一种压边夹具及电芯组装系统论文和设计-陈俊涛

全文摘要

本实用新型涉及软包锂离子电芯技术领域，尤其涉及一种压边夹具及电芯组装系统。本实用新型提供的压边夹具包括第一压头组件和第二压头组件。其中，第一压头组件凸设有第一压头，第一压头的端面为第一啮合齿，第一压头的端面凹设有第一容纳槽，第二压头组件凸设有第二压头，第二压头的端面为第二啮合齿，第二压头的端面凹设有第二容纳槽。当第一啮合齿与第二啮合齿啮合时，电芯容纳在第一容纳槽和第二容纳槽共同构成的空间中，第一啮合齿和第二啮合齿从电芯侧封边的两面对其挤压，形成波浪形的侧封边。本实用新型提供的电芯组装系统，通过对波浪形的侧封边进行折边，能保证折边后的侧封边周向尺寸均匀，能够与电芯主体紧密贴合。

主设计要求

1.一种压边夹具，包括沿竖直方向设置的第一压头组件(1)和第二压头组件(2)，其特征在于，所述第一压头组件(1)包括第一板，所述第一板的板面凸设有第一压头(11)，所述第一压头(11)的端面为第一啮合齿(111)，所述第一压头(11)的端面中间凹设有第一容纳槽(12)；所述第二压头组件(2)包括第二板，所述第二板的板面凸设有第二压头(21)，所述第二压头(21)的端面为第二啮合齿(211)，所述第二压头(21)的端面中间凹设有第二容纳槽(22)，所述第一啮合齿(111)与所述第二啮合齿(211)能够啮合；所述第一啮合齿(111)与所述第二啮合齿(211)相啮合时，所述第一容纳槽(12)和所述第二容纳槽(22)共同构成容纳电芯的空间，且所述第一啮合齿(111)和所述第二啮合齿(211)从所述电芯的侧封边的两面对其挤压。

设计方案

1.一种压边夹具，包括沿竖直方向设置的第一压头组件(1)和第二压头组件(2)，其特征在于，

所述第一压头组件(1)包括第一板，所述第一板的板面凸设有第一压头(11)，所述第一压头(11)的端面为第一啮合齿(111)，所述第一压头(11)的端面中间凹设有第一容纳槽(12)；

所述第二压头组件(2)包括第二板，所述第二板的板面凸设有第二压头(21)，所述第二压头(21)的端面为第二啮合齿(211)，所述第二压头(21)的端面中间凹设有第二容纳槽(22)，所述第一啮合齿(111)与所述第二啮合齿(211)能够啮合；

所述第一啮合齿(111)与所述第二啮合齿(211)相啮合时，所述第一容纳槽(12)和所述第二容纳槽(22)共同构成容纳电芯的空间，且所述第一啮合齿(111)和所述第二啮合齿(211)从所述电芯的侧封边的两面对其挤压。

2.根据权利要求1所述的压边夹具，其特征在于，所述第一压头(11)和所述第二压头(21)均呈圆环柱体。

3.根据权利要求2所述的压边夹具，其特征在于，所述第一啮合齿(111)的凸起的高度沿所述第一压头(11)的径向方向由内至外逐渐增大；所述第二啮合齿(211)的凸起的高度沿所述第二压头(21)的径向方向由内至外逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的压边夹具，其特征在于，所述第一压头(11)设置有第一啮合避空区(112)，所述第一啮合避空区(112)设置在所述第一容纳槽(12)与所述第一啮合齿(111)的接合处；所述第二压头(21)设置有第二啮合避空区(212)，所述第二啮合避空区(212)设置在所述第二容纳槽(22)与所述第二啮合齿(211)的接合处。

5.根据权利要求1所述的压边夹具，其特征在于，所述第一压头(11)的端面沿水平方向开设有两个第一极耳避空区(113)，所述第二压头(21)的端面沿水平方向开设有两个第二极耳避空区(213)；其中一个所述第一极耳避空区(113)与其中一个所述第二极耳避空区(213)相对设置，其中另一个所述第一极耳避空区(113)与其中另一个所述第二极耳避空区(213)相对设置。

6.根据权利要求1所述的压边夹具，其特征在于，所述第一压头组件(1)设置有定位端(13)，所述第二压头组件(2)设置有与所述定位端(13)相匹配的定位槽(23)，所述定位端(13)能插接在所述定位槽(23)中，且与所述定位槽(23)相对滑动。

7.根据权利要求1所述的压边夹具，其特征在于，所述第一压头组件(1)包括沿水平方向相对设置的第一子压头和第二子压头，所述第一子压头和所述第二子压头共同围成所述第一容纳槽(12)；所述第二压头组件(2)包括沿水平方向相对设置的第三子压头和第四子压头，所述第三子压头和所述第四子压头共同围成所述第二容纳槽(22)；所述第一子压头与所述第三子压头相对设置，且两者的端面形状相匹配；所述第二子压头与所述第四子压头相对设置，且两者的端面形状相匹配。

8.根据权利要求7所述的压边夹具，其特征在于，所述第一子压头和所述第二子压头均为垂直于所述第一板的板状结构，且所述第一子压头的端面和所述第二子压头的端面均呈弧形。

9.根据权利要求7所述的压边夹具，其特征在于，所述第一子压头和所述第二子压头均为柱体，且在水平面的横截面呈弧形。

10.一种电芯组装系统，其特征在于，包括权利要求1～9任一项的所述压边夹具。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及软包锂离子电芯技术领域，尤其涉及一种压边夹具及电芯组装系统。

背景技术

锂离子电芯是一种能量密度较高、循环充放电使用的储能器件。软包锂离子电芯包括内部卷芯和铝塑膜外壳，卷芯的两侧分别设置有用于导电的左极耳和右极耳。通过热封装工艺分别对左极耳、右极耳和铝塑膜进行封边，保证良好的密封效果。通过折边工艺对铝塑膜封接形成的侧封边进行弯折，使侧封边靠近电芯主体，减小电芯整体的体积，并完成对软包锂离子电芯的安装。

目前，常规的方形电芯主体已经无法满足市场对电芯产品的多样化需求，需要将电芯设计端配合产品终端进行多种外形结构设计，生产如圆盘形、弧形、不规则异形等外观的电芯。但是，上述形状的电芯由于周向并不是直边，在对侧封边进行折边后，电芯的周向出现大小非常不均匀的褶皱，占用空间较大，导致电芯侧封边无法与电芯主体紧密贴合。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种压边夹具，能使电芯形成波浪形的侧封边。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电芯组装系统，能保证电芯的侧封边在折边后，侧封边的周向尺寸均匀，能够与电芯主体紧密贴合。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种压边夹具，包括沿竖直方向设置的第一压头组件和第二压头组件，可选地，所述第一压头组件包括第一板，所述第一板的板面凸设有第一压头，所述第一压头的端面为第一啮合齿，所述第一压头的端面向内凹设有第一容纳槽；所述第二压头组件包括第二板，所述第二板的板面凸设有第二压头，所述第二压头的端面为第二啮合齿，所述第二压头的端面向内凹设有第二容纳槽，所述第一啮合齿与所述第二啮合齿能够啮合；

所述第一啮合齿与所述第二啮合齿相啮合时，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽共同构成容纳电芯的空间，且所述第一啮合齿和所述第二啮合齿从所述电芯的侧封边的两面对其挤压。

可选地，所述第一压头和所述第二压头均呈圆环柱体。

可选地，所述第一啮合齿的凸起的高度沿所述第一压头的径向方向由内至外逐渐增大；所述第二啮合齿的凸起的高度沿所述第二压头的径向方向由内至外逐渐增大。

可选地，所述第一压头设置有第一啮合避空区，所述第一啮合避空区设置在所述第一容纳槽与所述第一啮合齿的接合处；所述第二压头设置有第二啮合避空区，所述第二啮合避空区设置在所述第二容纳槽与所述第二啮合齿的接合处。

可选地，所述第一压头的端面沿水平方向开设有两个第一极耳避空区，所述第二压头的端面沿水平方向开设有两个第二极耳避空区；其中一个所述第一极耳避空区与其中一个所述第二极耳避空区相对设置，其中另一个所述第一极耳避空区与其中另一个所述第二极耳避空区相对设置。

可选地，所述第一压头组件设置有定位端，所述第二压头组件设置有与所述定位端相匹配的定位槽，所述定位端能插接在所述定位槽中，且与所述定位槽相对滑动。

可选地，所述第一压头组件包括沿水平方向相对设置的第一子压头和第二子压头，所述第一子压头和所述第二子压头共同围成所述第一容纳槽；所述第二压头组件包括沿水平方向相对设置的第三子压头和第四子压头，所述第三子压头和所述第四子压头共同围成所述第二容纳槽；所述第一子压头与所述第三子压头相对设置，且两者的端面形状相匹配；所述第二子压头与所述第四子压头相对设置，且两者的端面形状相匹配。

可选地，所述第一子压头和所述第二子压头均为垂直于所述第一板的板状结构，且所述第一子压头的端面和所述第二子压头的端面均呈弧形。

可选地，所述第一子压头和所述第二子压头均为柱体，且在水平面的横截面呈弧形。

一种电芯组装系统，包括上述任一项的所述压边夹具。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的压边夹具包括第一压头组件和第二压头组件。其中，第一压头组件凸设有第一压头，第一压头的端面为第一啮合齿，第一压头的端面凹设有第一容纳槽，第二压头组件凸设有第二压头，第二压头的端面为第二啮合齿，第二压头的端面凹设有第二容纳槽。当第一啮合齿与第二啮合齿啮合时，电芯容纳在第一容纳槽和第二容纳槽共同构成的空间中，第一啮合齿和第二啮合齿从电芯侧封边的两面对其挤压，形成波浪形的侧封边。

本实用新型提供的电芯组装系统，通过对波浪形的侧封边进行折边，能保证折边后的侧封边周向尺寸均匀，能够与电芯主体紧密贴合，然后能将弯折后的电芯通过保护板顺利安装到电池舱体内。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一提供的压边夹具的结构示意图；

图2是实施例一提供的第一压头组件的俯视图；

图3是实施例一提供的第二压头组件的俯视图；

图4是实施例二提供的压边夹具的结构示意图；

图5是实施例二提供的第一压头组件的俯视图；

图6是实施例二提供的第二压头组件的俯视图；

图7是实施例三提供的压边夹具的结构示意图；

图8是实施例三提供的第一压头组件的俯视图；

图9是实施例三提供的第二压头组件的俯视图。

图中标记如下：

100-压边夹具；

1-第一压头组件；2-第二压头组件；

11-第一压头；12-第一容纳槽；13-定位端；14-第一安装孔；21-第二压头；22-第二容纳槽；23-定位槽；24-第二安装孔；

111-第一啮合齿；112-第一啮合避空区；113-第一极耳避空区；131-第一卡接端；132-第二卡接端；133-第三卡接端；211-第二啮合齿；212-第二啮合避空区；213-第二极耳避空区；231-第一卡接面；232-第二卡接面；233-第三卡接面。

具体实施方式

为了使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述。

实施例一

图1是本实施例提供的压边夹具100的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的压边夹具100用于对圆盘形电芯进行压边，压边夹具100包括第一压头组件1和第二压头组件2。其中，第一压头组件1和第二压头组件2相对设置，且第一压头组件1和第二压头组件2的端面形状相匹配，实现第一压头组件1和第二压头组件2相互压合。第一压头组件1和第二压头组件2均设置有凹槽，当第一压头组件1和第二压头组件2相互压合时，第一压头组件1和第二压头组件2的凹槽相连通，共同构成容纳电芯主体的空间，而电芯的侧封边伸至第一压头组件1和第二压头组件2的压合端面之间，实现从电芯侧封边的两面对其挤压，第一压头组件1和第二压头组件2的压合端面设置有波浪形锯齿，从而使电芯形成褶皱均匀分布的波浪形侧封边。通过电芯组装系统(图中未标出)中的折边夹具对该波浪形侧封边进行弯折，并通过调整褶皱之间间距的大小，实现折边后电芯的侧封边与电芯主体紧密贴合，避免了传统方形电芯直边弯折侧封边后导致侧封边褶皱过大，电芯主体受到褶皱挤压而破损的现象。本实施例提供的压边夹具100的材质为钢，强度高且抗压性能好。在其他实施例中，还可以将压边夹具100的材质设置为铜或铝等。

具体而言，第一压头组件1包括第一板和第一压头11，第一板的板面上凸设有一个第一压头11，第二压头组件2包括第二板和第二压头21，第二板的板面上凸设有一个第二压头21，第一压头11和第二压头21均呈圆环柱体，且第一压头11与第二压头21相对设置，以实现压边夹具100的压边。第一压头组件1设置有定位端13，第二压头组件2相应设置有定位槽23，定位端13和定位槽23的形状相匹配，实现定位端13插接在定位槽23中，且定位端13能相对定位槽23沿竖直方向滑动，实现在压边过程中对第一压头组件1与第二压头组件2的良好的导向和定位效果。

第一板上设置有第一安装孔14，第二板上设置有第二安装孔24，通过紧固件依次穿过第一安装孔14和第二安装孔24，实现第一压头组件1和第二压头组件2位置的固定。

如图1所示，第一压头11的端面向内凹设有第一容纳槽12，第一压头11端面的剩余部分设置有第一啮合齿111，第二压头21的端面向内凹设有第二容纳槽22，第二压头21端面的剩余部分设置有第二啮合齿211，第一啮合齿111与第二啮合齿211能够啮合。第一啮合齿111与第二啮合齿211均呈波浪形锯齿，第一啮合齿111和第二啮合齿211的齿数相同且均为多个。第一啮合齿111和第二啮合齿211的齿数还可以根据电芯侧封边的不同长度和不同密封要求进行设置。当第一啮合齿111与第二啮合齿211啮合时，第一啮合齿111与第二啮合齿211从电芯侧封边的两面对其挤压，最终形成圆环状且呈波浪形的电芯侧封边。第一啮合齿111与第二啮合齿211啮合时，第一容纳槽12与第二容纳槽22相连通，共同构成容纳电芯的空间。

本实施例中，第一啮合齿111的齿高沿第一压头11的径向方向由内至外逐渐增大，第二啮合齿211的齿高也沿第二压头21的径向方向由内至外逐渐增大，能使电芯的铝塑膜侧封边在压边后呈现褶皱由小到大的辐射状效果，而在折边过程中，还能有效避免由于侧封边褶皱过大而对电芯主体造成挤压，从而避免电芯主体出现破损。

图2是本实施例提供的第一压头组件1的俯视图，图3是本实施例提供的第二压头组件2的俯视图。如图1、图2和图3所示，第一压头11上的第一容纳槽12与第一啮合齿111之间的接合处设置有第一啮合避空区112，第二压头21上的第二容纳槽22与第二啮合齿211之间的接合处相应地设置有第二啮合避空区212。通过设置第一啮合避空区112和第二啮合避空区212，一方面，能避免第一啮合齿111与第二啮合齿211啮合时对电芯主体造成损伤；另一方面，防止电芯在折边过程中受波浪形侧封边挤压而破损。优选地，第一啮合避空区112和第二啮合避空区212的宽度可以为0.2毫米～3毫米。

第一压头11的端面沿水平方向开设有两个第一极耳避空区113，第二压头21的端面沿水平方向相应地开设有两个第二极耳避空区213，其中一个第一极耳避空区113与其中一个第二极耳避空区213相对设置，其中另一个第一极耳避空区113与其中另一个第二极耳避空区213相对设置，用于构成容纳电芯正、负极极耳的空间。通过设置第一极耳避空区113和第二极耳避空区213，避免正、负极极耳在第一压头11和第二压头21的压合过程中出现损伤。

如图2和图3所示，本实施例中，第一压头11包括呈对角设置的两个定位端13，第二压头21上相应地呈对角开设有两个定位槽23，每个定位端13插接在相应的定位槽23中，且能沿相应的定位槽23滑动，实现第一压头11和第二压头21在压合过程中的导向作用。通过对角设置定位端13以及对角设置定位槽23，还能在压边夹具100的安装过程中起到防呆效果。具体而言，定位端13包括相连接的第一卡接端131和第二卡接端132，以及与第一卡接端131和第二卡接端132相垂直的第三卡接端133，定位槽23包括相连接的第一卡接面231和第二卡接面232，以及与第一卡接面231和第二卡接面232相垂直的第三卡接面233。当第一压头11相对第二压头21滑动时，第一卡接端131和第一卡接面231相抵接，第二卡接端132和第二卡接面232相抵接，实现对第一压头11和第二压头21的导向。当第一压头11和第二压头21处于压合状态时，第三卡接端133和第三卡接面233相抵接，实现第一压头11和第二压头21的相对位置的限定。

本实施例中，先通过热封装工艺并采用铝塑膜对电芯主体进行密封，再依次进行除气和裁边，随后通过压边夹具100对侧封边进行压边，再通过电芯组装系统中的折边夹具对侧封边进行折边，最终将折边后的电芯通过保护板安装到电池舱体内，从而完成对软包锂离子电芯的安装。在其他实施例中，还可以将电芯用铝塑膜包裹好后，先暂时不对电芯侧封边进行热封装，而是通过电芯组装系统中的温度控制单元控制第一压头11和第二压头21的温度，同时通过时间控制单元控制压边夹具100的压边时间，实现在压边过程中同时完成对电芯侧边的压边和热封装，而后续折边、安装操作不变，也能实现对电芯的制作和安装。

为了方便理解，本实施例提供的压边夹具100及电芯组装系统的工作原理如下：

(1)压边过程

将已通过铝塑膜封装且完成除气和裁边，但未进行压边和折边的电芯放置于压边夹具100的第二压头组件2的第二容纳槽22中，保证电芯主体完全容纳在第二容纳槽22内，且电芯的铝塑膜侧封边伸出至第二压头21的第二啮合齿211上，通过定位端13和定位槽23的导向，将第一压头组件1与第二压头组件2相互压合，实现第一啮合齿111与第二啮合齿211相啮合，从而实现压边夹具100对电芯的压边操作，使电芯形成规则的波浪形侧封边，同时由于电芯主体完全容纳在第一容纳槽12和第二容纳槽22构成的空间中，能避免电芯主体受到挤压而破损。

(2)折边和安装过程

通过本实施例提供的电芯组装系统中的折边夹具对电芯的波浪形侧封边进行弯折，使该侧封边靠近电芯主体，完成对电芯侧封边的折边操作；然后通过将单个电芯设置在保护板上，或将多个电芯串联或并联设置在保护板上，并将电芯整体安装到电池舱体内，完成对电芯的安装。

实施例二

图4是本实施例提供的压边夹具100的结构示意图，图5是本实施例提供的第一压头组件1的俯视图，图6是本实施例提供的第二压头组件2的俯视图。如图4、图5和图6所示，本实施例提供的压边夹具100与实施例一提供的结构基本相同，其不同之处在于：本实施例提供的压边夹具100用于对弧形电芯进行压边，第一压头11和第二压头21的数量均为两个，且第一压头11和第二压头21分别为垂直于第一板和第二板的板状结构，第一压头11的端面和第二压头21的端面均呈弧形，电芯能够容纳在两个第一压头11之间和相对应的两个第二压头21之间构成的空间中，并通过两个第一压头11和相对应的两个第二压头21的压合，形成呈桥形且开口背离电芯主体的电芯侧封边；为保证压边过程受力均匀，压边夹具100呈对角设置有四个定位端13和四个定位槽23。

具体而言，第一压头组件1包括沿水平方向设置的第一子压头和第二子压头，第二压头组件2包括沿水平方向设置的第三子压头和第四子压头，第一子压头与第三子压头相对设置，且两者的端面形状相匹配，第二子压头与第四子压头相对设置，且两者的端面形状相匹配。当第一压头组件1与第二压头组件2相互压合时，第一子压头、第三子压头的啮合齿分别与第二子压头、第四子压头的啮合齿相啮合。

第一子压头和第二子压头共同围成第一容纳槽12，第三子压头和第四子压头共同围成第二容纳槽22，第一容纳槽12和第二容纳槽22共同构成容纳电芯主体的空间。

第一子压头和第二子压头沿水平方向的两个开口为第一极耳避空区113，第三子压头和第四子压头沿水平方向的两个开口为第二极耳避空区213，第一极耳避空区113和第二极耳避空区213用于容纳电芯的正、负极极耳，避免其受压出现损伤。

第一子压头和第二子压头均为垂直于第一板的板状结构，且第一子压头的端面和第二子压头的端面均呈凹状弧形，第三子压头和第四子压头均为垂直于第二板的板状结构，且第三子压头的端面和第四子压头的端面均呈凸状弧形，通过第一压头组件1和第二压头组件2相互压合，能形成呈桥形且开口背离电芯主体的电芯侧封边。在其他实施例中，还可以将第一子压头的端面和第二子压头的端面设置为凸状弧形，第三子压头的端面和第四子压头的端面设置为凹状弧形，还可以分别将相互压合的第一子压头和第三子压头，以及第二子压头和第四子压头中一个设置为端面呈凸状弧形，另一个端面呈凹状弧形。

实施例三

图7是本实施例提供的压边夹具100的结构示意图，图8是本实施例提供的第一压头组件1的俯视图，图9是本实施例提供的第二压头组件2的俯视图。如图7、图8和图9所示，本实施例提供的压边夹具100与实施例一和实施例二提供的结构基本相同，其不同之处在于：本实施例提供的压边夹具100用于对不规则异形电芯进行压边，第一压头组件1上设置的第一子压头和第二子压头，以及第二压头组件2上设置的第三子压头和第四子压头均为水平面内横截面呈弧线形的柱体，通过第一压头组件1和第二压头组件2相互压合，能形成水平面内呈弧线形的电芯侧封边。

在其他实施例中，还可以根据电芯外形结构的需求，将第一压头11和第二压头21设置为水平面内横截面呈三角形框的柱体，形成水平面内呈三角形框状的电芯侧封边，以生产三角形电芯，还可以将第一压头11和第二压头21设置为水平面内横截面呈四边形等边数更多的多边形框的柱体。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

设计图

一种压边夹具及电芯组装系统论文和设计

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