锂离子电池加压装置

摘要

一种锂离子电池加压装置，包括：底板、固定框架、压板及铰链装置，该固定框架与该底板的相对位置固定，该压板通过该铰链装置与该固定框架连接，该铰链装置使该压板与该底板间隔设置，该压板与该底板之间具有一容置空间用于容纳电池单体；该铰链装置包括一由第一铰链臂、第二铰链臂、第一销轴、第二销轴、第三销轴及手柄组成的死点机构，其中该第一铰链臂通过一铰链座与该固定框架连接，该第二铰链臂与该压板连接，当该第一铰链臂和第二铰链臂在该手柄的带动下达到死点位置时，放置在该压板及该底板之间的电池单体被压紧。

权利要求

1.一种锂离子电池加压装置，其特征在于，包括：底板、固定框架、压板及铰链装置，该固定框架与该底板的相对位置固定，该压板通过该铰链装置与该固定框架连接，该铰链装置使该压板与该底板间隔设置，该压板与该底板之间具有一容置空间用于容纳电池单体；

该铰链装置包括铰链座、第一铰链臂、第二铰链臂、第一销轴、第二销轴、第三销轴及手柄，所述铰链座与所述固定框架连接，所述第一铰链臂通过所述第一销轴与所述铰链座铰接，所述第二铰链臂通过所述第二销轴与所述第一铰链臂铰接，所述第二铰链臂通过所述第三销轴与所述压板铰接，所述手柄与所述第一铰链臂固定连接，该手柄用于带动所述第一铰链臂进行转动，从而使所述第一铰链臂带动所述第二铰链臂进行转动，进而带动所述压板靠近或远离所述底板；

该铰链装置具有一死点位置，该死点位置是所述第一铰链臂和所述第二铰链臂转动到使所述第一销轴、所述第二销轴及所述第三销轴处于同一直线时的位置，当所述第一铰链臂和所述第二铰链臂在所述手柄的带动下到达所述死点位置时，放置在所述压板与所述底板之间的所述电池单体被压紧。

2.如权利要求1所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述底板与所述压板平行间隔设置。

3.如权利要求1所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述固定框架在一方向X上具有第一通孔，所述方向X为沿所述压板厚度面向所述底板的方向，所述铰链座包括沿所述方向X同轴设置且依次连接的第一连接段及第二连接段，所述第一连接段贯穿所述第一通孔且可在所述第一通孔中沿所述方向X滑动，所述第一连接段在所述第一通孔远离所述压板的一侧与一垫片固定连接，该铰链座在该第一通孔远离该压板的一侧可通过该垫片卡在该固定框架上；所述第二连接段位于所述第一通孔面向所述压板的一侧，该铰链座在该第一通孔面向该压板的一侧可通过该第二连接段卡在该固定框架上，并使该固定框架通过该第二连接段对该铰链装置及该压板施加一沿所述方向X的压力，从而使该电池单体压紧。

4.如权利要求3所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述铰链座进一步包括弹性元件，该弹性元件沿所述方向X设置于所述第二连接段与所述固定框架之间，当所述第一铰链臂和所述第二铰链臂处于死点位置时，该弹性元件处于压缩状态，并向所述铰链座提供一压向所述压板的压力，以保证所述压板对所述电池单体的有效压紧。

5.如权利要求4所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，当所述第一铰链臂和所述第二铰链臂处于死点位置时，所述弹性元件并非处于弹性压缩极限，还可进一步弹性压缩。

6.如权利要求5所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述弹性元件为蝶形弹簧，该蝶形弹簧套在所述第一连接段上，该蝶形弹簧沿其形变方向具有相对的第一端和第二端，所述第二连接段在与所述第一连接段连接的地方形成一背向所述压板的台阶面，该蝶形弹簧的第一端与所述台阶面接触，该蝶形弹簧的第二端与所述固定框架接触。

7.如权利要求3所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述固定框架在所述方向X上具有与所述第一通孔同轴设置的第二通孔，该第二通孔位于该第一通孔面向所述压板的一侧，该第二连接段穿入该第二通孔并可在该第二通孔中沿所述方向X滑动。

8.如权利要求7所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述第一连接段与所述第一通孔及所述第二连接段与所述第二通孔均采用小间隙孔轴的方式进行配合。

9.如权利要求1所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述固定框架包括固定架及多个支撑体，该多个支撑体用于支撑、固定并间隔所述固定架与所述底板，该支撑体的两端分别与所述底板与所述固定架固定连接，所述铰链装置与该固定架连接。

10.如权利要求1所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述加压装置进一步包括一限位挡板，该限位挡板位于所述第二铰链臂的转动轨迹上，当所述第二铰链臂到达所述死点位置时，该限位挡板能阻止所述第二铰链臂继续转动。

11.如权利要求1所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，所述加压装置进一步包括一角铁，所述压板通过该角铁与所述第二铰链臂铰接，所述角铁包括两个一体成型且相互垂直的侧板，其中一个侧板与所述压板叠加设置并固定连接，另一个侧板垂直于所述压板设置且通过所述第三销轴与所述第二铰链臂铰接。

12.如权利要求1所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，该铰链装置的数量为四个，该四个铰链装置与该压板进行铰接的四个铰接点形成一个平行四边形，该四个铰链装置分为两组，每组包括两个同轴设置的铰链装置，组与组之间的铰链装置不同轴设置。

13.如权利要求12所述的锂离子电池加压装置，其特征在于，该四个铰链装置共用两个手柄，每一手柄同时与两个同轴设置的铰链装置的第一铰链臂固定连接，用于同时带动该两个铰链装置进行转动。

说明书

锂离子电池加压装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种锂离子电池加压装置，尤其涉及一种锂离子动力电池化成和测试用加压装置。

背景技术

[0002] 锂离子动力电池具有较高的能量密度、无记忆效应、循环次数多、使用寿命长等优点，为电动汽车这种零排放、无污染交通工具的普及提供了有利条件，但是锂离子动力电池的制备技术相对复杂，对生产条件要求较为苛刻，特别是在锂离子动力电池化成的过程中，电池内部存在少量的气泡，如果不加以处理，这些气泡会一直存在于电池内，长时间使用后，电池内有气泡的部分会不断扩大，致使极板分离范围增加，电池容量下降，当电池发生过充或者过放后，电池内胀气现象会进一步加重，严重影响电池的循环寿命和放电性能，并可能导致漏液致使电池报废。

[0003] 为了解决上述问题，现有技术一般将电池放置在老化板上，然后手动用夹子夹住电池的极耳进行化成，在化成过程中采用抽真空的方法将电池内的气体挤出到储气袋中，当电池化成完毕时再将电池与储气袋分离。但是这种方法电池装夹效率低，操作过程较为繁琐，效率不高，且不能保证电池表面的平整。

发明内容

[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种使用方便、能有效解决电池化成过程中内部气泡积聚的问题且能同时提高电池外观和内在品质的锂离子电池加压装置。

[0005] 一种锂离子电池加压装置，包括：底板、固定框架、压板及铰链装置，该固定框架与该底板的相对位置固定，该压板通过该铰链装置与该固定框架连接，该铰链装置使该压板与该底板间隔设置，该压板与该底板之间具有一容置空间用于容纳电池单体；该铰链装置包括铰链座、第一铰链臂、第二铰链臂、第一销轴、第二销轴、第三销轴及摇杆，所述铰链座与所述固定框架连接，所述第一铰链臂通过所述第一销轴与所述铰链座铰接，所述第二铰链臂通过所述第二销轴与所述第一铰链臂铰接，所述第二铰链臂通过所述第三销轴与所述压板铰接，所述手柄与所述第一铰链臂固定连接，该手柄用于带动所述第一铰链臂进行转动，从而使所述第一铰链臂带动所述第二铰链臂进行转动，进而带动所述压板靠近或远离所述底板；该铰链装置具有一死点位置，该死点位置是所述第一铰链臂和所述第二铰链臂转动到使所述第一销轴、所述第二销轴及所述第三销轴处于同一直线时的位置，当所述第一铰链臂和所述第二铰链臂在所述手柄的带动下到达所述死点位置时，放置在所述压板与所述底板之间的所述电池单体被压紧。

[0006] 本发明的锂离子电池加压装置，可在电池单体化成过程中对电池单体进行加压，能有效解决电池单体化成过程中内部气泡积聚的问题，能防止电池单体在化成过程中出现膨胀、变形情况，可提高电池单体的内在品质和外观形状；该加压装置是利用机械死点原理而设计的一种可快速夹持、快速打开的结构，便于使用和调节，动作迅速可靠，有利于操作人员进行操作，减少辅助用时，加快电池化成工艺中对电池进行加压夹紧上架的作业进程，提高了生产效率；该加压装置的结构简单，适合于大批量加工制造。

附图说明

[0007] 图1为本发明实施例锂离子电池加压装置的立体图。

[0008] 图2为本发明实施例锂离子电池加压装置的俯视图。

[0009] 图3为图2中III-III截面的锂离子电池加压装置锁定状态的主视图。

[0010] 图4为图2中III-III截面的锂离子电池加压装置打开状态的主视图。

[0011] 图5为图2中IV-IV截面的锂离子电池加压装置锁定状态的侧视图。

[0012] 主要元件符号说明

[0013]底板 10
固定框架 20
支撑体 210
固定架 220
第一通孔 222
第二通孔 224
压板 30
凹槽 320
铰链装置 40
铰链座 410
第一连接段 412
第二连接段 414
第三连接段 418
第一铰链臂 420
第二铰链臂 430
第一销轴 440
第二销轴 450
第三销轴 460
手柄 470
连接梁 472
控制柄 474
螺栓 480
垫片 490
电池单体 50
弹性元件 60
限位挡板 70
角铁 80

[0014] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

[0015] 请参阅图1至图5，一种锂离子电池加压装置，包括：底板10、固定框架20、压板30及铰链装置40。该固定框架20与该底板10的相对位置固定。该压板30通过该铰链装置40与该固定框架20连接，该铰链装置40使该压板30与该底板10间隔设置，该压板30与该底板10之间具有一容置空间用于容纳电池单体50。

[0016] 该铰链装置40包括铰链座410、第一铰链臂420、第二铰链臂430、第一销轴440、第二销轴450、第三销轴460及手柄470。所述铰链座410与所述固定框架20连接，所述第一铰链臂420通过所述第一销轴440与所述铰链座410铰接，所述第二铰链臂430通过所述第二销轴450与所述第一铰链臂420铰接，所述第二铰链臂430通过所述第三销轴460与所述压板30铰接。所述手柄470与所述第一铰链臂420固定连接，该手柄470用于带动所述第一铰链臂420进行转动，从而使所述第一铰链臂420带动所述第二铰链臂430进行转动，进而带动所述压板30靠近或远离所述底板10。该铰链装置40具有一死点位置，该死点位置是所述第一铰链臂420和所述第二铰链臂430转动到使所述第一销轴440、所述第二销轴450及所述第三销轴
460处于同一直线时的位置。当所述第一铰链臂420和所述第二铰链臂430在所述手柄470的带动下到达所述死点位置时，放置在所述压板30与所述底板10之间的所述电池单体50被压紧。当该第一铰链臂420和该第二铰链臂430到达所述死点位置时，该加压装置处于锁定状态，当该第一铰链臂420和该第二铰链臂430未到达所述死点位置时，该加压装置处于打开状态。

[0017] 所述底板10和所述压板30为刚性的板状结构。当该加压装置处于锁定状态时，所述底板10和所述压板30平行间隔设置，所述压板30沿其厚度方向且面向所述底板10的方向X对该电池单体50施加压力，从而使该电池单体50被压紧。所述压板30上可进一步设置有凹槽320，所述压板30可通过该凹槽320卡在所述固定框架20上，使该压板310只能沿所述方向X移动，不能在其他方向上移动。优选地，所述底板10和所述压板30的电阻等于高于500MΩ，以防止漏电、短路等事件发生。优选地，所述底板10和所述压板30均经过阳极氧化绝缘处理，通过该处理不仅能使所述底板10和所述压板30绝缘，还可使所述底板10和所述压板30具有良好的传热性能和抗腐蚀性能。优选地，所述底板10和所述压板30在所述电池单体50放入与取出的一侧的棱边具有倒角，可防止所述电池单体50在放入与取出时被刮伤。所述电池单体50可为方形或片状的软包装电池。

[0018] 所述固定框架20用于使该铰链装置40及该压板30与该底板10沿所述方向X间隔设置。所述固定框架20与所述底板10的连接关系不限，只要该固定框架20与该底板10的相对位置固定，且能使通过所述铰链装置40与该固定框架20连接的压板30能与该底板10间隔设置并形成所述容置空间即可。优选地，所述固定框架20固定在所述底板10上。该固定框架20可包括固定架220及多个支撑体210。该多个支撑体210用于支撑、固定并间隔所述固定架220与所述底板10。该支撑体210的两端分别与所述底板10与所述固定架220固定连接。该多个支撑体210可设置在所述底板10的边缘处。该支撑体210可通过螺栓与所述底板10固定连接。所述压板30可通过所述凹槽320卡在该多个支撑体210上，以使该压板30只能沿该支撑体在所述方向X上移动，而不能在其他方向上移动，保证该压板30平衡地靠近或远离所述底板10。所述铰链装置40与该固定架220连接。该固定架220可为一固定板，也可为多个固定边框。该固定架220在所述方向X上具有第一通孔222，用于使该固定架220与所述铰链装置40连接。进一步地，该支撑体210与该固定架220为中空结构，以使该固定框架20具有更轻的质量，从而减轻了整个加压装置的重量，使该加压装置的使用更方便。

[0019] 在本发明实施例中，所述支撑体210为立柱，所述立柱的数量为4个，所述固定架220为所述固定边框，所述固定边框的数量为2个，每个所述固定边框分别与两个所述立柱形成一U形框架，所述立柱在所述底板10的边缘处通过螺栓固定于所述底板10上，该两个U形框架平行间隔设置。优选地，所述U形框架一体成型。

[0020] 所述铰链装置40通过所述铰链座410与所述固定架220连接。具体地，所述铰链座410的一端与所述固定架220连接，另一端与所述第一铰链臂420铰接。所述铰链座410可与所述固定架220固定连接，也可与所述固定架220可活动地连接。

[0021] 在一实施例中，该铰链座410与该固定架220固定连接。具体地，所述铰链座410位于所述固定架220面向所述压板30的一侧，且该铰链座410面向所述固定架220的一侧设置有螺孔，一螺栓穿过所述第一通孔222并螺接在所述铰链座410的螺孔上，从而使该铰链座410与该固定架220固定连接。

[0022] 在另一实施例中，该铰链座410与该固定架220可活动地连接。具体地，所述铰链座410包括沿所述方向X同轴设置且依次连接的第一连接段412及第二连接段414。所述第一连接段410贯穿所述第一通孔222并可在所述第一通孔222中沿所述方向X滑动，所述第一连接段412在所述第一通孔222远离所述压板30的一侧与一垫片490固定连接，当该加压装置处于打开状态时，该铰链座410在该第一通孔222远离该压板30的一侧通过该垫片490卡在该固定架220上，从而使该铰链座410不会脱离该固定架220。所述第二连接段414位于所述第一通孔222靠近所述压板30的一侧，当该加压装置处于锁定状态时，该铰链座410在该第一通孔222面向该压板30的一侧通过该第二连接段414卡在该固定架220上，使该铰链装置40固定，并使该固定架220通过该第二连接段414对该铰链装置40及该压板30施加一沿所述方向X的压力，从而使该电池单体50压紧。该第二连接段414在与所述第一连接段412连接的地方形成一背向所述压板30的台阶面416，当该加压装置处于锁定状态时，该台阶面416与所述固定架220接触，从而使该铰链座410卡在该固定架220上。

[0023] 所述第一连接段410可通过螺栓480与所述垫片490固定连接。具体地，所述垫片490上具有孔洞，所述第一连接段412背向所述压板30的一侧设置有螺孔，所述螺栓480穿过该垫片490的孔洞与该第一连接段412的螺孔螺接，从而使该第一连接段412与该垫片490固定连接。

[0024] 所述固定架220在所述方向X上还可具有与所述第一通孔222同轴设置的第二通孔224，该第二通孔224位于该第一通孔222面向所述压板30的一侧，该第二连接段414可穿入该第二通孔224并在该第二通孔224中沿所述方向X滑动。该第二通孔224可进一步限制该第二连接段414在所述方向X以外的方向上运动，从而防止所述第一铰链臂420和所述第二铰链臂430越过死点位置而产生失稳的情况。该第二通孔224的半径大于所述第一通孔222的半径。当该固定架220为实心结构时，该第一通孔222与该第二通孔224共同形成一阶梯孔。
当该固定架220为空心结构时，该第一通孔222与该第二通孔224分别位于该空心的固定架
220背离所述压板30的一侧和面向所述压板30的一侧。

[0025] 所述铰链座410可通过该第二连接段414与所述第一铰链臂420铰接。进一步地，所述铰链座410还可包括第三连接段418，该第三连接段418位于所述第二连接段414远离所述第一连接段412的一侧并与所述第二连接段414同轴设置，该铰链座410可通过该第三连接段418与所述第一铰链臂420铰接。优选地，所述所述第一连接段412、所述第二连接段414及所述第三连接段418一体成型，从而使该铰链装置40与该固定框架20的连接更牢固。优选地，该第一连接段412与该第一通孔222、该第二连接段414与该第二通孔224均采用小间隙孔轴的方式进行配合，以使该第一连接段412与该第二连接段414能分别在该第一通孔222和第二通孔224中延所述方向X自由滑动，而又不会使该铰链座410产生太大的径向晃动而使所述第一铰链臂420和所述第二铰链臂430越过死点位置而产生失稳。

[0026] 所述铰链座410还可进一步包括弹性元件60，该弹性元件60沿所述方向X设置于所述第二连接段414与所述固定架220之间。在所述加压装置处于锁定状态时，该弹性元件60处于压缩状态，并向所述铰链座410提供一压向所述压板30的压力，保证所述压板30对电池单体50的有效压紧；然而，该弹性元件60并非处于弹性压缩极限，即还可进一步弹性压缩，从而使所述压板30与所述底板10之间的距离可调节，来适应不同电池单体50因制造误差而产生的厚度变化及同一电池单体50在化成时极板膨胀引起的厚度变化，同时保证该压板30对电池单体50的有效压紧。该弹性元件60可设置于所述台阶面416与所述固定架220之间。该弹性元件可为弹簧、弹性柱或弹片。优选地，该弹性元件为蝶形弹簧，该蝶形弹簧可套在所述第一连接段412上，该蝶形弹簧在其形变方向上具有相对的第一端和第二端，该蝶形弹簧的第一端与所述台阶面416接触，该蝶形弹簧的第二端与所述固定架220接触。

[0027] 所述第一铰链臂420、所述第二铰链臂430、所述第一销轴440、所述第二销轴450、所述第三销轴460及所述手柄470组成一死点机构，其中该第一铰链臂420通过所述铰链座410与所述固定框架20连接，该第二铰链臂430与所述压板30连接，当该第一铰链臂420和第二铰链臂430在该手柄470的带动下达到所述死点位置时，放置在该压板30及该底板10之间的电池单体50被压紧。所述第一铰链臂420和所述第二铰链臂430在其长度方向上分别具有相对的第一端和第二端，所述第一铰链臂420的第一端通过所述第一销轴440与所述铰链座
420铰接，所述第一铰链臂420的第二端通过所述第二销轴450与所述第二铰链臂430的第一端铰接，所述第二铰链臂430的第二端通过所述第三销轴460与所述压板30铰接。所述第一销轴440、所述第二销轴450及所述第三销轴460互相平行间隔设置，以保证所述第一铰链臂
420和所述第二铰链臂的转动轴向平行。

[0028] 所述加压装置可进一步包括限位挡板70。该限位挡板70设置于所述第二铰链臂430的转动轨迹上，当所述第二铰链臂430到达所述死点位置时，该限位挡板70用于阻止所述第二铰链臂430继续转动，从而可防止所述第一铰链臂420和所述第二铰链臂430越过所述死点位置而产生失稳的情况，保证所述锂离子电池加压装置的可靠性。

[0029] 所述加压装置还可进一步包括角铁80。所述压板30可以通过该角铁80与所述第二铰链臂430铰接。所述角铁80包括两个一体成型且相互垂直的侧板，其中一个侧板与所述压板30叠加设置且与所述压板30固定连接，另一个侧板垂直于所述压板30设置且通过所述第三销轴460与所述第二铰链臂430铰接。与所述压板30叠加设置的侧板可与所述压板30通过所述螺栓480固定连接。所述限位挡板70可设置在该角铁80与所述压板30垂直设置的侧板上。优选地，所述限位挡板70可焊接在所述角铁80与所述压板30垂直设置的侧板上。

[0030] 该铰链装置40的数量和设置位置不限，只要能使该压板30与该底板10间隔设置，并能带动该压板30靠近或远离该底板10即可。当该铰链装置40的数量为1个时，该铰链装置40可设置在所述压板30的重心位置。当该铰链装置40的数量为多个时，该多个铰链装置40可形成一个对称结构，以带动所述压板30对称地靠近或远离所述底板10。在本实施例中，该铰链装置40的数量为四个，该四个铰链装置40与该压板30进行铰接的四个铰接点形成一个平行四边形，该四个铰链装置可带动该压板30对称地靠近或远离所述底板10，并且该四个铰链装置可均匀地对所述压板30施力，从而对该电池单体50均匀地受力压紧。该四个铰链装置40分为两组，每组包括两个同轴设置的铰链装置40，组与组之间的铰链装置40不同轴设置。所述同轴设置是指两个所述铰链装置40的转动轴相同。该四个铰链装置40共用两个手柄470，每一手柄470同时与两个同轴设置的铰链装置40的第一铰链臂420固定连接，用于同时带动该两个铰链装置40进行转动。具体地，该手柄470包括一连接梁472和一控制柄
474，该连接梁472长度方向的两端分别与一个铰链装置40的第一铰链臂420固定连接，该控制柄474与该连接梁472的中部固定连接。该控制柄474可与该连接梁472一体成型，该连接梁472可通过螺栓与第一铰链臂420固定连接。在实际应用时，人的两手可同时操作该两个控制柄474，使该两个连接梁472同时转动，从而同时带动该四个铰链装置40转动，使该压板
30对称地远离或靠近所述底板10。

[0031] 本发明的锂离子电池加压装置，可在电池单体化成过程中对电池单体进行加压，能有效解决电池单体化成过程中内部气泡积聚的问题，能防止电池单体在化成过程中出现膨胀、变形情况，可提高电池单体的内在品质和外观形状；该加压装置利用机械死点原理而设计的一种可快速夹持、快速打开的结构，便于使用和调节，动作迅速可靠，有利于操作人员进行操作，减少辅助用时，加快电池化成工艺中对电池进行加压夹紧上架的作业进程，提高了生产效率；该加压装置的结构简单，适合于大批量加工制造。

[0032] 本发明的锂离子电池加压装置，其死点位置由焊接在角铁上的限位挡板确定，限位挡板能防止第一铰链臂和第二铰链臂越过死点位置而产生失稳情况，保证该加压装置的可靠性。

[0033] 本发明的锂离子电池加压装置，使用弹性元件连接该铰链装置与该固定框架，该弹性元件可发生形变以适应不同电池单体因制造误差而产生的厚度变化及同一电池单体在化成时极板膨胀引起的厚度变化，其该弹性元件能保证压板对电池单体的有效压紧，能在电池单体化成工艺过程中保证电池单体的内在品质和外观形状。

[0034] 此外，在电池单体充放电过程中，如果对电池单体施加一定的压力，可使电池单体的容量有一定程度的提高，本发明锂离子电池加压装置也可用于电池单体充放电测试过程中的加压。

[0035] 另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。