电芯及电芯焊接装置的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池制造技术领域，特别涉及一种电芯。同时，本实用新型还涉及一种电芯焊接装置。


背景技术：

2.一个刀片电池包含铝壳和正负极顶盖，锂电池在加工组装过程中需要对铝壳和顶盖进行点焊及周边焊。现有技术中在对电芯进行焊接的过程中，大多数为从侧面压装点焊及周边焊，也即在将顶盖与铝壳压紧后，焊接区域形成在顶盖与铝壳侧面接触的位置处。此时，要求的压装精度较高，压装治具也较为复杂，成本较高。
3.此外，在焊接的过程中，每焊接好一面后，需要将电芯旋转90
°
，才能进行电芯下一面的焊接，不利于焊接效率的提升。并且，该过程中受限于电芯与焊接机构之间的相对布置形式，导致焊接装置整体的尺寸较大，占据了较多的场地空间。
4.另外，现有技术中虽也存在顶面焊接的形式，即将顶盖与铝壳压紧后，焊接区域形成在电芯的顶面上。然而，顶面焊接时需要的压装力较大，长时间使用后，容易对压装治具的精度产生不良影响。且压装后的铝壳与顶盖之间可能会存在缝隙，也会对焊接质量造成不良影响。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电芯，以利于提升电芯顶盖焊接的效率的同时，便于保证焊接的质量。
6.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
7.一种电芯，包括外壳以及设于所述外壳内的极组，所述外壳包括壳主体，以及设于所述极组顶部的顶盖，所述顶盖包括基部，以及设于所述基部的顶部并向上伸出的极柱，所述极柱的周侧设有供外部夹具夹紧的卡槽；所述壳主体的顶部设有向内弯折的翻边，所述翻边叠置在所述基部上，所述翻边的边缘与所述基部之间形成有焊接区域。
8.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
9.本实用新型所述的电芯，通过将顶盖设置在极组的顶部，并在壳主体的顶部设有向内弯折的翻边，而使焊接区域形成在翻边的边缘与基部之间，则焊接区域处在电芯的顶部，在焊接过程中无需转动电芯，有利于焊接效率的提升。并且，翻边的存在导致对顶盖施加向上的拉力即可实现顶盖与壳主体的抵紧，所需的拉紧力较小，易于保证焊接质量的稳定可靠。
10.本实用新型的另一目的在于提出一种电芯焊接装置，对所述的电芯进行焊接，包括：
11.工作台；
12.焊接单元，设于所述工作台上；
13.夹紧单元，所述夹紧单元夹紧所述电芯，并使所述电芯保持竖直放置的状态，所述
夹紧单元滑动设于所述工作台上，并具有靠近所述工作台的边缘设置的第一工作位，以及靠近所述焊接单元设置的第二工作位，所述焊接单元对移动至所述第二工作位的所述电芯上的所述焊接区域进行焊接；
14.上拉单元，设于所述工作台上，所述上拉单元夹紧移动至所述第二工作位的所述电芯上的所述顶盖，并对所述顶盖施加向上的拉力，以使所述顶盖与所述翻边抵紧。
15.进一步的，所述夹紧单元包括滑动设于所述工作台上的安装板，以及设于所述安装板上，并分布在所述电芯的厚度方向的两侧的正面限位板，其一所述正面限位板可驱动的靠近所述电芯，而使所述电芯抵紧另一所述正面限位板。
16.进一步的，所述安装板上设有滑轨，其一所述正面限位板滑动设于所述滑轨上，所述安装板上设有位于滑动设置的所述正面限位板外侧的顶紧件，所述顶紧件可驱动的向所述正面限位板的方向移动，并带动所述正面限位板抵紧所述电芯。
17.进一步的，所述夹紧单元还包括设于所述安装板上的端面限位板，所述端面限位板上设有开口，所述电芯穿过所述安装板抵接在所述端面限位板的底部，所述焊接区域暴露在所述开口内。
18.进一步的，所述安装板包括设于所述工作台上的第一安装板，以及沿所述电芯的宽度方向滑动设于所述第一安装板上的第二安装板，所述正面限位板设于所述第二安装板上；
19.所述工作台上设有靠近所述电芯的宽度方向的两侧设置的侧面限位板，其一所述侧面限位板可驱动的顶推移动至所述第二工作位的所述电芯，以使所述电芯抵紧另一所述侧面限位板。
20.进一步的，所述上拉单元包括设于所述工作台上的第一驱动单元，以及设于所述第一驱动单元的动力输出端的夹爪组件，所述夹爪组件夹紧所述极柱，所述第一驱动单元驱动所述夹爪组件向上移动，带动所述基部抵紧所述翻边。
21.进一步的，所述夹爪组件包括设于所述第一驱动单元的动力输出端的第二驱动单元，以及设于第二驱动单元的动力输出端，并沿所述极柱的长度方向间隔布置的两个夹爪；
22.所述第二驱动单元驱动两个所述夹爪分别抵紧所述极柱的长度方向的两端。
23.进一步的，所述夹爪具有抵紧所述极柱端部的抵紧部，以及伸入至所述卡槽内的伸入。
24.进一步的，所述焊接单元包括设于所述工作台上的三轴线性模组，以及设于所述三轴线性模组的动力输出端的激光发生器，所述三轴线性模组驱动所述激光发生器沿预设轨迹行进，以焊接所述焊接区域。
25.本实用新型所述的电芯焊接装置，通过使电芯保持竖直放置的状态下，对电芯进行焊接，便于减小整个焊接装置的占地面积，且通过使夹紧单元具有靠近工作台边缘的第一工作位，以及靠近焊接单元的第二工作，便于在工作台的边缘安装好电芯后进行焊接操作，也方便焊接好后将电芯取下。通过设置有上拉单元，便于使顶盖向上抵紧壳主体的翻边，有利于保证焊接质量。
26.此外，通过设置端面限位板，便于实现电芯在高度方向上的定位，便于在后续的焊接过程中，保证焊接的质量。并且，通过在端面限位板上设有开口，电芯顶部的边缘位置能够抵接在端面限位板的底部，而使焊接区域暴露在开口内，方便焊接。
27.另外，夹爪具有抵紧极柱端部的抵紧部，以及伸入至卡槽内的伸入部，便于实现对顶盖的稳定夹持。
附图说明
28.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
29.图1为本实用新型实施例所述的电芯的零件爆炸图；
30.图2为本实用新型实施例所述的电芯的结构示意图；
31.图3为本实用新型实施例所述的电芯焊接装置的整体结构示意图；
32.图4为本实用新型实施例所述的夹紧单元工作时的结构示意图；
33.图5为本实用新型实施例所述的电芯焊接装置的部分结构示意图；
34.图6为本实用新型实施例所述的上拉单元工作时的结构示意图；
35.图7为图6中a部分的发大图；
36.图8为本实用新型实施例所述的夹爪的结构示意图。
37.附图标记说明：
38.1、电芯；101、壳主体；1011、翻边；102、顶盖；1021、基部；1022、极柱；1023、卡槽；2、工作台；3、安装板；301、第一安装板；302、第二安装板；303、安装部；304、顶紧件；4、正面限位板；5、第一滑轨；
39.6、端面限位板；601、开口；7、第二滑轨；8、缓冲器；9、侧面限位板；10、第一安装座；11、第二安装座；12、侧面顶推气缸；13、第三滑轨；14、送料气缸；15、连接板；
40.16、第一驱动单元；17、第二驱动单元；18、夹爪；1801、连接部；1802、伸入部；1803、抵紧部；19、第一直线模组；20、第二直线模组；21、第三直线模组；22、激光发生器。
具体实施方式
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
45.实施例一
46.本实施例涉及一种电芯，整体构成上，如图1及图2中所示，该电芯1包括外壳以及设于外壳内的极组。其中，外壳包括壳主体101，以及设于极组顶部的顶盖102，顶盖102包括基部1021，以及设于基部1021的顶部并向上伸出的极柱1022，极柱1022的周侧设有供外部夹具夹紧的卡槽1023。壳主体101的顶部设有向内弯折的翻边1011，翻边1011叠置在基部1021上，翻边1011的边缘与基部1021之间形成有焊接区域。
47.本实施例的电芯，通过将顶盖102设置在极组的顶部，并在壳主体101的顶部设有向内弯折的翻边1011，而使焊接区域形成在翻边1011的边缘与基部1021之间，则焊接区域处在电芯1的顶部，在焊接过程中无需转动电芯1，有利于焊接效率的提升。并且，翻边1011的存在导致对顶盖102施加较小的向上的拉力即可实现顶盖102与壳主体101的抵紧，所需的拉紧力较小，便于实现顶盖102与壳体的紧密接触，易于保证焊接质量的稳定可靠。
48.实施例二
49.本实施例涉及一种电芯焊接装置，对实施例一的电芯1进行焊接，整体构成上，该电芯焊接装置包括工作台2、焊接单元、夹紧单元以及上拉单元。本实施例的电芯焊接装置，结构简单，占地面积较小，且能够对顶盖102施加向上的拉力，实现顶盖102与翻边1011的抵紧，易于保证焊接质量。
50.其中，焊接单元设于工作台2上。夹紧单元夹紧电芯1，并使电芯1保持竖直放置的状态，夹紧单元滑动设于工作台2上，并具有靠近工作台2的边缘设置的第一工作位，以及靠近焊接单元设置的第二工作位，焊接单元对移动至第二工作位的电芯1上的焊接区域进行焊接。上拉单元设于工作台2上，上拉单元夹紧移动至第二工作位的电芯1上的顶盖102，并对顶盖102施加向上的拉力，以使顶盖102与翻边1011抵紧。
51.基于上述的整体介绍，作为一种较优的实施方式，如图3至图8中所示，在本实施例中，夹紧单元包括滑动设于工作台2上的安装板3，以及设于安装板3上，并分布在电芯1的厚度方向的两侧的正面限位板4，其一正面限位板4可驱动的靠近电芯1，而使电芯1抵紧另一正面限位板4。
52.如此设置，便于实现对电芯1在竖直状态下的夹持，通过使电池保证在竖直状态下进行后续的焊接工作，便于使装个焊接装置占据更小的面积，以克服现有技术中的电芯1水平放置时，存在的焊接装置尺寸较大，占地面积大的问题，利于提升厂区内的空间利用率。
53.为便于实现正面限位板4在安装板3上的滑动，安装板3上设有滑轨，其一正面限位板4滑动设于滑轨上，安装板3上设有位于滑动设置的正面限位板4外侧的顶紧件304，顶紧件304可驱动的向正面限位板4的方向移动，并带动正面限位板4抵紧电芯1。
54.由于本焊接装置中多处设有滑轨，为便于区分，将该位置处的滑轨命名为第一滑轨5，如图3及图4中所示，远离焊接单元一侧的正面限位板4滑动设置在第一滑轨5上。安装板3上设有位于滑动设置的正面限位板4外侧的安装部303，顶紧件304为穿设在安装部303上的顶紧螺丝，通过旋转顶紧螺丝，可使其靠近或远离正面限位板4。
55.此外，作为优选的，如图4中所示，夹紧单元还包括设于安装板3上的端面限位板6，端面限位板6上设有开口601，电芯1穿过安装板3抵接在端面限位板6的底部，焊接区域暴露在开口601内。通过设置端面限位板6，便于实现电芯1在高度方向上的定位，有利于在后续的焊接过程中，保证焊接的质量。并且，通过在端面限位板6上设有开口601，电芯1顶部的边缘位置能够抵接在端面限位板6的底部，而使焊接区域暴露在开口601内，方便焊接。
56.作为进一步优选的，在本实施例中，安装板3包括设于工作台2上的第一安装板301，以及沿电芯1的宽度方向滑动设于第一安装板301上的第二安装板302，正面限位板4设于第二安装板302上。工作台2上设有靠近电芯1的宽度方向的两侧设置的侧面限位板9，其一侧面限位板9可驱动的顶推移动至第二工作位的电芯1，以使电芯1抵紧另一侧面限位板9。
57.设置的侧面限位板9，能够在电芯1移动至第二工作位后，实现对电芯1在沿其自身宽度方向上的定位，利于保证后续的焊接质量。具体实施时，仍如图4中所示，第一安装板301为设置在第二安装板302沿电芯1宽度方向两端的两个，两个第二安装板302设置在工作台2上，两侧的第二安装板302上均设有第二滑轨7，第一安装板301设置在第二滑轨7上。并且，在第一安装板301上设置有在第二安装板302滑动方向的两侧的缓冲器8，以对第二安装板302于第一安装板301上的滑动进行缓冲，从而对第二安装板302起到保护作用。
58.此外，侧面限位板9设置在工作台2上，并靠近第二工作位设置，一侧的侧面限位板9通过第一安装座10固定设置在工作台2，另一侧的侧面限位板9安装在侧面顶推气缸12的动力输出端上，侧面顶推气缸12安装在设置在工作台2上的第二安装座11上，侧面顶推气缸12顶推与其连接的侧面限位板9靠近电芯1，并带动电芯1向另一侧面限位板9的方向移动。
59.另外，为便于实现第二安装板302于工作台2上的滑动，工作台2上设有第三滑轨13，如图3中所示，第三滑轨13由工作台2的边缘延伸至靠近焊接单元的位置处，第二安装板302设于第三滑轨13上。并且在工作台2上还设有送料气缸14，第二安装板302通过连接板15与送料气缸14的动力输出端连接，从而通过送料气缸14的推动，在靠近工作边缘的第一工作位装好电芯1后，夹紧单元能够移动至第二工作位。
60.上拉单元包括设于工作台2上的第一驱动单元16，以及设于第一驱动单元16的动力输出端的夹爪组件，夹爪组件夹紧极柱1022，第一驱动单元16驱动夹爪组件向上移动，带动基部1021抵紧翻边1011。如图5及图6中所示，第一驱动单元16包括设置在工作台2上靠近第二工作位的位置的气缸，第一驱动单元16的气缸杆向上伸出，能够带动夹爪组件向下或向上移动。
61.此外，如图5中所示，夹爪组件包括设于第一驱动单元16的动力输出端的第二驱动单元17，以及设于第二驱动单元17的动力输出端，并沿极柱1022的长度方向间隔布置的两个夹爪18。第二驱动单元17驱动两个夹爪18分别抵紧极柱1022的长度方向的两端。具体实施时，第二驱动单元17为设置在第一驱动单元16的动力输出端的手指气缸，两个夹爪18连接在手指气缸的动力输出端，通过第二驱动单元17的驱动，两个夹爪18靠近或远离，以夹紧或松开顶盖102。
62.作为进一步优选的，夹爪18具有抵紧极柱1022端部的抵紧部1803，以及伸入至卡槽1023内的伸入部1802。如此设置，便于实现对顶盖102的稳定夹持，结合图7及图8中所示，夹爪18具有与第二驱动单元17连接的连接部1801，以及设置在连接部1801的末端且间隔布置的两个伸入部1802，抵紧部1803设置在两个伸入部1802之间，在夹爪18夹紧顶盖102时，两侧的伸入部1802伸入极柱1022上的卡槽1023内，抵紧部1803则抵接在极柱1022的端部。
63.如图3中所示，焊接单元包括设于工作台2上的三轴线性模组，以及设于三轴线性模组的动力输出端的激光发生器22，三轴线性模组驱动激光发生器22沿预设轨迹行进，以对焊接区域进行焊接。具体实施时，三轴线性模组包括设于工作台2上的沿电芯1宽度方向
延伸的第一直线模组19，设置在第一直线模组19上，沿电芯1厚度方向延伸的第二直线模组20，以及设置在第二直线模组20上，并沿电芯1的长度方向延伸的第三直线模组21。激光发生器22设置在第三直线模组21的动力输出端。
64.在焊接时，调整好激光发生器22的焦距后，即可启动激光发生器22，使激光发生器22在三轴直线模组的带动下，完成顶盖102与壳主体101之间的焊接。需要说明的是，在焊接时，被夹爪18挡住的部分，可在夹爪18打开后进行焊接。
65.本实施例的电芯焊接装置，通过使电芯1保持竖直放置的状态下，对电芯1进行焊接，便于减小整个焊接装置的占地面积，且通过使夹紧单元具有靠近工作台2边缘的第一工作位，以及靠近焊接单元的第二工作，便于在工作台2的边缘安装好电芯1后进行焊接操作，也方便焊接好后将电芯1取下，此外，通过设置有上拉单元，便于使顶盖102向上抵紧壳主体101的翻边1011，有利于保证焊接质量。
66.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电芯，包括外壳以及设于所述外壳内的极组，其特征在于：所述外壳包括壳主体，以及设于所述极组顶部的顶盖，所述顶盖包括基部，以及设于所述基部的顶部并向上伸出的极柱，所述极柱的周侧设有供外部夹具夹紧的卡槽；所述壳主体的顶部设有向内弯折的翻边，所述翻边叠置在所述基部上，所述翻边的边缘与所述基部之间形成有焊接区域。2.一种电芯焊接装置，对权利要求1所述的电芯进行焊接，其特征在于，包括：工作台；焊接单元，设于所述工作台上；夹紧单元，所述夹紧单元夹紧所述电芯，并使所述电芯保持竖直放置的状态，所述夹紧单元滑动设于所述工作台上，并具有靠近所述工作台的边缘设置的第一工作位，以及靠近所述焊接单元设置的第二工作位，所述焊接单元对移动至所述第二工作位的所述电芯上的所述焊接区域进行焊接；上拉单元，设于所述工作台上，所述上拉单元夹紧移动至所述第二工作位的所述电芯上的所述顶盖，并对所述顶盖施加向上的拉力，以使所述顶盖与所述翻边抵紧。3.根据权利要求2所述的电芯焊接装置，其特征在于：所述夹紧单元包括滑动设于所述工作台上的安装板，以及设于所述安装板上，并分布在所述电芯的厚度方向的两侧的正面限位板，其一所述正面限位板可驱动的靠近所述电芯，而使所述电芯抵紧另一所述正面限位板。4.根据权利要求3所述的电芯焊接装置，其特征在于：所述安装板上设有滑轨，其一所述正面限位板滑动设于所述滑轨上，所述安装板上设有位于滑动设置的所述正面限位板外侧的顶紧件，所述顶紧件(304)可驱动的向所述正面限位板的方向移动，并带动所述正面限位板抵紧所述电芯。5.根据权利要求3所述的电芯焊接装置，其特征在于：所述夹紧单元还包括设于所述安装板上的端面限位板，所述端面限位板上设有开口，所述电芯穿过所述安装板抵接在所述端面限位板的底部，所述焊接区域暴露在所述开口内。6.根据权利要求3所述的电芯焊接装置，其特征在于：所述安装板包括设于所述工作台上的第一安装板，以及沿所述电芯的宽度方向滑动设于所述第一安装板上的第二安装板，所述正面限位板设于所述第二安装板上；所述工作台上设有靠近所述电芯的宽度方向的两侧设置的侧面限位板，其一所述侧面限位板可驱动的顶推移动至所述第二工作位的所述电芯，以使所述电芯抵紧另一所述侧面限位板。7.根据权利要求2-6中任一项所述的电芯焊接装置，其特征在于：所述上拉单元包括设于所述工作台上的第一驱动单元，以及设于所述第一驱动单元的动力输出端的夹爪组件，所述夹爪组件夹紧所述极柱，所述第一驱动单元驱动所述夹爪组件向上移动，带动所述基部抵紧所述翻边。8.根据权利要求7所述的电芯焊接装置，其特征在于：所述夹爪组件包括设于所述第一驱动单元的动力输出端的第二驱动单元，以及设于第二驱动单元的动力输出端，并沿所述极柱的长度方向间隔布置的两个夹爪；
所述第二驱动单元驱动两个所述夹爪分别抵紧所述极柱的长度方向的两端。9.根据权利要求8所述的电芯焊接装置，其特征在于：所述夹爪具有抵紧所述极柱端部的抵紧部，以及伸入至所述卡槽内的伸入部。10.根据权利要求2所述的电芯焊接装置，其特征在于：所述焊接单元包括设于所述工作台上的三轴线性模组，以及设于所述三轴线性模组的动力输出端的激光发生器，所述三轴线性模组驱动所述激光发生器沿预设轨迹行进，以焊接所述焊接区域。

技术总结
本实用新型提供了一种电芯及电芯焊接装置，本实用新型的电芯，包括外壳以及设于外壳内的极组，外壳包括壳主体，以及设于极组顶部的顶盖，顶盖包括基部，以及设于基部的顶部并向上伸出的极柱，极柱的周侧设有供外部夹具夹紧的卡槽；壳主体的顶部设有向内弯折的翻边，翻边叠置在基部上，翻边的边缘与基部之间形成有焊接区域。本实用新型所述的电芯，通过将顶盖设置在极组的顶部，并在壳主体的顶部设有向内弯折的翻边，而使焊接区域形成在翻边的边缘与基部之间，则焊接区域处在电芯的顶部，在焊接过程中无需转动电芯，有利于焊接效率的提升，翻边的存在导致对顶盖施加向上的拉力即可实现顶盖与壳主体的抵紧，易于保证焊接质量的稳定可靠。稳定可靠。稳定可靠。


技术研发人员：刘世玉
受保护的技术使用者：蜂巢能源科技股份有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/9/13