CN110620193A - 一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法，包括步骤：第一步、对于需要进行顶部壳口包边加工的圆型锂电池壳体，采用第一次成型治具，在外部压力机构的驱动下，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行垂直向下施压，获得顶部壳口完成第一次成型后的圆型锂电池壳体；第二步、对于顶部壳口完成第一次成型后的圆型锂电池壳体，继续采用第二次成型治具，在外部压力机构驱动下，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行垂直向下施压，获得顶部壳口完成第二次成型后的圆型锂电池壳体，该圆型锂电池壳体的顶部壳口具有平整区。本发明能够对圆型锂电池壳体顶部壳口进行两次成型处理，使得壳体顶部壳口的包边的具有顶部平整区，能够满足铝丝超声波焊接工艺要求。
Description
技术领域
本发明涉及电池制造技术领域，特别是涉及一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法。
背景技术
目前，锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的性能要求越来越高。
对于圆型锂离子电池，当前圆型锂离子电池的成型工艺是通过压力机构对钢壳和电池盖压缩来实现的，首先，压力机构向电池成型治具施加压力，使电池钢壳塑性变形，使得钢壳壳口向中心弯曲一定角度，从而达到成型的目的。然后，在下一工序，继续对封口后的电池进行整形，也就是通过冲压电池包边的方法，使总高达到高度一致的目的。
因此，以上这种现有的一次成型方式，电池壳体顶部壳口的包边为圆弧过渡，在后续整形时包边的受力为线性，极易变形，使得电池的脖高发生变化，不定期的出现漏液问题。
同时，鉴于当前电池组装(PACK)的工艺多种多样，电池的焊接方式包括：电池半套模组直接接触直接导电式、正负极电阻焊接连接式，以及现在的无热缩套铝丝超声波焊接，这些工艺越来越先进，同时也对电池正极的成型边缘有了更高的要求。
此外，圆型锂离子电池随着容量的提升，单只电池需要减重，已提高电池质能比。
需要说明的是，圆型锂离子电池的铝丝超声波焊接方式，是通过将一段铝丝的两端，分别超声波焊接在相邻的两个圆型锂离子电池壳体顶部壳口的包边上。因此，对于现有的圆型锂离子电池，其电池壳体顶部壳口的包边为圆弧过渡，包边的顶部不够平整，无法适应圆型锂离子电池的铝丝超声波焊接方式的工艺要求。参见图1所示，图1为现有的用于对电池壳体壳口部分进行压力传导的电池成型治具的结构示意图。图1中，电池成型治具包括模具主体1，模具主体1的底部内侧具有壳口包边施压凹槽2，壳口包边施压凹槽2的四周边缘为圆弧过渡，由于通过该治具，最终获得的电池顶部壳口的包边顶部不够平整，无法适应圆型锂离子电池的铝丝超声波焊接方式的工艺要求。
因此，适应新的电池组装(PACK)工艺，使得电池壳体顶部壳口的包边满足铝丝超声波焊接方式的工艺要求，将电池制造成型工艺提升成为当务之急。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法。
为此，本发明提供了一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法，包括以下步骤：
第一步、对需要包边的电池壳体进行第一次预成型：对于需要进行顶部壳口包边加工的圆型锂电池壳体，采用第一次成型治具，在外部压力机构的驱动下，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行垂直向下施压，获得顶部壳口完成第一次成型后的圆型锂电池壳体；
第二步、对第一次预成型电池壳体进行二次成型：对于顶部壳口完成第一次成型后的圆型锂电池壳体，继续采用第二次成型治具，在外部压力机构的驱动下，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行垂直向下施压，最终获得顶部壳口完成第二次成型后的圆型锂电池壳体，该圆型锂电池壳体的顶部壳口具有平整区。
其中，在第一步中，第一次成型治具包括第一次成型治具主体，第一次成型治具主体的底部内侧具有第一次成型壳口包边施压凹槽；
第一次成型壳口包边施压凹槽的剖面形状为梯形。
其中，在第一步中，第一次成型壳口包边施压凹槽的四周侧壁为直线型斜面。
其中，在第二步中，第二次成型治具包括第二次成型治具主体，第二次成型治具主体的底部内侧具有第二次成型壳口包边施压凹槽；
第二次成型壳口包边施压凹槽包括平面部和弧形弹起部；
平面部为水平的表面；
弧形弹起部与平面部的四周相接。
其中，弧形弹起部的高度，从里到外，先增大后降低。
其中，弧形弹起部的最高点，高于与平面部的高度。
其中，弧形弹起部的最高点和平面部最外侧之间的直线连线、与水平面的夹角为5°。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法，其能够结合新设计的第一次成型治具和第二次成型治具，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行两次成型处理，使得圆型锂电池壳体顶部壳口的包边的具有顶部平整区，能够满足圆型锂离子电池的铝丝超声波焊接方式的工艺要求，具有重大的实践意义。
此外，对于本发明，采用二次成型的工艺，既可解决现有一次成型工艺所造成的漏液问题，又可满足圆型锂离子电池的铝丝超声波焊接工艺的要求，同时铝丝焊接可以起到保险丝的作用，间接提高了电池成组后的安全性。
附图说明
图1为现有的用于对电池壳体壳口部分进行压力传导的电池成型治具的轴向剖面结构示意图；
图2为现有的用于对电池壳体壳口部分进行压力传导的电池成型治具的仰视图；
图3为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法的流程图；
图4为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，所使用的第一次成型治具的轴向剖面结构示意图；
图5为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，所使用的第一次成型治具的仰视图；
图6为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，所使用的第二次成型治具的正视图；
图7为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，所使用的第二次成型治具的轴向剖面结构示意图；
图8为图7所示I部分的放大示意图；
图9为图7所示I部分的局部放大示意图；
图10为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，需要施压成型的圆型锂电池壳体顶部，在原始、未进行顶部壳口处理时(即包边前)的剖面结构示意图；
图11为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，所使用的第一次成型治具，与需要施压成型的圆型锂电池壳体顶部壳口，正在进行第一次成型施压操作时的连接状态剖面结构示意图；
图12为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，所使用的第一次成型治具，对需要施压成型的圆型锂电池壳体顶部壳口，完成第一次成型施压操作后，获得的已第一次成型的圆型锂电池壳体顶部壳口的结构示意图；
图13为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，所使用的第二次成型治具，与完成第一次成型施压操作后的圆型锂电池壳体顶部壳口，正在进行第二次成型施压操作时的连接状态剖面结构示意图；
图14为本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法中，所使用的第二次成型治具，对圆型锂电池壳体顶部壳口，完成第二次成型施压操作后，最终获得的圆型锂电池壳体顶部壳口的结构示意图；
图中，1为模具主体，2为壳口包边施压凹槽；
11为第一次成型治具主体，12为第一次成型壳口包边施压凹槽，13 为第一活塞连接孔；
21为第二次成型治具主体，22为第二次成型壳口包边施压凹槽，23 为第二活塞连接孔；
221为平面部，222为弧形弹起部；
30为圆型锂电池壳体，31为壳口包边，32为平整区。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图3至图14，本发明提供了一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法，包括以下步骤：
第一步、对需要包边的电池壳体进行第一次预成型：对于需要进行顶部壳口包边加工的圆型锂电池壳体，采用第一次成型治具，在外部压力机构的驱动下，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行垂直向下施压，获得顶部壳口完成第一次成型后的圆型锂电池壳体；
在第一步中，具体实现上，参见图4、图5所示，第一次成型治具包括第一次成型治具主体11，第一次成型治具主体11的底部内侧具有第一次成型壳口包边施压凹槽12(中间具有垂直分布的通孔)；
第一次成型壳口包边施压凹槽12的剖面形状为梯形。
具体实现上，第一次成型壳口包边施压凹槽12的四周侧壁为直线型斜面。
具体实现上，外部压力机构为气缸；
第一次成型治具主体11的顶部具有第一活塞连接孔13；
第一活塞连接孔13，与气缸的动力输出杆相连接。
第二步、对第一次预成型电池壳体进行二次成型：对于顶部壳口完成第一次成型后的圆型锂电池壳体，继续采用第二次成型治具，在外部压力机构的驱动下，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行垂直向下施压，最终获得顶部壳口完成第二次成型后的圆型锂电池壳体，该圆型锂电池壳体的顶部壳口具有平整区。如图14所示，经过应用本发明提供的方法，最终制备获得的圆型锂电池壳体30顶部的壳口包边31，具有较宽的平整区32(可以达到1.5±0.2mm)。
在第二步中，具体实现上，参见图6、图7、图8所示，第二次成型治具包括第二次成型治具主体21，第二次成型治具主体21的底部内侧具有第二次成型壳口包边施压凹槽22(中间具有垂直分布的通孔)；
第二次成型壳口包边施压凹槽22包括平面部221和弧形弹起部222；
平面部221为水平的表面；
弧形弹起部222与平面部221的四周相接。
具体实现上，弧形弹起部222的高度，从里到外(即从靠近第二次成型治具主体轴线的方向)，先增大后降低。
具体实现上，弧形弹起部222的最高点，高于与平面部221；
并且，弧形弹起部222的最高点和平面部221最外侧之间的直线连线、与水平面的夹角A为3～16°，优选为5°。
具体实现上，外部压力机构为气缸；
第二次成型治具主体21的顶部具有第二活塞连接孔23；
第二活塞连接孔23，与气缸的动力输出杆相连接。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面对本发明做进一步描述。
本发明的目的是通过新设计成型治具改善成型工艺，从而适应新型 PACK需求。
首先，按照圆型锂离子电池壳体顶部的铝丝超声波焊接需求，如图14 所示尺寸进行计算滚槽的脖高需求，根据确定的脖高，再计算成型一次弯折角度。
随后，根据客户要求，初步设计出成型治具的形状、角度。
对于本发明，经过计算，二次成型后包边反弹量的确认最终角度为 3～16度。设计改造后的成型治具分为2次成型，治具加工更容易而且满足新PACK工艺，而且对电池壳的变形外观改善也起到了作用，同时也满足电池减重需求，降低电池盖成本，对于节约成本也是很有效的。
需要说明的是，本发明所要解决的技术问题是，现有圆型锂离子电池正极成型工艺不能满足当前行业对电池减重及需适应新型PACK焊接工艺 (具体为铝丝焊接)的要求。因此，专门设计了新的电池成型治具，将电池进行二次成型，在成型后，能够实现包边的平整区宽度大于1mm，从而满足了圆型锂离子电池的铝丝超声波焊接的需求。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
1、二次成型可以解决原来一次成型易漏液的问题。
2、由于两次成型改善，对封口机的效率不产生影响。
3、新型成型工艺包边为平整的，成型尺寸更稳定。
4、由于成型的圆型锂电池壳体顶部壳口包边的顶部为平整区，不仅有效适应新PACK工艺铝丝焊要求，还能降低治具加工难度，间接降低制造成本。
因此，与现有技术相比较，本发明提供的一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法，其能够结合新设计的第一次成型治具和第二次成型治具，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行两次成型处理，使得圆型锂电池壳体顶部壳口的包边的具有顶部平整区，能够满足圆型锂离子电池的铝丝超声波焊接方式的工艺要求，具有重大的实践意义。
此外，对于本发明，采用二次成型的工艺，既可解决现有一次成型工艺所造成的漏液问题，又可满足圆型锂离子电池的铝丝超声波焊接工艺的要求，同时铝丝焊接可以起到保险丝的作用，间接提高了电池成组后的安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种圆型锂电池正极端面成型的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、对需要包边的电池壳体进行第一次预成型：对于需要进行顶部壳口包边加工的圆型锂电池壳体，采用第一次成型治具，在外部压力机构的驱动下，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行垂直向下施压，获得顶部壳口完成第一次成型后的圆型锂电池壳体；
第二步、对第一次预成型电池壳体进行二次成型：对于顶部壳口完成第一次成型后的圆型锂电池壳体，继续采用第二次成型治具，在外部压力机构的驱动下，对圆型锂电池壳体顶部壳口进行垂直向下施压，最终获得顶部壳口完成第二次成型后的圆型锂电池壳体，该圆型锂电池壳体的顶部壳口具有平整区。
2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在第一步中，第一次成型治具包括第一次成型治具主体(11)，第一次成型治具主体(11)的底部内侧具有第一次成型壳口包边施压凹槽(12)；
第一次成型壳口包边施压凹槽(12)的剖面形状为梯形。
3.如权利要求2所述的加工方法，其特征在于，在第一步中，第一次成型壳口包边施压凹槽(12)的四周侧壁为直线型斜面。
4.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在第二步中，第二次成型治具包括第二次成型治具主体(21)，第二次成型治具主体(21)的底部内侧具有第二次成型壳口包边施压凹槽(22)；
第二次成型壳口包边施压凹槽(22)包括平面部(221)和弧形弹起部(222)；
平面部(221)为水平的表面；
弧形弹起部(222)与平面部(221)的四周相接。
5.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于，弧形弹起部(222)的高度，从里到外，先增大后降低。
6.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于，弧形弹起部(222)的最高点，高于与平面部(221)的高度。
7.如权利要求4所述的加工方法，其特征在于，弧形弹起部(222)的最高点和平面部(221)最外侧之间的直线连线、与水平面的夹角为5°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191227 |