專利名稱：一種動力電池外殼單體噴鍍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，特別涉及一種圓柱形動力電池殼電鍍金屬薄膜的動力電池外殼單體噴鍍裝置。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代以來，由于石油資源和環(huán)境問題的凸現(xiàn)，汽車工業(yè)致力于發(fā)展清潔能源技術(shù)，采用高比能二次電池作為動力能源的電動汽車受到了重視?，F(xiàn)代電動汽車清潔無污染，能量效率高及能源多樣化，結(jié)構(gòu)簡單，維修使用方便，是21世紀(jì)重要的新型綠色環(huán)保交通工具。鋰離子電池是20世紀(jì)開發(fā)成功的新型高能電池。因其具有能量高、電池電壓高、 工作溫度范圍寬、貯存壽命長等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中，如移動電話、 便攜式計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等、部分代替了傳統(tǒng)電池。近十幾年來，在各國政府的支持與推動下，鋰離子動力電池技術(shù)迅速發(fā)展，已經(jīng)成為電動汽車用動力電池主要的發(fā)展方向。鋰離子動力電池已在電動汽車中試用，將成為21世紀(jì)電動汽車的主要動力電源之一，并將在人造衛(wèi)星、航空航天和儲能方面得到應(yīng)用。以電動汽車為應(yīng)用目標(biāo)，鋰離子動力電池必須進(jìn)一步完善性能指標(biāo)、降低成本、提高安全性能和使用壽命。其中動力電池的安全性能是限制動力汽車發(fā)展的瓶頸。圍繞成本、 安全性能和使用壽命，電池材料、電池體系設(shè)計(jì)和相關(guān)技術(shù)的研究已廣泛開展起來。電池由正極、負(fù)極、電解液、隔膜紙和外殼構(gòu)成。目前，人們對正極、負(fù)極、電解液、 隔膜紙的研究比較多，條件也比較成熟。而對電池外殼的關(guān)注比較少。而電池外殼的性能對動力電池的存儲性能、耐腐蝕性能以及安全性能都有非常大的影響。動力電池中最關(guān)鍵的問題是防爆炸和防漏液，電池外殼鍍層厚度及均一性，外殼內(nèi)外表面是否有裂紋則是動力電池耐爆炸和耐漏液性能的關(guān)鍵。并且，電池外殼占整個(gè)電池成本的1/3左右。因此，對動力電池外殼的研究十分必要。電池外殼材料的制備是鋰動力電池制備過程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接決定鋰動力電池的各項(xiàng)性能，是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。動力鋰電池需要滿足大電流充放電，多次循環(huán)使用，因此對其電池殼的耐腐蝕性能提出了更高的要求。目前，全球已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并投產(chǎn)的電動汽車，絕大部分采用圓柱形動力鋰電池(例如采用多個(gè)18650或26650單體電池串、并聯(lián)的方式組裝成電池組)，這種圓柱形動力鋰電池對其電池殼內(nèi)孔的鎳鍍層要求大于 1. 5 μ m以上，同時(shí)要保證電池具有良好的封口性能及整體耐腐蝕性能。目前傳統(tǒng)的二次電池和堿性一次電池殼生產(chǎn)工藝是用低碳鋼帶，沖壓成型后，再用滾鍍鎳的方式鍍覆一層金屬鎳，用于防銹防蝕。由于電池殼是深孔零件，滾鍍鎳過程中的清洗困難，鍍鎳溶液的深鍍能力和均鍍能力有限，造成電池殼內(nèi)孔漏鍍和鍍層的厚薄不均， 使電池殼的次品率高且電池的使用壽命較低，不能滿足動力鋰電池的要求，而且滾鍍對環(huán)境的污染較大。還有一種較為先進(jìn)的電池殼電鍍鎳的方式是采取預(yù)鍍的方式，即先將鋼帶電鍍鎳再拉伸沖壓成電池殼，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于電池殼內(nèi)外鍍層均勻，不會出現(xiàn)漏鍍，但是也有明顯的缺點(diǎn)就是鍍層在深沖的過程中容易出現(xiàn)開裂，力學(xué)性能和耐腐蝕性能變差，不能滿足動力鋰電池的要求。除上述兩種常用工藝外，目前高端動力鋰電池殼還會采用預(yù)鍍鋼板沖壓成型后再進(jìn)行滾鍍的方法，但這種方法的不足之處在于制造成本高，并且不能有效解決鍍層的均一性問題。針對電池殼的制備方法，前人也做了許多相關(guān)的研究。專利CN200910251294. 4提出了在電池內(nèi)部插入空心管，并且與電池上下蓋導(dǎo)通的方法來改變電池的散熱性，提高安全性能。專利CN200720183467. X提出了采用上下蓋的方式，上下蓋用一圈焊縫連接并密封，防止外部水分進(jìn)入電池內(nèi)部，提高安全性能。專利CN20092(^60102. 1提出了在電池殼體內(nèi)和/或外表面包覆單向?qū)釋?，改變散熱性，安全性。上述幾種電池外殼生產(chǎn)方法，雖然對電池殼性能提升起到了一定的作用，但是對都沒有解決電池殼內(nèi)外表面鍍層厚度不均以及鍍層開裂的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出了一種利用PLC控制器控制機(jī)械臂運(yùn)作，結(jié)合噴鍍的方式對電池外殼進(jìn)行單體噴鍍，既能滿足鍍層均一，又能保證鍍層不開裂，電池殼整體具有良好的耐腐蝕性能的動力電池外殼單體噴鍍裝置。為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，包括PLC控制器、用于夾持未噴鍍電池殼的第一機(jī)械臂、用于夾持已噴鍍電池殼的第二機(jī)械臂、電池殼排列處、鍍槽和電池殼收集處，所述的電池殼排列處、鍍槽和電池殼收集處依次水平排列，所述的PLC控制器的輸出端電連接至第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和鍍槽的控制端，所述的第一機(jī)械臂可在電池殼排列處和鍍槽間往復(fù)運(yùn)動，所述的第二機(jī)械臂可在鍍槽和電池殼收集處間往復(fù)運(yùn)動，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂平行設(shè)置并保持相互等距運(yùn)行。所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，所述的鍍槽為設(shè)有中空壁的槽狀結(jié)構(gòu)， 鍍槽內(nèi)設(shè)有一連通中空壁內(nèi)部的凸起的噴管，鍍槽的內(nèi)表面與噴管表面設(shè)有多個(gè)連通至中空壁內(nèi)部用于噴射鍍液的噴孔。所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，所述的第一機(jī)械臂包括兩塊夾持板，所述的兩塊夾持板相互平行設(shè)置并在兩塊夾持板之間形成夾持空間，其中一塊夾持板上設(shè)有一個(gè)突起，另一塊夾持板上設(shè)有兩個(gè)突起，所述的三個(gè)突起向兩塊夾持板之間所形成的夾持空間突出并對夾持物形成三點(diǎn)接觸式的夾持。所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，所述的兩塊夾持板中至少有一塊為導(dǎo)體制成，所述的由導(dǎo)體制成的夾持板連接外電源的陰極。所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，所述的鍍槽的槽內(nèi)設(shè)有一塊連接外電源陽極的陽極板，鍍液通過陽極板連接外電源的陽極。所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，還包括鍍液母槽和機(jī)械泵，所述的鍍液母槽的進(jìn)液口通過管道連接至鍍槽的槽內(nèi)，鍍液母槽的出液口通過設(shè)有機(jī)械泵的管道連接至鍍槽的中空壁。[0019]本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，采用電池殼內(nèi)插入導(dǎo)管噴鍍的方式，解決了電池殼滾鍍過程中電池殼盲孔電鍍的難題；通過控制鍍液噴射速度和噴孔的分布，可以實(shí)現(xiàn)電池殼內(nèi)外表面金屬鍍層的均一；改變噴鍍時(shí)間以及電流密度，則可獲得不同鍍層厚度要求的電池殼。并且，采用噴鍍的方法，電鍍電流密度可以達(dá)到70-100A · dm_2，鍍2μπι的鎳鍍層只需要5. 5-6. 6s。而滾鍍則需要3-4個(gè)小時(shí)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型單體噴鍍示意圖；圖2為本實(shí)用新型噴鍍循環(huán)示意圖；圖3為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 (a)、(b)為本實(shí)用新型多點(diǎn)給電示意圖；圖5為本實(shí)用新型機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為鍍槽，2為噴管，3為噴孔，4為夾持板，5為突起，6為鍍液母槽，7為機(jī)械泵，8為電池殼。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，電池殼8排列處、鍍槽1和電池殼8收集處依次水平排列，PLC控制器的輸出端電連接至第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和鍍槽1的控制端，第一機(jī)械臂可在電池殼8排列處和鍍槽1間往復(fù)運(yùn)動，第二機(jī)械臂可在鍍槽1和電池殼8收集處間往復(fù)運(yùn)動，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂平行設(shè)置并保持相互等距運(yùn)行。鍍槽1為設(shè)有中空壁的槽狀結(jié)構(gòu)，鍍槽1內(nèi)設(shè)有一連通中空壁內(nèi)部的凸起的噴管2，鍍槽1的內(nèi)表面與噴管2 表面設(shè)有多個(gè)連通至中空壁內(nèi)部用于噴射鍍液的噴孔3。第一機(jī)械臂包括兩塊夾持板4，兩塊夾持板4中至少有一塊為導(dǎo)體制成，由導(dǎo)體制成的夾持板4連接外電源的陰極。兩塊夾持板4相互平行設(shè)置并在兩塊夾持板4之間形成夾持空間，其中一塊夾持板4上設(shè)有一個(gè)突起5，另一塊夾持板4上設(shè)有兩個(gè)突起5，三個(gè)突起5向兩塊夾持板4之間所形成的夾持空間突出并對夾持物形成三點(diǎn)接觸式的夾持。鍍液母槽6的進(jìn)液口通過管道連接至鍍槽1的槽內(nèi)，鍍液母槽6的出液口通過設(shè)有機(jī)械泵7的管道連接至鍍槽1的中空壁。鍍槽1本體為絕緣體，鍍槽1的槽內(nèi)設(shè)有一塊連接外電源陽極的陽極板，陽極板浸泡在鍍液中，鍍液通過陽極板連接外電源的陽極。進(jìn)行電鍍工作時(shí)，電池殼8作為被鍍件通過機(jī)械臂的導(dǎo)體夾持板4連接到外接電源陰極，鍍槽1內(nèi)表面與噴管2表面分別設(shè)置了許多噴孔3，鍍液通過金屬陽極板與外接電源陽極相連。當(dāng)鍍液噴射到電池殼8上時(shí)，帶正電的金屬陽離子接觸到帶負(fù)電的電池殼8， 金屬陽離子迅速還原成金屬原子沉積在電池殼8內(nèi)外表面。母槽中的鍍液經(jīng)機(jī)械泵7抽起，進(jìn)入鍍槽1中空壁中，通過槽壁和噴管2上的噴孔 3噴到電池殼8表面，鍍液隨即落入鍍槽1內(nèi)，最后經(jīng)導(dǎo)管流回母槽當(dāng)中，整個(gè)過程鍍液無泄漏。采用本實(shí)用新型裝置可以對電池殼8內(nèi)外表面、殼內(nèi)底部及其拐角位置進(jìn)行噴鍍，實(shí)現(xiàn)電池殼8內(nèi)外表面鍍層均一，有效解決了預(yù)鍍方法中產(chǎn)生的鍍層開裂問題和滾鍍方法中鍍層殼內(nèi)底部太薄、孔口附近太厚的問題。孔口鍍層太厚，影響電池殼8的焊接性能，導(dǎo)致電池封裝性能變差，易漏液和爆炸。噴鍍方法電流密度可以達(dá)到70-100A · dm_2，根據(jù)鍍層沉積機(jī)理，電流密度越大，瞬間形核速率越多，鍍層晶粒越細(xì)。因此，采用本實(shí)用新型噴鍍制得的金屬鍍層結(jié)構(gòu)致密，表面光滑，因而耐腐蝕性能提高。鍍層晶粒越細(xì)，鍍層硬度越高，電池殼8抗劃傷性能提高。具體的運(yùn)作步驟有①第一機(jī)械臂處于電池殼8排列處上方，第二機(jī)械臂處于鍍槽1上方；②PLC控制器控制第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂同時(shí)向下運(yùn)動，至第一機(jī)械臂達(dá)到電池殼8排列處內(nèi)的電池殼8位置，第二機(jī)械臂達(dá)到鍍槽1內(nèi)的電池殼8位置，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂收攏夾緊電池殼8 ；③第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂同時(shí)向上運(yùn)動至高處后，再同時(shí)移動至第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂分別位于鍍槽1和電池殼8收集處上方；④第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂同時(shí)向下運(yùn)動，第一機(jī)械臂運(yùn)動至鍍槽1中噴管2插入到第一機(jī)械臂所夾電池殼8內(nèi)部，第二機(jī)械臂運(yùn)動至第二機(jī)械臂所夾電池殼8平穩(wěn)放置到電池殼8收集處；⑤啟動噴鍍裝置，對電池殼8進(jìn)行噴鍍；⑥第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂松開電池殼8，第一機(jī)械臂向下移動一小段距離后再收攏夾緊電池殼8，實(shí)現(xiàn)換點(diǎn)給電；⑦啟動噴鍍裝置，再次對該電池殼8進(jìn)行噴鍍；⑧第一機(jī)械臂再次張開，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂先向上運(yùn)動至高處后，再運(yùn)動至步驟①所述的位置；⑨重復(fù)①-⑧所述動作，則在鍍槽1中噴鍍后的電池殼8將被送入電池殼8收集處內(nèi)。再依次循環(huán)，則電池殼8單體噴鍍得到了持續(xù)生產(chǎn)。通過PLC控制方法結(jié)合機(jī)械臂的運(yùn)動方式，實(shí)現(xiàn)了噴鍍過程的自動化以及高精準(zhǔn)度要求。噴鍍裝置也由PLC控制器控制，使得噴鍍參數(shù)具有可控性并且精確度高，產(chǎn)品質(zhì)量有保障，一致性好。步驟⑥換點(diǎn)給電的方式，即通過改變夾具與電池殼8接觸點(diǎn)，并依次進(jìn)行噴鍍，如圖4所示。當(dāng)夾具與電池殼8接觸點(diǎn)在(a)中所示位置時(shí)進(jìn)行一次噴鍍；然后，移動夾具至 (b)中所示位置與電池殼8進(jìn)行接觸，再進(jìn)行一次噴鍍。第二次噴鍍可以彌補(bǔ)第一次噴鍍時(shí)夾具與電池殼8接觸點(diǎn)漏鍍問題，確保鍍層完整。本實(shí)用新型機(jī)械臂夾具為三點(diǎn)接觸式。機(jī)械臂的夾具由一塊或兩塊金屬導(dǎo)電板構(gòu)成，其中一塊金屬導(dǎo)電板上有兩個(gè)突起5如螺絲等，另一金屬導(dǎo)電板上有一個(gè)突起5，突起5 的伸出方向均伸向夾持板4之間所形成的夾持空間，三個(gè)突起5即構(gòu)成了夾具夾電池殼8 的三個(gè)接觸點(diǎn)。當(dāng)夾具夾緊電池殼8時(shí)，三個(gè)突起5與電池殼8接觸點(diǎn)與電池殼8圓心連接相互形成120°角。這樣能使電池殼8表面電流分布比較均勻。本實(shí)用新型裝置安裝了溫度控制系統(tǒng)來保證鍍液溫度恒定可控。傳感器探測母槽鍍液的溫度信息，反饋到溫度控制顯示器中并通過讀數(shù)顯示出來；溫度顯示控制器自動比較溶液實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)值的大小來控制加熱器工作。若溶液溫度過高，則加熱器停止工作；若溶液溫度過低，則加熱器進(jìn)行加熱。
權(quán)利要求1.一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，其特征在于，包括PLC控制器、用于夾持未噴鍍電池殼的第一機(jī)械臂、用于夾持已噴鍍電池殼的第二機(jī)械臂、電池殼排列處、鍍槽和電池殼收集處，所述的電池殼排列處、鍍槽和電池殼收集處依次水平排列，所述的PLC控制器的輸出端電連接至第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂和鍍槽的控制端，所述的第一機(jī)械臂可在電池殼排列處和鍍槽間往復(fù)運(yùn)動，所述的第二機(jī)械臂可在鍍槽和電池殼收集處間往復(fù)運(yùn)動，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂平行設(shè)置并保持相互等距運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，其特征在于，所述的鍍槽為設(shè)有中空壁的槽狀結(jié)構(gòu)，鍍槽內(nèi)設(shè)有一連通中空壁內(nèi)部的凸起的噴管，鍍槽的內(nèi)表面與噴管表面設(shè)有多個(gè)連通至中空壁內(nèi)部用于噴射鍍液的噴孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，其特征在于，所述的第一機(jī)械臂包括兩塊夾持板，所述的兩塊夾持板相互平行設(shè)置并在兩塊夾持板之間形成夾持空間，其中一塊夾持板上設(shè)有一個(gè)突起，另一塊夾持板上設(shè)有兩個(gè)突起，所述的三個(gè)突起向兩塊夾持板之間所形成的夾持空間突出并對夾持物形成三點(diǎn)接觸式的夾持。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，其特征在于，所述的兩塊夾持板中至少有一塊為導(dǎo)體制成，所述的由導(dǎo)體制成的夾持板連接外電源的陰極。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，其特征在于，所述的鍍槽的槽內(nèi)設(shè)有一塊連接外電源陽極的陽極板，鍍液通過陽極板連接外電源的陽極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，其特征在于，還包括鍍液母槽和機(jī)械泵，所述的鍍液母槽的進(jìn)液口通過管道連接至鍍槽的槽內(nèi)，鍍液母槽的出液口通過設(shè)有機(jī)械泵的管道連接至鍍槽的中空壁。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種動力電池外殼單體噴鍍裝置，裝置包括PLC控制器、用于夾持未噴鍍電池殼的第一機(jī)械臂、用于夾持已噴鍍電池殼的第二機(jī)械臂、鍍槽、鍍液母槽和機(jī)械泵。鍍槽內(nèi)一連通中空壁內(nèi)部的凸起的噴管，鍍槽的內(nèi)表面與噴管表面設(shè)有多個(gè)用于噴射鍍液的噴孔，采用噴鍍的方式對電池殼逐一電鍍。采用本實(shí)用新型制得的電池殼鍍層表面光滑，內(nèi)外表面鍍層厚度均勻，耐蝕性能得到提高，電池殼間一致性得到增強(qiáng)。
文檔編號C25D5/08GK202047154SQ201120096588
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者曹豐文, 朱經(jīng)濤, 潘俊安 申請人:曹豐文, 朱經(jīng)濤, 潘俊安