基于負壓下的鋰電池自動封口機的設計與實現

苗忠賀

摘要：結合現有鋰電池生產企業存在的技術問題，設計了一套能在負壓下自動密封半成品鋰電池的新設備。該裝置通過一套自行研制的完整的鋼珠推擠機構和鋼珠撞擊機構，實現了鋼珠的完全密封，并將鋼珠推送至鋰電池的液體注入口。與傳統的密封方法相比，新型的鋰電池自動封口機具有效率高、廢品率低的特點。

關鍵詞：鋰電池;自動封口機;設計與實現

前言：目前，國內外對鋰電池密封主要采用手動和半自動的方式。手動方法是手動將鋰電池放入定位板，用氣缸夾緊鋰電池，然后將鋼球放入帶有鑲嵌銷的鋰電池注入口，利用鑲嵌面調整鋼球的方向，將鋼球用沖頭打進鋰電池上方的注射口。這種方法的缺點是速度慢，效率低。針對鋰電池密封技術的不足，設計了一套負壓自動密封裝置，解決了鋰電池手動和半自動密封效率高、廢品率高等難題。

一、研究背景

現在，人們一直在處理電子設備。21世紀移動設備的普及對移動電氣設備提出了越來越高的要求。鋰離子電池作為大容量的綠色能源電池正受到越來越多的關注。這就迫使人們尋求提高鋰離子電池效率的手段，以滿足市場經濟的供求關系。鋰離子電池具有電壓高、能量利用率高、循環次數多、貯存期長等優點。鋰離子電池不僅廣泛應用于便攜式電子設備，也廣泛應用于電動汽車、電動自行車、電動工具等大中型電子設備。鋰離子電池的密封性能是影響電池長期安全性能的關鍵因素。如果鋰離子電池的密封不嚴密，電池的充放電會使電池內部發熱，在溫度的影響下電解質會迅速揮發，電池的電阻會用盡，電池的容量會迅速下降，電池的故障會導致一些極端的情況。目前，隨著電力電池的發展和電動汽車技術的成熟和完善，市場對大容量電力電池的需求越來越大。傳統蓄電池的密封方式是粉碎鋼球，而鋼殼蓄電池的密封方式是機械密封。隨著電池容量的增加，向電池組注入的電解質量越來越大，但傳統的鋼球密封方法局限于注入孔的大小，使注入效率過低，而鋼殼電池組的機械密封方法不可靠。并且密封過程是鋰電池生產中的重要環節。在傳統的生產方法中，采用人工進料沖壓，工藝復雜、效率低。因此，目前大容量鋰離子電池采用大直徑的注射孔密封，目前對于大容量鋰離子電池的密封主要采用螺母法固定，這種密封方法存在缺陷，容易造成蓄電池液泄漏，嚴重影響鋰離子電池的性能和安全性。因此，本實用新型可實現超純凈手套箱的自動掃描、注重封、高效、完全的無人自動生產，大大降低了人力成本，大大提高了生產效率、產品質量和產品價格，實現了客戶的最大利益。鋰電子自動生產線保證了注入效率和注入孔的密封，避免了電池的泄漏，有效地保證了鋰離子電池的使用性能和安全性。

二、機械機構設計

基于負壓的鋰電池自動密閉機主要由鋰電池定位機構、滑動機構、鋼球推進機構和鋼球推送機構組成。

（一）定位機構

鋰電池自動封口機的定位機構由定位底板、右定位板、右定位缸、前定位板、前定位缸、左定位板和后定位板組成。左定位板和后定位板固定。將鋰電池放入鋰電池的定位區域，對定位缸和前定位缸分別推右定位板和前定位板，將鋰電池定位夾緊。

（二）滑動機構

鋼珠的放置部位設有一個縱向鋼珠下降孔，鋼珠可以沿這個孔向下墜落。縱向沖頭定位孔是用來定位沖頭的。滑塊通過真空泵的連接孔與真空泵連接，沖孔與真空泵的連接孔和推桿的位置孔連接，從而啟動真空泵可以保證滑塊中的真空環境，從而保證鋰電池在負壓環境下的密封運行。

（三）鋼珠推送機構

鋼珠推板上設有鋼珠推板定位孔，鋼珠推板的自由端位于鋼珠推桿的內部，鋼珠推桿的自由端位于鋼珠推桿定位孔，鋼珠推桿的自由端位于鋼珠推桿定位孔。鋼鋼珠推動圓筒向前推進。鋼珠推板沿鋼的內部推進。鋼珠掉進了推的洞里。當鋼珠推孔與鋼珠滴孔重合時，鋼珠掉在鋼珠推桿上。此時，鋼球推缸向后運動，鋼球推桿向桿外位置移動，當鋼珠位置孔與鋼球落槽對準時，鋼球落槽向桿柱位置孔，鋼球推缸再向正運動，鋼球推板完成球洞向球位孔的工作。

二、電氣控制系統實現

具體業務程序如下：第一，向上拉滑塊，將鋰電池放在定位區域。右邊和前面的定位圓筒一個接一個地移動。推右定位板和前定位板。將放置在定位板上的鋰電池推至側角位置，并將鋰電池壓至定位板。第二，啟動真空泵，確保鋰電池在負壓環境中的密封操作。第三，在推球機構中的鋼球將鋼球推入球的內側。同時，鋼球將鋼球推入球軸承內的定位孔。第四，鋼球敲擊圓柱體運動，敲擊沖頭部位，在沖頭沖下，位于棒材鋼球固定位置的鋼球打孔進入鋰電池注射流體口。第五，密封后取出鋰電池。第三、電氣控制系統。該裝置實現了鋰電池的定位、鋼珠的推擠、鋼珠注入到鋰電池的液體入口。工作時，首先要對汽缸和前置汽缸的相位進行一段時間的繼電器動作，以完成鋰電池的位置;然后，真空泵開始工作，將空氣從滑梯中移走，以確保真實的空置環境。鋼球將鋼瓶向前和向后推進兩次，將鋼瓶置于沖頭下方;最后，鋼瓶向下擠壓鋼瓶，將鋼瓶打入鋰電池的液體注入孔中，完成密封操作。然后對每個動力缸進行重復，以完成鋰電池的密封操作。在密封操作完成時，應合理控制每個汽缸的運行順序和時間。

結語：

該系統有效地解決了手動或半自動設備蓄電池密封易損傷、效率低、易丟失鋼珠等問題。實際應用表明，該系統能夠滿足生產要求。該系統適用于一定尺寸的鋰電池，在此基礎上調節塊的位置，以滿足不同形狀和尺寸的要求。當前的手動以及半自動式的的鋰電池封口機存在著許多的弊端，為了有效的解決這一問題就必須要重視進行基于負壓下的鋰電池自動封口機的設計與研究，從而使這一技術可以更加廣泛的應用，進一步提高鋰電池自動封口機的效率與質量。

參考文獻

[1]（意）詹弗蘭科？皮斯托亞（CLANFRANCOPISTOIA）著鋰離子電池技術研究進展與應用[M].趙瑞瑞，余樂，常毅，陳紅雨，譯.北京：化學工業出版社，2017.

[9]郭東旻.降膜蒸發器的節約式PLC自動控制系統設計[D.大連：大連理工大學，2013.

[10]徐小華.基于PLC技術的船舶輔助機械自動控制系統的研究[D].上海：上海海事大學，2004