电芯热压设备及电池制备系统

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种电芯热压设备及电池制备系统。

背景技术

电芯的制造工艺包括热压步骤，即利用外部的热源加热隔膜，使得隔膜与极片在压力作用下固结。相关技术中存在利用电磁感应原理加热电芯的方法，其通常是在对电芯进行压合的第一压合件和/或第二压合件上设置线圈，利用线圈产生的交变磁场加热电芯，然而相关技术中的电磁感应线圈对电芯的内部的加热效果有限，需要加热一定的时间以确保电芯的内部的加热效果，尤其是电芯的厚度较厚或者第一压合件和/或第二压合件的厚度较厚时，需要进一步延长加热时间，影响热压的效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电芯热压设备，能够提高对电芯的内部的加热效果。

本发明还提出一种具有上述电芯热压设备的电池制备系统。

根据本发明实施例的电芯热压设备，包括：

压合装置，包括第一压合件与第二压合件，所述第二压合件与所述第一压合件相对设置，所述第一压合件与所述第二压合件能够相对靠近或者远离；

加热装置，包括两个线圈组件，所述线圈组件包括导磁件和多个线圈，所述导磁件具有两个连接端，两个所述连接端上分别绕设有所述线圈；其中，两所述线圈组件中的一个连接于所述第一压合件，另一个连接于所述第二压合件，两所述线圈组件间隔设置，两所述线圈组件之间形成加热空间，两所述线圈组件的所述导磁件的所述连接端相互对应，并能够形成导磁通路。

根据本发明实施例的电芯热压设备，至少具有如下有益效果：导磁通路能够使得磁场在穿透第一压合件、第二压合件以及电芯的外部后，依然能够穿透至电芯的内部，进而提高对电芯的内部的加热效果，从而缩短加热时间，提高热压效率。并且在对厚度较大的电芯进行加工的实施例中，能够确保对厚度较大的电芯的加热效果，提高电芯热压设备的适用性。

根据本发明的一些实施例，所述第一压合件设置有第一安装槽，所述第二压合件设置有第二安装槽，所述第一安装槽与所述第二安装槽相对设置，所述加热装置的一个所述线圈组件设置于所述第一安装槽内，另一个所述线圈组件设置于所述第二安装槽内。

根据本发明的一些实施例，所述第一压合件设置有第一散热孔，所述第一散热孔沿垂直于所述第一压合件朝向所述第二压合件的方向贯穿所述第一压合件；和/或，所述第二压合件设置有第二散热孔，所述第二散热孔沿垂直于所述第一压合件朝向所述第二压合件的方向贯穿所述第二压合件。

根据本发明的一些实施例，所述第一压合件设置有第一散热孔，所述第一散热孔包括第一进风孔和第一出风孔，所述第一进风孔和所述第一出风孔分别设置于所述第一压合件垂直于所述第一压合件朝向所述第二压合件的方向的侧面，所述第一进风孔和所述第一出风孔分别连通所述第一安装槽；

和/或，所述第二压合件设置有第二散热孔，所述第二散热孔包括第二进风孔和第二出风孔，所述第二进风孔和所述第二出风孔分别设置于所述第二压合件垂直于所述第一压合件朝向所述第二压合件的方向的侧面，所述第二进风孔和所述第二出风孔分别连通所述第二安装槽。

根据本发明的一些实施例，还包括第一散热件，所述第一散热件包括第一连接部和第一导热部，所述第一连接部固定于所述第一压合件，所述第一压合件设置有第一孔，所述第一孔连通于所述第一安装槽，所述第一导热部插设于所述第一孔且与所述导磁件导热连接；

和/或，还包括第二散热件，所述第二散热件包括第二连接部和第二导热部，所述第二连接部固定于所述第二压合件，所述第二压合件设置有第二孔，所述第二孔连通于所述第二安装槽，所述第二导热部插设于所述第二孔且与所述导磁件导热连接。

根据本发明的一些实施例，所述电芯热压设备还包括第一散热件，所述第一散热件包括第一连接部、第一导热部和第一散热部，所述第一连接部固定于所述第一压合件，所述第一压合件设置有第一孔，所述第一孔连通于所述第一安装槽，所述第一导热部插设于所述第一孔且与所述导磁件导热连接，所述第一散热部包括多个第一凸台，所述第一凸台的一端与所述第一连接部背离所述第一压合件的一端连接，所述第一凸台的另一端沿背离所述第一压合件的方向延伸，各所述第一凸台间隔设置；

和/或，还包括第二散热件，所述第二散热件包括第二连接部、第二导热部和第二散热部，所述第二连接部固定于所述第二压合件，所述第二压合件设置有第二孔，所述第二孔连通于所述第二安装槽，所述第二导热部插设于所述第二孔且与所述导磁件导热连接，所述第二散热部包括多个第二凸台，所述第二凸台的一端与所述第二连接部背离所述第二压合件的一端连接，所述第二凸台的另一端沿背离所述第二压合件的方向延伸，各所述第二凸台间隔设置。

根据本发明的一些实施例，所述第一压合件包括第一压座和第一压板，所述第一压板连接于所述第一压座朝向所述第二压合件的一侧，所述第一压座的结构强度大于所述第一压板的结构强度，所述第一安装槽包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽均设置于所述第一压板，连接于所述第一压合件的所述线圈组件的所述导磁件的两个所述连接端分别插设于所述第一凹槽和所述第二凹槽；

和/或，所述第二压合件包括第二压座和第二压板，所述第二压板连接于所述第二压座朝向所述第一压合件的一侧，所述第二压座的结构强度大于所述第二压板的结构强度，所述第二安装槽包括第三凹槽和第四凹槽，所述第三凹槽和所述第四凹槽均设置于所述第二压板，连接于所述第二压合件的所述线圈组件的所述导磁件的两个所述连接端分别插设于所述第三凹槽和所述第四凹槽。

根据本发明的一些实施例，所述第一压合件包括第一压座和第一压板，所述第一压座的结构强度大于所述第一压板的结构强度，所述第一压板的材料为非金属材料；

和/或，所述第二压合件包括第二压座和第二压板，所述第二压座的结构强度大于所述第二压板的结构强度，所述第二压板的材料为非金属材料。

根据本发明的一些实施例，所述电芯热压谁被包括多个加热装置，所述压合装置具有设定的长度，各所述加热装置沿所述压合装置的长度方向均匀排列。

根据本发明实施例的电池制备系统，包括：

本发明实施例的电芯热压设备；

输送装置，用于将电芯转移至电芯热压设备处，和/或，用于将热压完成的电芯转移至下一工站

根据本发明实施例的电池制备系统，至少具有如下有益效果：通过应用本发明实施例的电芯热压设备，能够提高对电芯的热压效率，进而使得电池制备系统的生产节拍更加紧凑，提高电池的制备效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的电芯热压设备的示意图；

图2为图1中的电芯热压设备的俯视图；

图3为图2中沿H-H的剖视图；

图4为图1中的电芯热压设备的侧视图；

图5为本发明另一实施例的电芯热压设备的示意图；

图6为本发明又一实施例的电芯热压设备的示意图；

图7为加热装置的磁感线的简易示意图；

图8为本发明另一实施例的电芯热压设备的加热装置的排布示意图；

图9为本发明另一实施例的电芯热压设备的示意图。

附图标记：

电芯热压设备100；

压合装置200、第一压合件210、第一压座211、第一压板212、第一安装槽213、第一凹槽214、第二凹槽215、第一散热孔216、第一进风孔217、第一出风孔218、第一孔219、第二压合件220、第二压座221、第二压板222、第二安装槽223、第三凹槽224、第四凹槽225、第二散热孔226、第二进风孔227、第二出风孔228、第二孔229、第一散热件230、第一连接部231、第一导热部232、第一散热部233、第一凸台234、第二散热件240、第二连接部241、第二导热部242、第二散热部243、第二凸台244、驱动器250；

加热装置300、线圈组件310、导磁件320、连接端321、线圈330、加热空间340、磁感线350、电芯360。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面参照说明书附图描述本发明实施例的电芯热压设备及电池制备系统。

需要说明的是，图4至图6中，通过虚线表达被遮挡的第一散热孔216、第二散热孔226、第一孔219和第二孔229。

参照图1至图3和图9，根据本发明实施例的电芯热压设备100，包括压合装置200及加热装置300。压合装置200包括第一压合件210与第二压合件220，第二压合件220与第一压合件210相对设置，第一压合件210与第二压合件220能够相对靠近或者远离，以对电芯360进行压合。加热装置300包括两个线圈组件310，线圈组件310包括导磁件320和多个线圈330，导磁件320具有两个连接端321，两个连接端321上分别绕设有线圈330。其中，两线圈组件310中的一个连接于第一压合件210，另一个连接于第二压合件220，两线圈组件310间隔设置，两线圈组件310之间形成加热空间340，当电芯360停留或者经过加热空间340时对电芯360进行加热。两线圈组件310的导磁件320的连接端321相互对应，并能够形成导通的磁路，具体的磁路可参照图7，图中通过虚线示意了磁感线350，并隐藏了导磁件320的剖面线以便于清楚示意出磁感线350。

导磁通路使得磁场在穿透第一压合件210、第二压合件220以及电芯360的外部后，依然能够穿透至电芯360的内部，进而提高对电芯360的内部的加热效果，从而缩短加热时间，提高热压效率。并且在对厚度较大的电芯360进行加工的实施例中，能够确保对厚度较大的电芯360的加热效果，提高电芯热压设备100的适用性。

具体的，在一些实施例中，参照图9，第一压合件210和第二压合件220中的至少一个与驱动器250连接，通过驱动器250驱使第一压合件210和第二压合件220之间相对靠近或者相对远离的运动，从而实现对电芯360的压合操作。连接于第一压合件210的线圈组件310中，导磁件320连接于第一压合件210背离第二压合件220的端面，以使第一压合件210运动时，线圈组件310能够跟随第一压合件210进行运动，进而调整第一压合件210的导磁件320与第二压合件220的导磁件320之间的距离，使得电芯360在进行压合时，两导磁件320之间具有足够的间距产生具有足够强度的磁场进行电磁感应加热。同理，连接于第二压合件220的线圈组件310中，导磁件320连接于第二压合件220背离第一压合件210的端面，以使第二压合件220运动时，线圈组件310能够跟随第一压合件210进行运动。

需要说明的是，本实施例不限制导磁件320上连接的线圈330的数量，例如一个导磁件320上的一个连接端321可以连接一个或者多个线圈330。

在一些实施例中，为了对电芯360施加足够的压合力，将第一压合件210和第二压合件220的厚度设置得较大，以确保第一压合件210和第二压合件220的结构强度，线圈组件310需要穿透较厚的第一压合件210和第二压合件220后，才能穿透至电芯360，影响对电芯360的加热效果。为此，本发明的实施例还提供了一种改进，参照图1至图3，第一压合件210设置有第一安装槽213，第二压合件220设置有第二安装槽223，第一安装槽213与第二安装槽223相对设置，加热装置300的一个线圈组件310设置于第一安装槽213内，另一个线圈组件310设置于第二安装槽223内。通过设置第一安装槽213和第二安装槽223，将连接于第一压合件210的线圈组件310设置于第一压合件210的内部，将连接于第二压合件220的线圈组件310设置于第二压合件220的内部，在确保第一压合件210和第二压合件220的结构强度的基础上，减小两线圈组件310所形成的磁场所需穿透的第一压合件210和第二压合件220的厚度，使得磁场能够顺利穿透至电芯360的内部，进而确保加热装置300对电芯360的内部的加热效果，提高对电芯360的加热效率。

需要说明的是，第一压合件210和第二压合件220的厚度，指的是第一压合件210和第二压合件220沿互相背离方向的尺寸，具体参照图3标识。

作为上述方案的进一步改进，参照图3，第一压合件210包括第一压座211和第一压板212，第一压板212连接于第一压座211朝向第二压合件220的一侧，第一压座211的结构强度大于第一压板212的结构强度。第一安装槽213包括第一凹槽214和第二凹槽215，第一凹槽214和第二凹槽215均设置于第一压板212，连接于第一压合件210的线圈组件310的导磁件320的两个连接端321分别插设于第一凹槽214和第二凹槽215。通过设置第一凹槽214和第二凹槽215，并将连接于第一压合件210的线圈组件310的导磁件320的两个连接端321分别插设于第一凹槽214和第二凹槽215，使得设置于第一压合件210处的导磁件320的两个连接端321尽可能地靠近第二压合件220处的导磁件320，使得两个线圈组件310形成的磁场穿透第一压板212的一部分即可对电芯360进行穿透，确保对电芯360的加热效果。

第一压座211用于与驱动器250直接连接，因此需要有足够的结构强度承受驱动器250的驱动力。第一压板212与电芯360直接接触，第一压板212仅需实现力的传递即可，因此对结构强度的要求较低。第一压座211和第一压板212对结构强度的要求不同，使得第一压座211和第一压板212的材料能够做差异化选择，例如，第一压座211的材料能够选择为结构强度较大的合金，第一压板212的材料能够选择为普通的钢材，进而减小第一压合件210整体的成本。

在另一实施例中，第二压合件220包括第二压座221和第二压板222，第二压板222连接于第二压座221朝向第一压合件210的一侧，第二压座221的结构强度大于第二压板222的结构强度，第二安装槽223包括第三凹槽224和第四凹槽225，第三凹槽224和第四凹槽225均设置于第二压板222，连接于第二压合件220的线圈组件310的导磁件320的两个连接端321分别插设于第三凹槽224和第四凹槽225。与第一凹槽214和第二凹槽215的设置同理，第三凹槽224和第四凹槽225的设置，使得两个线圈组件310形成的磁场穿透第二压板222的一部分即可对电芯360进行穿透，确保对电芯360的加热效果。其中，第二压座221和第二压板222对结构强度的要求和材料的选型与第一压座211和第一压板212相同，此处不再进行重复的叙述。

可以理解的是，在一些实施例中同时设置有第一凹槽214、第二凹槽215、第三凹槽224和第四凹槽225，以使得加热装置300能取得较好的加热效果。

作为上述方案的进一步改进，第一压板212的材料为非金属材料。两个线圈组件310形成的磁场对第一压板212进行穿透时，第一压板212的材料会影响到磁场的穿透效果，金属材料对磁场的影响较大，非金属材料对磁场的影响较小，因此，通过将第一压板212的材料选择为非金属材料，能够使得磁场更容易的穿透第一压板212，进而确保对电芯360的内部的加热效果。

在另一实施例中，第二压板222的材料为非金属材料。第二压板222的材料选择为非金属的效果与第一压板212的材料选择为非金属材料相同，此处不再进行重复的叙述。可以理解的是，在一些实施例中，第一压板212和第二压板222的材料均设置为非金属，以使得加热装置300能取得较好的加热效果。

在设置有第一安装槽213的基础上，由于加热装置300的线圈330在对电芯360进行加热时，线圈330和导磁件320也会散发热量，线圈组件310安装于第一安装槽213内，热量会传导至第一压合件210上，长时间的加工后，第一压合件210的温度会逐渐升高，影响生产连续性。为此，本申请还提供了一种改进，参照图3和图5，第一压合件210设置有第一散热孔216，第一散热孔216沿垂直于第一压合件210朝向第二压合件220的方向贯穿第一压合件210。通过设置有第一散热孔216，提高第一压合件210与空气的接触面积，并在第一压合件210内形成可供介质进行流通的通道，当空气在第一散热孔216内流通时，带走第一压合件210内的热量，对第一压合件210进行散热。在进一步的实施例中，还能够在第一散热孔216处设置有风冷装置或者水冷装置，进而提高散热效率。

在一些实施例中，第二压合件220设置有第二散热孔226，第二散热孔226沿垂直于第一压合件210朝向第二压合件220的方向贯穿第二压合件220。第二散热孔226的散热原理与第一散热孔216相同，此处不再进行重复的叙述。

在一些实施例中，压合装置200上同时设置有第一散热孔216和第二散热孔226，以同步第一压合件210和第二压合件220的散热效率。第一散热孔216和第二散热孔226的数量不做限定，根据对散热的需求可以适应性变化。

作为上述方案的另一方面的改进，参照图6，第一散热孔216包括第一进风孔217和第一出风孔218，第一进风孔217和第一出风孔218分别设置于第一压合件210垂直于第一压合件210朝向第二压合件220的方向的侧面，第一进风孔217和第一出风孔218分别连通第一安装槽213。在电芯热压设备100中，温度最高的区域是加热装置300中的导磁件320和线圈330的所在区域，导磁件320和线圈330均是设置在第一安装槽213内的，因此，通过第一散热孔216将第一安装槽213与外界连通，能够进一步提高第一散热孔216对电芯热压设备100的散热效率。

在一些实施例中，第二散热孔226包括第二进风孔227和第二出风孔228，第二进风孔227和第二出风孔228分别设置于第二压合件220垂直于第一压合件210朝向第二压合件220的方向的侧面，第二进风孔227和第二出风孔228分别连通第二安装槽223。通过第二散热孔226将第二安装槽223与外界连通，能够进一步提高第二散热孔226对电芯热压设备100的散热效率。

除了设置散热孔的方式外，本发明的实施例还提供了一种具备其他散热方式的实施例。参照图4，电芯热压设备100还包括第一散热件230，第一散热件230包括第一连接部231和第一导热部232，第一连接部231固定于第一压合件210，第一压合件210设置有第一孔219，第一孔219连通于第一安装槽213，第一导热部232插设于第一孔219且与导磁件320导热连接。通过设置第一散热件230，能够对导磁件320进行接触式导热。通过第一散热件230吸收导磁件320所产生的热量，并将热量排出至外界，从而对第一压合件210内的导磁件320进行散热。

在一些实施例中，电芯热压设备100还包括第二散热件240，第二散热件240包括第二连接部241和第二导热部242，第二连接部241固定于第二压合件220，第二压合件220设置有第二孔229，第二孔229连通于第二安装槽223，第二导热部242插设于第二孔229且与导磁件320导热连接。第二散热件240的散热原理与第一散热件230相同，此处不再进行重复的叙述。

在一些实施例中，第一散热件230和第二散热件240是同时设置的，以提高对第一压合件210和第二压合件220的散热效果。第一散热件230和第二散热件240能够选择为铜散热片、铜铝结合散热片或石墨散热片等本领域常规的散热片。

进一步的，参照图4，第一散热部233包括多个第一凸台234，第一凸台234的一端与第一连接部231背离第一压合件210的一端连接，第一凸台234的另一端沿背离第一压合件210的方向延伸，各第一凸台234间隔设置。通过设置多个第一凸台234，使得第一散热部233呈散热翅的形状，增加第一散热部233与空气的接触面积，从而提高第一散热件230的散热效率。

在一些实施例中，第二散热部243包括多个第二凸台244，第二凸台244的一端与第二连接部241背离第二压合件220的一端连接，第二凸台244的另一端沿背离第二压合件220的方向延伸，各第二凸台244间隔设置。通过设置多个第二凸台244，使得第二散热部243呈散热翅的形状，增加第二散热部243与空气的接触面积，从而提高第二散热件240的散热效率。

在一些实施例中，第一散热部233的第一凸台234和第二散热部243的第二凸台244是同时设置的，以同步提高第一散热件230和第二散热件240的散热效率。

根据本发明的一些实施例，参照图8，电芯热压设备100包括多个加热装置300，压合装置200具有设定的长度，各加热装置300沿压合装置200的长度方向均匀排列。通过设置多个加热装置300沿压合装置200的长度方向排列，使得单个压合装置200对多个电芯360进行压合时，多个加热装置300对各电芯360均进行覆盖，从而确保各电芯360均能够被加热。或者，在一些实施例中，电芯360具有一定的长度，单个加热装置300对电芯360的覆盖面积不足，使得电芯360的加热不均匀或者难以达到加热要求。通过多个加热装置300对单个电芯360的各个区域进行覆盖，从而确保对单个电芯360的加热效果，提高电芯热压设备100的适用性。

本发明的实施例还提供了一种电池制备系统，包括上述实施例中的电芯热压设备100，还包括输送装置，输送装置用于将电芯360转移至电芯热压设备100处，和/或，用于将热压完成的电芯360转移至下一工站。通过应用本发明实施例的电芯热压设备100，能够提高对电芯360的热压效率，进而使得电池制备系统的生产节拍更加紧凑，提高电池的制备效率。

具体的，输送装置能够选择为传送带或者机械手。输送装置将完成涂布、烘烤、卷绕等步骤后的电芯360半成品，传送至电芯热压设备100进行热压操作。之后，输送装置再将热压完成后的电芯360半成品，传送至下一工站进行检测、入壳等工序。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。