动力锂电池自动化成、检测生产线[实用新型专利]

*CN202957331U*

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 202957331 U(45)授权公告日 2013.05.29

(12)实用新型专利

(21)申请号 201120560133.6(22)申请日 2011.12.29

(73)专利权人陆文周

地址201804 上海市嘉定区春归路805号专利权人肖锋

郝亚飞(72)发明人陆文周 肖锋 郝亚飞(51)Int.Cl.

H01M 10/058(2010.01)G01R 31/36(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书1页 说明书4页 附图1页权利要求书1页 说明书4页 附图1页

(54)实用新型名称

动力锂电池自动化成、检测生产线(57)摘要

本实用新型公开了一种动力锂电池化成、检测生产线，该生产线主体部分由倍速链输送线构成，形成立体式多层框架，线体内部通过阻挡器定位，定时完成相应的工序要求，控制要求先到先作业、先离开，先补充。流水线线体之间采用升降机、移载小车等机构完成接驳。该生产线可实现高度自动化，电芯组进入生产线后，除上线输送线和下线输送线需人工操作外，可实现全过程无人化自动生产，完成静置、充放电、参数测量、数据上传等过程。该生产线生产效率高、占用劳动力数量少，大大降低了人力成本；同时，该生产线采用上位机到下位机的网络型控制系统，通过传感器进行监测，该生产线可实现对每一个生产工序时间的精确控制，以及对每一只电芯参数的精确测量，从而大大提高电芯的生产质量，提高产品的合格率和良品率。

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权 利 要 求 书

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1.一种动力锂电池自动化成、检测生产线，包括上线输送线(1)、1层移载小车(2)、升降机1(3)、升降机2(4)、静置1输送线1(5)、静置1输送线2(6)、升降机3(7)、升降机4(8)、3层移载小车1(9)、恒流-恒压充电生产线1(10)、恒流-恒压充电生产线2(11)、3层移载小车2(12)、静置2输送线(13)、升降机5(14)、串联恒流放电生产线(15)、3层移载小车3(16)、静置3输送线(17)、串联恒流充电生产线(18)、升降机6(19)、并联恒压充电生产线(20)、3层移载小车4(21)、升降机7(22)、静置4输送线(23)、升降机8(24)、电压、内阻检测线(25)、下线输送线(26)为一体的动力锂电池自动化成、检测生产线，其特征在于电芯组通过上线输送线(1)以两盒并排作为一组送到1层移载小车(2)的移载台板上，之后通过升降机1(3)和升降机2(4)将电芯组分别提升到静置1输送线1(5)和静置1输送线2(6)上后再分别向前运送，等待电芯组到位后通过升降机3(7)、升降机4(8)及3层移载小车1(9)将电芯组输送到恒流-恒压充电生产线1(10)和恒流-恒压充电生产线2(11)上，线体上分别布置有串联恒流充电装置和并联恒压充电装置，进行电芯的串联恒流充电和并联恒压充电化成工作，化成完成后通过3层移载小车2(12)将电芯组输送到静置2输送线(13)上静置，静置时间到达后通过升降机5(14)将电芯组输送到串联恒流放电生产线(15)上进行化成，线体上布置有串联恒流放电装置，进行电芯的串联恒流放电化成工作，化成完成后通过3层移载小车3(16)将电芯组输送到静置3输送线(17)上静置，静置时间到达后将电芯组输送到串联恒流充电生产线(18)上，线体上布置有串联恒流充电装置，进行电芯的串联恒流充电化成工作，化成完成后通过升降机6(19)将电芯组输送到并联恒压充电生产线(20)上进行化成，线体上布置有并联恒压充电装置，进行电芯的并联恒压充电化成工作，化成完成后通过3层移载小车4(21)和升降机7(22)将电芯组输送到静置4输送线(23)上静置，静置 时间到达后通过升降机8(24)将电芯组输送到电压、内阻检测线(25)，线体上布置有电芯参数测量设备，对每一只电芯进行电压、内阻参数测量，数据测量结束后，自动上传到计算机进行电芯参数测量，之后通过下线输送线(26)由工人将电芯组运走，整个生产线的生产过程完成；

除以上外，该生产线还设有传感器和控制系统，其中传感器主要包括光电传感器、急停开关，在倍速链输送线线体、升降机、移载小车的关键部位布置光电传感器，以实时监控其上产状态，由控制器做出相应的指令，控制整条生产线按要求正常运转，在整个生产线的关键部位设置急停开关，以在出现危险地情况下实现设备故障自动报警功能，其中控制系统采用上位机到下位机的网络型控制系统，输送线、升降机和移载小车由单独的PLC进行控制，形成下位机控制系统，由一台工业级计算机作为上位机，输送线各部分的PLC连接到该上位机，形成自上而下的控制系统网络，上位机可对当前物流状态进行监测及控制，实时显示当前物流状态。

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说 明 书

动力锂电池自动化成、检测生产线

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技术领域

本发明涉及一种动力锂电池自动化成、检测生产线，属于动力锂电池生产制造类

技术领域。

[0001]

背景技术

锂电池最早出现于1958年，20世纪70年代进入实用化。20世纪80年代锂离子

电池在各种便携式电子产品上得到广泛应用。最近，随着油耗量的增加以及汽车对环境污染的加剧，电动自行车、电动汽车使用量正在逐步增加，促使大容量锂离子电池得到各电池生产厂商的重视。国内外主要的锂离子电池厂家都投入大量资金和技术人员研发大容量的动力型电池，它属于高性能无污染的新型环保能源，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，因此动力锂离子电池及其充放电设备的研究具有重大意义。 [0003] 各个动力锂电池厂家的生产工艺有一些差别，但是万变不离其宗，主要工艺流程为：配料→涂布→辊压→裁片→电芯组装→干燥→注液→化成→成型→检测→包装出厂。其中，电池化成工序，主要指在生产过程中对电芯进行多次充放电，是电芯生产过程中极为重要的一道工序，对出厂电池的成品合格率、性能等方面会有重大影响。 [0004] 我们对动力锂电池厂家的电芯化成生产工艺进行了调查，从调查结果中我们发现，我国在电池化成的研究、开发和生产中已经取得了很大的进步，但是仍存在一些不足和亟待改进的地方，如：

[0005] 1)现有动力锂离子电池化成设备的上、下料仍然主要依靠人工来完成，一 台设备有几十个充放电通道，通常一批电池的化成需要几十台这样的化成设备，如果完全用人工来完成这些电池的上架、参数检测和下架，需要占用大量的劳动力，生产效率极低； [0006] 2)锂电池化成过程中对电池的检测不够智能化。在对大批量电池进行化成的过程中，需要对每一块电池进行性能检测，将测得的性能参数输入计算机，并通过计算机数据库进行管理。但是，目前采用的方法还是手工去测量电芯的电压、内阻等参数，自动化水平很低。

[0007] 由此，为了节约人力成本，提高自动化水平，从而降低生产成本、提高生产效益，对动力锂离子电池化成自动化流水线进行研究很有必要。

[0002]

发明内容

[0008] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可实现高度自动化的动力锂电池化成、检测生产线，提高动力锂电池的生产效率，降低人力成本；可提高对电池生产过程的监控，实现电池生产过程中每一个工序过程时间上的精确控制，以及对电芯参数的精确测量，提高电池的生产质量和良品率。

本发明动力锂电池自动化成、检测生产线由生产线主体部分、传感器II和控制系

统III组成；

[0010] 一种动力锂电池自动化成、检测生产线，包括上线输送线(1)、1层移载小车(2)、

[0009]

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说 明 书

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升降机1(3)、升降机2(4)、静置1输送线1(5)、静置1输送线2(6)、升降机3(7)、升降机4(8)、3层移载小车1(9)、恒流-恒压充电生产线1(10)、恒流-恒压充电生产线2(11)、3层移载小车2(12)、静置2输送线(13)、升降机5(14)、串联恒流放电生产线(15)、3层移载小车3(16)、静置3输送线(17)、串联恒流充电生产线(18)、升降机6(19)、并联恒压充电生产线(20)、3层移载小车4(21)、升降机7(22)、静置4输送线(23)、升降机8(24)、电压、内阻检测线(25)、下线输送线(26)为一体的动力锂电 池自动化成、检测生产线，其特征在于电芯组通过上线输送线(1)以两盒并排作为一组送到1层移载小车(2)的移载台板上，之后通过升降机1(3)和升降机2(4)将电芯组分别提升到静置1输送线1(5)和静置1输送线2(6)上后再分别向前运送，等待电芯组到位后通过升降机3(7)、升降机4(8)及3层移载小车1(9)将电芯组输送到恒流-恒压充电生产线1(10)和恒流-恒压充电生产线2(11)上，线体上分别布置有串联恒流充电装置和并联恒压充电装置，进行电芯的串联恒流充电和并联恒压充电化成工作，化成完成后通过3层移载小车2(12)将电芯组输送到静置2输送线(13)上静置，静置时间到达后通过升降机5(14)将电芯组输送到串联恒流放电生产线(15)上进行化成，线体上布置有串联恒流放电装置，进行电芯的串联恒流放电化成工作，化成完成后通过3层移载小车3(16)将电芯组输送到静置3输送线(17)上静置，静置时间到达后将电芯组输送到串联恒流充电生产线(18)上，线体上布置有串联恒流充电装置，进行电芯的串联恒流充电化成工作，化成完成后通过升降机6(19)将电芯组输送到并联恒压充电生产线(20)上进行化成，线体上布置有并联恒压充电装置，进行电芯的并联恒压充电化成工作，化成完成后通过3层移载小车4(21)和升降机7(22)将电芯组输送到静置4输送线(23)上静置，静置时间到达后通过升降机8(24)将电芯组输送到电压、内阻检测线(25)，线体上布置有电芯参数测量设备，对每一只电芯进行电压、内阻参数测量，数据测量结束后，自动上传到计算机进行电芯参数测量，之后通过下线输送线(26)由工人将电芯组运走，整个生产线的生产过程完成。 [0011] 除以上外，该生产线还设有传感器和控制系统，其中传感器主要包括光电传感器、急停开关，在倍速链输送线线体、升降机、移载小车的关键部位布置光电传感器，以实时监控其上产状态，由控制器做出相应的指令，控制整条生产线按要求正常运转，在整个生产线的关键部位设置急停开关，以在出现危险地情况下实现设备故障自动报警功能，其中控制系统采用上位机到下位机的网 络型控制系统，输送线、升降机和移载小车由单独的PLC进行控制，形成下位机控制系统，由一台工业级计算机作为上位机，输送线各部分的PLC连接到该上位机，形成自上而下的控制系统网络，上位机可对当前物流状态进行监测及控制，实时显示当前物流状态。

[0012] 动力锂电池自动化成、检测生产线可实现全过程无人化自动生产，完成静置、充放电、参数测量、数据上传过程，该生产线生产效率高、占用劳动力数量少，大大降低了人力成本，同时，该生产线采用上位机到下位机的网络型控制系统，通过传感器进行监测，该生产线可实现对每一个生产工序时间的精确控制，以及对每一只电芯参数的精确测量，从而大大提高电芯的生产质量，提高产品的合格率和良品率。 附图说明

[0013] 图1、为本发明动力锂电池自动化成、检测生产线布局示意图；

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说 明 书

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其中：1-上线输送线，2-1层移载小车，3-升降机1，4-升降机2，5-静置1输送线

1，6-静置1输送线2，7-升降机3，8-升降机4，9-3层移载小车1，10-恒流-恒压充电生产线1，11-恒流-恒压充电生产线2，12-3层移载小车2，13-静置2输送线，14-升降机5，15-串联恒流放电生产线，16-3层移载小车3，17-静置3输送线，18-串联恒流充电生产线，19-升降机6，20-并联恒压充电生产线，21-3层移载小车4，22-升降机7，23-静置4输送线，24-升降机8，25-电压、内阻检测线，26-下线输送线。 [0015] 图2、为化成、检测生产工艺流程示意图。 具体实施方式

[0016] 下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。 [0017] 实施例、如图1所示，动力锂电池自动化成、检测生产线，由生产线主体 部分、传感器和控制系统组成； [0018] 生产线主体部分，由上线输送线(1)、1层移载小车(2)、升降机1(3)、升降机2(4)、静置1输送线1(5)、静置1输送线2(6)、升降机3(7)、升降机4(8)、3层移载小车1(9)、恒流-恒压充电生产线1(10)、恒流-恒压充电生产线2(11)、3层移载小车2(12)、静置2输送线(13)、升降机5(14)、串联恒流放电生产线(15)、3层移载小车3(16)、静置3输送线(17)、串联恒流充电生产线(18)、升降机6(19)、并联恒压充电生产线(20)、3层移载小车4(21)、升降机7(22)、静置4输送线(23)、升降机8(24)、电压、内阻检测线(25)、下线输送线(26)组成。

[0019] 电芯组进入生产线后，按图1中箭头所示物流方向完成整个静置、充放电、参数测量、数据上传等过程，在这个过程中实现全自动无人化生产。生产线采用倍速链及铝合金导轨构成倍速链自动输送线，线体由单层、三层、五层等三种结构，以及升降机、移载小车等组成。

[0020] 电芯组通过上线输送线(1)进入，上线输送线(1)采用倍速链及铝合金导轨构成倍速链自动输送线，设计长度为2.35米，上线输送线(1)的作用是起到一个缓冲的作用，将夹紧的电芯盒，以两盒并排作为一组送入1层移载小车(2)的移载台板。为了提高生产效率，在整条生产线里，电芯盒都是以并排的两盒作为一组。夹紧好的电芯盒，由人工推入上线输送线(1)，入口处设有阻挡器，由人工手动控制，常态为阻挡状态，当平行放入2盒电芯盒，遇阻挡器停止后，操作者确认无误，按下【移动】手动按钮(控制阻挡器)，阻挡器下降，电芯盒随倍速链移动，输送到1层移载小车(2)的移载台板。 [0021] 1层移载小车(2)主要起到电芯盒分配的作用，它的移载台板可以在升降机1(3)、升降机2(4)之间切换，从而把电芯输送到静置1输送线1(5)、静置1输送线2(6)上。静置1输送线1(5)和静置1输送线2(6)相互平行，为5层的倍速链输送线，共同起到完成电芯静置1(24h)的作用，其首尾两端 的升降机1(3)、升降机2(4)、升降机3(7)、升降机4(8)也相应的为5层升降机，可在竖直方向上升起为5个不同的高度，作用是将电芯盒输送到倍速链输送线的每一层上去。 [0022] 电芯完成静置1后，通过升降机3(7)、升降机4(8)进入到3层移载小车1(9)，通过3层移载小车1(9)的电芯分配作用，将电芯输送到恒流-恒压充电生产线1(10)、恒流-恒压充电生产线2(11)。恒流-恒压充电生产线1(10)、恒流-恒压充电生产线2(11)相互平

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行，为3层的倍速链输送线，线体上布置有串联恒流和并联恒压充电装置，先后完成对电芯的串联恒流充电和并联恒压充电。 [0023] 完成恒流-恒压充电后，电芯通过3层移载小车2(12)输送到静置2输送线(13)，完成对电芯的30分钟静置，之后电芯通过升降机5(14)进入串联恒流放电生产线(15)。串联恒流放电生产线(15)为3层的倍速链输送线，线体上布置有串联恒流放电装置，完成对电芯的串联恒流放电。升降机5(14)为3层升降机，主要作用是将上一步完成电芯静置2的电芯进行合理的分配，输送到串联恒流放电生产线(15)的每一层。 [0024] 同上述过程，电芯依次通过3层移载小车3(16)进入静置3输送线(17)，完成30分钟静置，之后分别进入串联恒流充电生产线(18)和并联恒压充电生产线(20)。串联恒流充电生产线(18)和并联恒压充电生产线(20)均为3层的倍速链输送线，线体上分别布置有串联恒流充电装置和并联恒压充电装置，完成对电芯的串联恒流充电和并联恒压充电。 [0025] 随后，电芯通过3层移载小车4(21)、升降机7(22)进入静置4输送线(23)，静置4输送线(23)为5层的倍速链输送线，起到完成电芯静置4(24h)的作用。升降机7(22)起到连接3层的移载小车4(21)和5层的静置4输送线(23)的作用。静置结束后，电芯通过升降机8(24)进入电压、内阻检测线(25)。电压、内阻检测线(25)为1层的倍速链输送线，线体上布置有电芯参 数测量设备，对每一只电芯进行电压、内阻参数测量，数据测量结束后，自动上传到计算机。测量完成后，电芯进入下线输送线(26)，由工人运走，整个生产线的生产过程完成。

[0026] ——传感器，主要包括光电传感器、急停开关；在倍速链输送线线体、升降机、移载小车的关键部位布置光电传感器，以实时监控其上产状态，由控制器做出相应的指令，控制整条生产线按要求正常运转；在整个生产线的关键部位设置急停开关，以在出现危险地情况下实现设备故障自动报警功能。 [0027] ——控制系统，采用上位机到下位机的网络型控制系统。输送线、升降机和移载小车由单独的PLC进行控制，形成下位机控制系统；由一台工业级计算机作为上位机，输送线各部分的PLC连接到该上位机，形成自上而下的控制系统网络，上位机可对当前物流状态进行监测及控制，实时显示当前物流状态。 [0028] 本发明动力锂电池自动化成、检测生产线，可实现高度自动化，电芯组进入生产线后，可实现全过程无人化自动生产，完成静置、充放电、参数测量、数据上传过程。该生产线生产效率高、占用劳动力数量少，大大降低了人力成本；同时，该生产线采用上位机到下位机的网络型控制系统，通过传感器进行监测，该生产线可实现对每一个生产工序时间的精确控制，以及对每一只电芯参数的精确测量，从而大大提高电芯的生产质量，提高产品的合格率和良品率。

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说 明 书 附 图

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图2

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