通孔相连通。

[0015] 进一步的，所述冲孔刀优选实心圆柱型冲孔刀。

[0016] 本发明实施例的有益效果是：本发明整体结构，具有结构合理及占地面积小的特点，可大大简化了开机前的准备工作和运行过程中的保养工作；相比现有技术，采用了驱动部直接为冲孔提供机械动力，加强了刀具对金属箔的穿透力，操作时无需单极耳打孔，可实现80层铜箔一次打孔，因此提高了打孔效率，并可减少半成品电芯在线时间，从而减少水份和粉尘对电池内部的污染；由于该设备的设计综合考虑了锂离子电池制造过程的各个环节，采用本发明装置打孔后产生的金属碎屑，可通过所述夹持部及支撑部的通孔排除，使得极片极耳打孔后极片不带有金属碎屑，能够有效避免金属屑进入电池造成的短路，减少了电池的安全隐患。

[0017] 因此本发明所述冲孔装置具有结构合理、使用简便、操作安全、占地面积小的特点，并且具有容易成孔、打孔效率高，以及减少电池的安全隐患的优点。

附图说明

[0018] 图1是本发明实施例所述大容量动力锂离子电池极耳打孔装置的结构示意图；

[0019] 图2是图1中去掉驱动源、减压阀及气动换向阀的俯视旋转示意图。

[0020] 图中：1定位块，2工作台面，3减压阀，4侧支架，5气动换向阀，6气缸，7冲孔刀固定模块，8冲孔刀，9极耳上压模块，10导向轴，11极耳下压模块，12排屑通道，13存屑盒，14脚踏气动开关，15驱动源。

[0021] A支撑部，B驱动部，C执行部，D夹持部。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

[0023] 如图1-2所示，本发明所述的一种大容量动力锂离子电池极耳打孔装置，包括支撑部A，与支撑部A固定连接的驱动部B和夹持部D，以及与驱动部B连接的执行部C。支撑部A用于支撑整个装置，夹持部D用于卡紧所述电池极耳，驱动部B用于向执行部C提供动力并带动执行部C做直线运动，其中，执行部C内嵌设有冲孔刀8，相应的夹持部D及支撑部A中分别设有与冲孔刀8相配的通孔，通孔的位置与冲孔刀8的位置相对应。本例中，优选实心圆柱型的冲孔刀。具体实施时，还可以采用空心冲孔刀。本发明所述装置占地面积只稍比电芯大点，高度不到40cm，一个人单只手就可以拿起，所以具有结构合理、占地面积小的优点，能够大大简化了开机前的准备工作和运行过程中的保养工作。本发明优先采用了实心圆柱型的冲切刀具并由驱动部B直接为冲孔提供动力的结构，具有操作简便，打孔效率高的优点。

[0024] 支撑部A用于支撑整个装置。具体的，如图1-2所示，支撑部A包括固定连接的上支架、下支架，以及固定连接在它们之间的侧支架4。本例中，固定连接采用螺柱连接，具体实施时，还可以采用焊接或铆接。

[0025] 驱动部B用于向执行部C提供动力并带动执行部C做直线运动。具体的，如图1-2所示，驱动部B包括驱动源15和驱动器，以及串联在驱动源15和驱动器之间的开关、减压阀3和换向阀。通过减压阀3实现，驱动力大小的调节。为了使用更加简便，本例中，驱动源15优先采用压缩空气，所述开关优先采用脚踏气动开关14，所述换向阀优先采用气动换向阀5，所述驱动器优先采用气缸6。具体实施时，驱动源15还可以采用液压源，开关还可以采用手动开关，换向阀可以采用液压换向阀，驱动器采用液压缸。本例中，气缸6固定连接在上支架上，减压阀3及气动换向阀5固定在侧支架4上。减压阀3、气动换向阀5、气缸6与脚踏气动开关14四者通过高压气管相连，通过控制脚踩脚踏气动开关14，就可以控制压缩空气在减压阀3、气动换向阀5、气缸6中的流通，从而带动执行部C做上下的直线运动，故本发明使用简便并且基本上不产生噪音。本例中，由于采用脚踏气动开关14控制，手远离冲切机构，从而有效的避免了安全事故的发生，故本发明操作安全。此外，通过减压阀3可进行气压调节。

[0026] 执行部C内嵌设有实心圆柱型的冲孔刀8。如图1所示，本例中，执行部C优先选用嵌设着冲孔刀8的冲孔刀固定模块7。冲孔刀固定模块7与气缸6通过螺母连接，并且其随气缸6做上下的直线运动。具体的，冲孔刀固定模块7分上下两部分，下部分用于将冲孔刀8镶嵌在内，上部分用于顶住冲孔刀8的尾部，上下两部分共同起到一个装刀的作用。

[0027] 夹持部D用于卡紧所述电池极耳，能够保证冲孔的位置准确，可有效防止冲孔错位。具体的，如图1-2所示，夹持部D包括分离设置的极耳上压模块9和极耳下压模块11，极耳上压模块9和极耳下压模块11中分别设有与冲孔刀8相配的通孔，并且所述通孔的位置与冲孔刀8的位置相对应。其中，极耳上压模块9与冲孔刀固定模块7的下部分通过螺栓连接，且它们之间设有多个起伸缩作用的弹簧。为了引导执行部C做直线运动，极耳下压模块11内固定连接着导向轴10，相应的极耳上压模块9及冲孔刀固定模块7中设有穿插导向轴10的导向孔。

[0028] 为了使所述装置易于加工，下支架与极耳下压模块11之间设有工作台面2。工作台面2和支撑部A的下支架中设有与冲孔刀相配的排屑通道12，并且排屑通道12的位置与冲孔刀的位置相对应。

[0029] 为了方便集中处理所述废屑，支撑部A的下支架的下方设有存屑盒13，存屑盒13与支撑部A中的排屑通道12相连通。为了保证电池极耳的准确定位，工作台面2上设有用于固定所述电池极耳位置的定位块1。定位块1和极耳下压模块11分别固定在工作台面2上，并最终固定在支撑部A的下支架上。

[0030] 本发明优先采用了实心圆柱型的冲切刀具并由压缩空气直接为冲孔提供机械动力，冲孔刀8与排屑通道12挤压共同完打孔动作，加强了刀具对金属箔的穿透力，操作时无需单极耳打孔，可实现80层铜箔一次打孔，具有容易成孔、打孔效率高的优点。

[0031] 本发明可同时对四个孔打孔或对多个孔打孔，提高了生产效率，减少半成品电芯在线时间，可减少水份和粉尘对电池内部的污染。

[0032] 由于只有在工作时金属块间进行撞击，在其间加上弹簧设计或泡沫设计，工作时声音就更小了。

[0033] 由于本发明的设计综合考虑了锂离子电池制造过程的各个环节，由于工作时冲孔刀与排屑通道共同作用，快速完成冲切，极耳孔无手刺现象，且冲切出的金属屑经过排屑通道进入存屑盒，不会对电芯造成金属屑进入，能够有效避免金属屑进入电池造成的短路问题，减少了电池安全隐患。

[0034] 本发明所述大容量动力锂离子电池极耳打孔装置的工作原理：参见图1，当使用时，可调节减压阀3的气压值，调节定位块1在工作台面2上的位置，将待冲孔电芯放在工作台面2相应位置，使电芯一面抵在定位块1内侧，脚踩脚踏气动开关14，气缸6推动冲孔刀固定模块7和极耳上压模块9沿着导向轴10向下运动，首先极耳上压模块9与固定的极耳下压模块11将电芯极耳夹紧，接着冲孔刀固定模块7继续向下，将带动的冲孔刀8接触极耳，随后在冲孔刀8和排屑块12挤压冲孔，冲出的碎屑被送入排屑通道12内，最终进入存屑盒13中。

[0035] 综上所述，本发明通过压缩空气提供打孔动力，可实现多层极耳一次打孔，其具有噪音小、效率高、使用简便、操作安全、占地面积小、极片极耳打孔后极片不带有金属碎屑等优点。

[0036] 以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。