一种电池夹具及高温化成装置的制作方法

本公开涉及电池化成设备领域，具体涉及一种电池夹具及高温化成装置。

背景技术：

1、目前市场上的电池夹具大多应用于手动产线，人工手动开夹取料，操作繁琐，且取料不便。因此，在电子烟的化成工序中，实现电池夹具的自动开夹变得至关重要。这样的自动化操作不仅能够提高生产效率，降低人工成本，还能为生产带来更高的稳定性和一致性，通过自动化开夹，可以减少人为因素对生产过程的影响，提高产品质量和生产安全。

2、电池夹具装夹好电池后需放入高温化成装置内进行化成加工，而目前电池化成工艺大多采用常温化成方式，这种方式限制了充放电倍率的大小，并且单次循环时间较长，导致设备产能低下、效率不高。为了克服这些限制，实现高倍率充放电和快速充放电，从而提高设备产能和效率，能在高温化成装置内实现电池的正常高温化成显得至关重要。这样的高温化成装置将能使得电池在高温环境下进行化成加工，进而显著提升电池化成效率，为电池产业的进一步发展提供有力支持。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种电池夹具及高温化成装置。电池夹具通过调整两个夹持机构之间的间距，以适应不同尺寸的电池，再通过固定件和活动件的配合夹持电池极耳，并且通过活动件进行滑动的不同距离进而夹持不同规格的电池极耳，使得整个装夹组件的适应性强，能适应整体尺寸不同和电池极耳规格不同的电池；以及高温化成装置，包括了上述的电池夹具，通过开夹机构将电池夹具固定放置于高温化成装置内，使得高温化成装置能同时处理多个电池，并且确保了在高温环境下电池的稳定性和可靠性，电池夹具与高温化成装置之间的连接紧密，不易发生松动或脱落，从而减少了潜在的安全风险。

2、本公开所述的一种电池夹具，包括托盘、以及设置于所述托盘上的驱动组件和至少一组在所述托盘上与所述驱动组件联动的装夹组件；

3、每组所述装夹组件包括两个平行且相对设置的夹持机构，同一组的两个所述夹持机构之间具有一定的间距，并且至少一个所述夹持机构能在所述托盘上做远离或靠近另一个所述夹持机构的运动，以增大或减小两个所述夹持机构之间的间距；

4、所述夹持机构包括相互配合用于夹持电池极耳的固定件和活动件、以及设置在所述固定件与所述活动件之间的弹性件，并且所述活动件与所述固定件滑动连接；

5、所述活动件通过所述驱动组件驱动做靠近所述固定件的运动，以夹紧电池极耳；

6、所述活动件通过所述弹性件的弹力做远离所述固定件的运动，以松开电池极耳。

7、本公开还提供了一种高温化成装置，包括高温化成箱体，还包括了如上所述的电池夹具，所述高温化成箱体包括若干开夹机构，若干所述开夹机构设置于所述高温化成箱体内，所述托盘的两侧分别与所述开夹机构连接，使得所述电池夹具固定放置于所述高温化成箱体内。

8、优选地，所述电池夹具装夹若干电池并置入所述高温化成箱体内，对每个电池进行可化成性评估，评估合格的电池在所述高温化成箱体内进行相应的化成加工。

9、优选地，所述可化成性评估包括以下步骤：

10、对每个电池的电流、内阻、电解液电导率和电池对所述电池夹具的压力进行检测，获得对应的电流数据i、内阻数据r、电解液电导率数据k和压力数据f，根据下列公式计算可化成性系数c：

11、c＝x1*i/il+x2*r/rl+x3*k/kl+x4*f/g

12、其中，il为理论电流值，rl为理论内阻值，kl为理论最佳电导率，g为电池理论重量值，x1、x2、x3和x4均为权重系数，并且满足x1+x2+x3+x4＝1；

13、若1≥c≥0.95，则判断该电池的可化成性合格，维持在所述电池夹具的装夹状态；

14、若c＜0.95或c＞1，则判断该电池的可化成性不合格，发出告警信息，并取下对应的电池。

15、优选地，所述化成加工包括以下步骤：

16、预设所述化成加工所需的加工温度w0，通过设置于所述高温化成箱体内的加热机构将温度调节至所述加工温度w0，并且在所述化成加工过程中对所述加工温度w0进行相应的调节；

17、所述高温化成箱体内的温度到达所述加工温度w0后，对电池进行若干次化成循环，每一次所述化成循环包括在一个化成循环周期t内的单次充电过程和单次放电过程。

18、优选地，所述加工温度w0按照如下方式选取：

19、w0＝wh+[a1*△w1(t)-a2*△w2(t)]

20、△w1(t)＝-0.001*t2+0.45*t+wc

21、△w2(t)＝0.3*t+wc

22、其中，t＝[0,t/2]；wh为理论最佳化成温度值；△w1(t)为所述加热机构的自身温度随时间的变化值；△w2(t)为电池的自身温度随时间的变化值；wc为进行所述化成加工前的环境温度值；a1和a2均为修正系数。

23、优选地，单次所述充电过程包括以下步骤：

24、在所述充电过程中对每个电池的电流、表面温度、以及电池对所述电池夹具的压力进行实时监测，获取所述充电过程的实时电流数据为isc、实时温度数据为wsc和实时压力数据为fsc，根据充电安全系数q1对电池的状态进行判断并控制，所述充电安全系数q1按如下公式得到：

25、q1＝b1*(wz-wsc)+b2*(g-fsc)-b3*isc/ih1

26、其中，wz为电池理论最大耐受温度值；g为电池理论重量值；ih1为电池最大充电电流值；b1、b2和b3均为权重系数，满足b1+b2+b3＝1；

27、若q1≥0，则判断电池状态正常，维持原有状态进行充电；

28、若q1＜0，则判断电池状态异常，发出告警信息，同时停止对该电池的充电并进行相应的控制。

29、优选地，所述充电过程中判断电池状态异常，对停止充电的电池进行控制包括以下步骤：

30、在第一时间间隔△t1内继续监测该电池的温度和电池对所述电池夹具的压力，获取该电池的温度值wt1和压力值ft1，在所述第一时间间隔△t1内的变化量分别为dwt1和dft1；

31、若dwt1≤0且dft1≤0，则判断该电池处于正常状态，待其余电池的化成加工完成后再取下电池；

32、若dwt1＞0和/或dft1＞0，则判断该电池处于风险状态，停止全部电池化成加工，取下该电池进行相应处理；

33、其中，△t1＜t/2。

34、优选地，单次所述放电过程包括以下步骤：

35、在所述放电过程中对每个电池的电流、表面温度、以及电池对所述电池夹具的压力进行实时监测，获取所述放电过程的实时电流数据为isf、实时温度数据为wsf和实时压力数据为fsf，根据放电安全系数q2对电池的状态进行判断，所述放电安全系数q2按如下公式得到：

36、q2＝b4*(ih2-isf)+b5*(g-fsf)-b6*wsf/wz

37、其中，wz为电池理论最大耐受温度值；g为电池理论重量值；ih2为电池最大放电电流值；b4、b5和b6均为权重系数，满足b4+b5+b6＝1；

38、若q2≥0，则判断电池状态正常，维持原有状态进行放电；

39、若q2＜0，则判断电池状态异常，发出告警信息，同时停止对该电池的放电并进行相应的控制。

40、优选地，所述放电过程中判断电池状态异常，对停止放电的电池进行控制包括以下步骤：

41、在第二时间间隔△t2内继续监测该电池的温度和电池对所述电池夹具的压力，获取该电池的温度值wt2和压力值ft2，在所述第二时间间隔△t2内的变化量分别为dwt2和dft2；

42、若dwt2≤0且dft2≤0，则判断该电池处于正常状态，待其余电池的化成加工完成后再取下电池；

43、若dwt2＞0和/或dft2＞0，则判断该电池处于风险状态，停止全部电池化成加工，取下该电池进行相应处理；

44、其中，△t2＜t/2。

45、本公开所述的一种电池夹具及高温化成装置，其优点在于：

46、1、本公开的一种电池夹具，包括托盘、以及设置于托盘上的驱动组件和至少一组在托盘上与驱动组件联动的装夹组件；每组装夹组件包括两个平行且相对设置的夹持机构，同一组的两个夹持机构之间具有一定的间距，并且至少一个夹持机构能在托盘上做远离或靠近另一个夹持机构的运动，以增大或减小两个夹持机构之间的间距；夹持机构包括相互配合用于夹持电池极耳的固定件和活动件、以及设置在固定件与活动件之间的弹性件，并且活动件与固定件滑动连接；活动件通过驱动组件驱动做靠近固定件的运动，以夹紧电池极耳；活动件通过弹性件的弹力做远离固定件的运动，以松开电池极耳。通过调整两个夹持机构之间的间距，以适应不同尺寸的电池，再通过固定件和活动件的配合夹持电池极耳，并且通过活动件进行滑动的不同距离进而夹持不同规格的电池极耳，使得整个装夹组件的适应性强，能适应整体尺寸不同和电池极耳规格不同的电池；并且通过驱动组件的驱动和弹簧的弹力能实现夹紧和松开电池极耳的自动操作，在动力机构的驱动下使活动件靠近固定件，即进行夹紧电池，而在动力机构停止驱动的情况下，通过弹簧的弹力使活动件回到初始位置，即松开被夹紧的电池极耳，避免了因人工手动装夹，导致的工序繁琐，装夹麻烦的情况。

47、2、本公开的一种高温化成装置，包括高温化成箱体，还包括了上述的电池夹具，高温化成箱体包括若干开夹机构，若干开夹机构设置于高温化成装置内，托盘的两侧分别与开夹机构连接，使得电池夹具固定放置于高温化成装置内；夹持机构与高温化成装置电连接。通过开夹机构将电池夹具固定放置于高温化成装置内，使得高温化成装置能同时处理多个电池，并且确保了在高温环境下电池的稳定性和可靠性，电池夹具与高温化成装置之间的连接紧密，不易发生松动或脱落，从而减少了潜在的安全风险。以及通过夹持机构与高温化成装置电连接，减少了使用额外通电零件，使得高温化成装置整体占用的空间更小、更加易于安装、维护和扩展。

48、3、本公开的一种高温化成装置通过电池夹具装夹若干电池并置入高温化成箱体内，对每个电池进行可化成性评估，评估合格的电池在高温化成箱体内进行相应的化成加工。在电池进行化成加工前通过对电池进行可化成性评估，提前筛选不适合进行高温化成的电池，避免该电池后续化成加工产生危险情况；在进行化成加工时，实时监测电池的状态，判断电池的安全性，判断电池是否因温度过高或者有膨胀的趋势，能及时发现有问题的电池，减少电池的膨胀爆炸或者温度过高导致燃烧的情况，进而保证了电池在高温环境的正常工作，又能够实现电池在高温环境下的高倍率充放电，实现快速充放电，提高设备产能，提高效率。