电芯预热装置、预热模块及电芯预热方法

技术领域

本发明涉及电池生产技术领域，特别是涉及一种电芯预热装置、预热模块及电芯预热方法。

背景技术

随着电能的使用范围越来越广泛，各类型号的电池也日益繁多。电池在生产过程中，需要通过一系列相应的加工与处理。例如，电池的电芯在热压前需要利用电芯预热装置对其进行预热以满足热压要求。传统的电芯预热装置为鼓风隧道炉的形式，采用输送链、发热管组及风机的组合形式，利用输送链将待预热的电芯输送至炉内，利用风机将热风吹向炉内的电芯，从而对电芯进行预热，其预热效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对预热效率较低的问题，提供一种电芯预热装置、预热模块及电芯预热方法。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种预热模块，包括至少两个沿竖直方向依次堆叠的加热组件，所述加热组件包括加热板、及与所述加热板连接并环绕所述加热板的周向设置的支撑框，所述加热板与所述支撑框围设成上端具有开口的容纳腔，且相邻的两个所述加热组件中，处于上方的所述加热板能够对处于下方的所述加热组件的所述容纳腔的所述开口进行封闭，使处于下方的所述加热组件的所述容纳腔处于密封状态。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述预热模块还包括密封元件，所述密封元件设置于所述支撑框上并环绕所述开口的周向设置，所述密封元件能够与处于上方的所述加热板密封配合。

在其中一个实施例中，所述支撑框的上侧设有第一吸附部，所述加热板的底面设有用于与所述第一吸附部吸力配合的第二吸附部。

在其中一个实施例中，所述第一吸附部与所述第二吸附部磁吸配合；或所述第一吸附部与所述第二吸附部抽真空配合。

在其中一个实施例中，所述预热模块还包括温度检测元件及控制器，所述温度检测元件设置于所述容纳腔内，所述控制器与所述加热板及所述温度检测元件均电性连接。

在其中一个实施例中，所述预热模块还包括对应预热区设置的伸缩件，所述伸缩件设置于最上方的所述加热组件的上方，所述伸缩件能够伸缩至与最上方的所述加热组件的支撑框抵触配合。

在其中一个实施例中，所述支撑框的上侧还设有第一导向部，所述加热板的底面设有用于与所述第一导向部导向配合的第二导向部。

在其中一个实施例中，所述第一导向部设有沿转运方向设置的导向轨，所述第二导向部设有沿所述转运方向设置的导向槽，所述导向轨能够与所述导向槽滑动配合。

另一方面，提供了一种电芯预热装置，包括对应上料区设置的上料机构、对应下料区设置的下料机构、转运机构及所述的预热模块，所述转运机构用于将所述加热组件在所述上料区、预热区及所述下料区之间进行转运及堆叠，所述上料机构用于对所述加热组件进行上料，所述下料机构用于对所述加热组件进行下料；其中，所述预热区设置于所述上料区与所述下料区之间。

再一方面，提供了一种电芯预热方法，包括以下步骤：检测到第一个加热组件的容纳腔内的温度达到预设温度值，将电芯放置于第一个所述加热组件的所述容纳腔内；将第二个所述加热组件放置在第一个所述加热组件的上方，使得第二个所述加热组件的加热板对第一个所述加热组件的所述容纳腔进行密封。

上述实施例的电芯预热装置、预热模块及电芯预热方法，至少具有以下优点：(1)、对热能的利用率更高，能够在更短时间内完成对电芯的预热；(2)、不需额外采取保温措施或采取较简单的保温措施即可避免热量散失；(3)、预热过程中不会产生粉尘，也不需设置除尘机构，简化了结构，减小了体积，降低了故障率，也降低了成本；(4)、不存在热量溢出或仅有少量热量溢出，对环境的影响小，保证操作人员的工作环境；(5)、上料和下料方便，电芯受热均匀，不会发生滑动。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例的电芯预热装置的结构示意图；

图2为图1的电芯预热装置一个侧面的机构示意图；

图3为图1的电芯预热装置另一个侧面的机构示意图；

图4为图1的电芯预热装置的俯视图；

图5为图1的电芯预热装置的预热模块的结构示意图；

图6为图1的电芯预热装置的预热模块的移动示意图；

图7为图1的电芯预热装置的温度检测元件及控制器的连接示意图。

附图标记说明：

10、电芯预热装置，100、预热模块，110、加热组件，111、加热板，112、支撑框，113、容纳腔，200、上料机构，210、上料区，300、下料机构，310、下料区，400、转运机构，500、预热区，600、温度检测元件，700、控制器，800、继电器，1000、电芯。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图4所示，在一个实施例中，提供了一种电芯预热装置10，能够对电芯1000进行预热，使得电芯1000满足后续的热压要求。

如图1至图4所示，其中，电芯预热装置10包括预热模块100、对应上料区210设置的上料机构200、对应下料区310设置的下料机构300及转运机构400。如此，利用上料机构200在上料区210将电芯1000上料至预热模块100上，利用转运机构400将预热模块100从上料区210转运至预热区500，预热模块100对电芯1000预热完成后，再利用转运机构400将预热模块100从预热区500转运至下料区310，最后利用下料机构300将电芯1000从预热模块100上进行卸料。

如图6所示，另外，预热区500设置于上料区210与下料区310之间。转运机构400能够将预热模块100依次在上料区210、预热区500及下料区310之间转运，并且可以采取平移的方式进行转运，缩短移动距离，提高转运效率。

其中，上料机构200可以是上料抓手、上料吸嘴或其他能够对电芯1000进行上料的机构。下料机构300可以是下料抓手、下料吸嘴或其他能够对电芯1000进行上料的机构。转运机构400可以包括驱动元件及转运平台，例如，转运平台可以包括沿水平方向布置的第一导轨、及沿竖直方向布置的第二导轨，驱动元件可以是直线电机，通过直线电机驱动预热模块100沿第一导轨的长度方向和第二导轨的长度方向往复移动；当然，转运平台还可以是传动链轮(传动链轮的布置方向也可以是水平方向和竖直方向)，驱动元件还可以是伺服电机，通过伺服电机的转动驱动传动链轮移动，进而带动预热模块100灵活的在上料区210、预热区500及下料区310之间转运；转运机构400可以是现有的任意能够带动预热模块100灵活的在上料区210、预热区500及下料区310之间转运及堆叠的机构。上述电芯预热装置10尤其适用于叠片电芯1000的预热。

如图2及图5所示，在一个实施例中，预热模块100包括至少两个沿竖直方向依次堆叠的加热组件110。其中，加热组件110包括加热板111、及与加热板111连接并环绕加热板111的周向设置的支撑框112。加热板111与支撑框112围设成上端具有开口(未标注)的容纳腔113，且相邻的两个加热组件110中，处于上方的加热板111能够对处于下方的加热组件110的容纳腔113的开口进行封闭，使处于下方的加热组件110的容纳腔113处于密封状态。

上述实施例的预热模块100，利用上料机构200在上料区210将电芯1000上料至其中一个加热组件110的容纳腔113内，使得电芯1000直接放置于该加热组件110的加热板111上。再利用转运机构400将另外一个加热组件110堆叠在已经放置有电芯1000的加热组件110的支撑框112的上方，并且，使得处于上方的加热组件110的加热板111对处于下方的加热组件110的容纳腔113的开口进行封闭，从而使得处于下方的加热组件110的容纳腔113处于密封状态。当转运机构400将上料和堆叠完成后的预热模块100转运至预热区500进行预热时，电芯1000下方和上方的加热板111发热，从而能够从上侧和下侧同时对电芯1000进行加热；同时，由于电芯1000处于密闭环境，不仅能够减少热散失，也能更快、更好的实现对电芯1000的加热，提高了预热效率。

相比传统的利用风机将热风吹向炉内以对电芯1000进行预热的形式而言，上述实施例的预热模块100对热能的利用率更高，能够在更短时间内完成对电芯1000的预热。并且，上述实施例的预热模块100不需额外采取保温措施或采取较简单的保温措施即可避免热量散失(传统的利用风机将热风吹向炉内的方式，为了保证电芯1000的预热效果，需要使用大量的保温棉以避免热量散失)。同时，上述实施例的预热模块100预热过程中不会产生粉尘，也不需设置除尘机构，简化了结构，减小了体积，降低了故障率，也降低了成本(传统的利用风机将热风吹向炉内的方式，极易产生粉尘，为了避免灰尘等杂物污染电芯1000，还需加设除尘机构对热风进行除尘处理)。而且，上述实施例的预热模块100预热过程中不存在热量溢出或仅有少量热量溢出，对环境的影响小，保证操作人员的工作环境(传统的利用风机将热风吹向炉内的方式，会存在大量的热量溢出，为了避免对工作环境造成影响，还需加设废气回收装置，进一步增加了成本)。进一步地，上述实施例的预热模块100直接将电芯1000放置在加热板111上进行预热，上料和下料方便，电芯1000受热均匀，不会发生滑动(传统的利用输送链、发热管组及风机的组合形式，电芯1000在输送链上易发生滑移，上料与下料过程中也易与输送链发生碰撞而损坏电芯1000)。

在一个实施例中，需要在95℃条件下对电芯1000进行预热时，传统的利用风机将热风吹向炉内以对电芯1000进行预热的形式需要15min，而上述实施例的预热模块100只需要12min，提高了预热效率，节省时间。

需要进行说明的是，加热板111可以利用内置电热丝的形式产生热量，简单、方便，便于对温度进行控制。支撑框112可以包括四个依次首尾连接的支撑板围成框状结构；支撑框112可以采取螺接、焊接或铆接等方式固设在加热板111上。加热组件110的数量可以根据实际使用情况进行灵活的选择或调整，例如可以是五个、十五个、二十个等，只需满足处于上方的加热组件110的加热板111能够对处于下方的加热组件110的容纳腔113的开口进行封闭即可。

在一个实施例中，预热模块100还包括密封元件(未图示)。密封元件采用粘结、螺接等方式设置于支撑框112上并环绕开口的周向设置。并且，密封元件能够与处于上方的加热板111密封配合。如此，将两个加热组件110进行堆叠时，处于上方的加热组件110的加热板111能够与处于下方的加热组件110的支撑框112上的密封元件密封配合，从而能够保证处于下方的加热组件110的容纳腔113的密封效果，进一步避免热量散失，也加强了预热效率。其中，密封元件可以是环形密封圈、设有通孔的密封垫的形式。密封元件可以采取弹性材质，当上方的加热板111放置在密封元件上时，使得密封元件发生弹性变形，增大了接触面积，增强了密封效果。

在一个实施例中，支撑框112的上侧设有第一吸附部(未图示)。加热板111的底面设有用于与第一吸附部吸力配合的第二吸附部(未图示)。如此，将两个加热组件110进行堆叠时，处于上方的加热组件110的加热板111放置在处于下方的加热组件110的支撑框112上，利用第一吸附部与第二吸附部之间的吸力配合，从而保证处于上方的加热组件110的加热板111对处于下方的加热组件110的容纳腔113的开口的密封效果，保证处于下方的加热组件110的容纳腔113的密封性，避免热量溢散，增强预热效率。

在一个实施例中，第一吸附部与第二吸附部磁吸配合。例如，可以在支撑框112的上侧采用卡接等方式设置第一磁吸片(第一磁吸片可以卡接在卡槽内)，在加热板111的相应位置采用预埋等方式设置第二磁吸片，当处于上方的加热板111放置在处于下方的支撑框112上时，第一磁吸片与第二磁吸片磁吸配合，从而使得上方的加热板111紧密的贴合下方的支撑框112，保证对容纳腔113的密封效果。

在一个实施例中，第一吸附部与第二吸附部抽真空配合。例如，可以在支撑框112的上侧开设第一真空通道，在加热板111的相应位置开设第二真空通道，当处于上方的加热板111放置在处于下方的支撑框112上时，第一真空通道与第二真空通道连通，再利用真空泵等元件对第一真空通道和第二真空通道进行抽真空，从而使得上方的加热板111紧密的贴合下方的支撑框112，保证对容纳腔113的密封效果。

如图7所示，在上述任一实施例的基础上，预热模块100还包括温度检测元件600及控制器700。温度检测元件600设置于容纳腔113内，控制器700与加热板111及温度检测元件600均电性连接。如此，预热过程中，利用温度检测元件600对容纳腔113内的温度进行检测并将检测结果传输至控制器700，若检测到容纳腔113内的温度偏离预设温度值(例如大于或小于预设温度值)时，则控制器700控制加热板111加热或停止加热，从而能够准确的调控容纳腔113内的温度，使得电芯1000始终在预设温度值进行预热，预热精度高(传统的利用风机将热风吹向炉内以对电芯1000进行预热的精度为±5℃，采用温度检测元件600及控制器700进行预热的精度为±3℃)，保证预热效果。其中，温度检测元件600可以是温度传感器、测温探头或其他现有的能够对温度进行检测的元件，温度检测元件600可以采取插接、卡接等方式固设在支撑框112的内侧壁上。控制器700可以是单片机、控制电路板或其他现有的具有控制功能的元件。电性连接方式可以通过数据线等有线连接的方式实现，也可以通过蓝牙传输等无线连接的方式实现。预设温度值可以是某一固定的温度，例如95℃，也可以是某一温度范围，可以根据实际使用情况灵活的调整或选择。加热板111与控制器700之间还可以加设继电器800等元件，从而能够灵活的控制加热板111的加热功率，温度的调节范围和调节精度更好。

当然，控制器700也可以与上料机构200、转运机构400及下料机构300电性连接，使得上料机构200、转运机构400及下料机构300能够准确的执行相应的动作。

在上述任一实施例的基础上，预热模块100还包括对应预热区500设置的伸缩件(未图示)。伸缩件设置于最上方的加热组件110的上方，伸缩件能够伸缩至与最上方的加热组件110的支撑框112抵触配合。如此，利用转运机构400将预热模块100转运至预热区500上进行保温预热时，伸缩件伸张至与最上方的加热组件110的支撑框112抵触配合，从而使得堆叠的各个加热组件110之间紧密的贴合，保证各个容纳腔113的密封效果，也能避免热量溢散。其中，伸缩件可以是气缸、液压缸或其他具有伸缩功能的元件，伸缩件可以采用铆接、螺接等方式固设在机架上。并且，伸缩件、密封元件、第一吸附部和第二吸附部等元件可以组合进行使用。

在上述任一实施例的基础上，支撑框112的上侧还设有第一导向部(未图示)。加热板111的底面设有用于与第一导向部导向配合的第二导向部(未图示)。如此，利用第一导向部与第二导向部之间的导向配合，使得各个加热组件110之间能够准确的进行堆叠，保证上层的加热组件110的加热板111能够准确的对下层的加热组件110的容纳腔113的开口进行封闭。

其中，第一导向部与第二导向部之间的导向配合，可以通过滑动配合的方式实现，也可以通过滚动配合的方式实现，只需满足能够引导各层加热组件110进行准确的堆叠即可。

在一个实施例中，第一导向部设有沿转运方向设置的导向轨，第二导向部设有沿转运方向设置的导向槽，导向轨能够与导向槽滑动配合。如此，转运机构400进行转运的过程中，利用导向轨与导向槽之间的滑动配合，从而使得上层的加热组件110的加热板111能够准确的移动至对下层的加热组件110的容纳腔113的开口进行封闭，保证容纳腔113的密封效果。

在一个实施例中，第一导向部设有滚轮，第二导向部设有沿转运方向设置的滑槽，滚轮能够沿滑槽滚动。如此，转运机构400进行转运的过程中，利用滚轮沿滑槽的滚动，从而使得上层的加热组件110的加热板111能够准确的移动至对下层的加热组件110的容纳腔113的开口进行封闭，保证容纳腔113的密封效果。

在一个实施例中，还提供了一种电芯预热方法，能够对电芯1000进行预热，包括以下步骤：S100、检测到第一个加热组件110的容纳腔113内的温度达到预设温度值，将电芯1000放置于第一个加热组件110的容纳腔113内。S200、将第二个加热组件110放置在第一个加热组件110的上方，使得第二个加热组件110的加热板111对第一个加热组件110的容纳腔113进行密封。

上述实施例的电芯预热方法，当温度检测元件600检测到第一个加热组件110的容纳腔113内的温度达到预设温度值，则使得上料机构200将电性上料至该容纳腔113内，使得电芯1000直接放置在该加热组件110的加热板111上；再利用转运机构400将第二个加热组件110堆叠在第一个加热组件110的支撑框112上，使得第二个加热组件110的加热板111对第一个加热组件110的容纳腔113的开口进行封闭，从而使得容纳腔113内的电芯1000能够在密封状态下进行，避免热量散失，也能保证预热效率和预热效果。

需要说明的是，“某体”、“某部”可以为对应“构件”的一部分，即“某体”、“某部”与该“构件的其他部分”一体成型制造；也可以与“构件的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“某体”、“某部”可以独立制造，再与“构件的其他部分”组合成一个整体。本申请对上述“某体”、“某部”的表达，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本申请的保护的范围的限制，只要包含了上述特征且作用相同应当理解为是本申请等同的技术方案。

需要说明的是，本申请“单元”、“组件”、“机构”、“装置”所包含的构件亦可灵活进行组合，即可根据实际需要进行模块化生产，以方便进行模块化组装。本申请对上述构件的划分，仅是其中一个实施例，为了方便阅读，而不是对本申请的保护的范围的限制，只要包含了上述构件且作用相同应当理解是本申请等同的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。本发明中使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件被认为是“固定传动连接”另一个元件，二者可以是可拆卸连接方式的固定，也可以不可拆卸连接的固定，能够实现动力传递即可，如套接、卡接、一体成型固定、焊接等，在现有技术中可以实现，在此不再累赘。当元件与另一个元件相互垂直或近似垂直是指二者的理想状态是垂直，但是因制造及装配的影响，可以存在一定的垂直误差。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

还应当理解的是，在解释元件的连接关系或位置关系时，尽管没有明确描述，但连接关系和位置关系解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。