一种电芯托盘及托盘组件的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种电芯托盘及托盘组件。


背景技术：

2.在锂电池的制作过程中，通常需要将电芯放置于托盘内，以便对电芯进行相应的操作处理。在进行相应的操作处理的过程中，托盘将带动电芯同步移动，因此，为了使电芯在托盘内能够稳定存放，托盘需要对电芯提供支撑以及固定作用。然而，现有的托盘仅仅只能提供支撑及固定作用，当不同型号规格的电芯需要同时进行操作处理时，由于不同型号规格的电芯无法存放至同一托盘内，则需要提供多种不同结构的托盘，以完成对不同型号规格的电芯的操作处理。由此可见，现有的托盘存在适用范围窄、通用性低的问题，无法满足更高要求的电芯存放。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有托盘适用范围窄、通用性小的问题，提供一种无需换型的电芯托盘及托盘组件。
4.一种电芯托盘，用于放置电芯，电芯托盘包括：
5.支撑层；
6.固定层，被构造为非牛顿流体材料层，且设于支撑层上；
7.隔离层，覆盖于固定层上，隔离层用于与电芯接触；
8.其中，固定层与隔离层均能够在电芯的重力作用下产生形变，以包覆固定电芯。当电芯放置于电芯托盘内时，电芯与隔离层接触，并在其自重作用下对电芯托盘产生向下的压力。在该压力的作用下，固定层与隔离层能够产生一定的形变，使得电芯被包覆于固定层及隔离层中。此时，支撑层为电芯提供支撑，使得电芯被稳固支撑于支撑层上，且被包覆于固定层与隔离层中，从而实现对电芯的支撑及固定。
9.进一步地，电芯托盘带动电芯移动时，由非牛顿流体材料构成的固定层能够抵消电芯所受到的径向力，使得电芯在电芯托盘内更加稳固。此外，由于非牛顿流体材料层的流动性，使得不同型号规格的电芯能够方便快捷的放置于同一电芯托盘内，且无需对于电芯托盘的结构作任何调整，真正实现无换型。
10.在其中一个实施例中，固定层的高度大于或等于电芯高度的三分之一。由此，能够避免电芯跟随电芯托盘移动时在外力作用下发生倾倒，从而提高电芯在固定层内的稳定性。
11.在其中一个实施例中，固定层包括填充材料，填充材料为非牛顿流体材料。由此，可确保固定层对于电芯的包覆及稳固作用。
12.在其中一个实施例中，隔离层被构造为薄膜层，薄膜层能够与电芯接触并产生摩擦力，以限制电芯滑动。薄膜层覆盖于固定层上，由于其轻薄的特性，不会对固定层产生压力，可确保固定层结构的稳定。且薄膜层具有高耐磨、高摩擦系数，当电芯与薄膜层接触时，
能够有效防止电芯在电芯托盘的带动下移动时产生滑动。
13.在其中一个实施例中，薄膜层为液封薄膜。液封薄膜能够将电芯与固定层有效隔绝，使两者互不影响。
14.在其中一个实施例中，薄膜层为柔性塑料薄膜层，具有优良的耐磨性及耐划性，不仅能够有效避免与其接触的电芯产生滑动、确保电芯的稳定性，而且绿色环保，对人体无任何损害。
15.在其中一个实施例中，隔离层包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、尼龙以及聚甲醛中一种或多种。
16.在其中一个实施例中，电芯托盘包括底板及侧板，侧板环绕设置于底板四周，侧板与底板共同围合形成一容置空间，支撑层、固定层以及隔离层均位于容置空间内。将电芯放置于容置空间内，能够在电芯托盘带动电芯移动时，对电芯进行进一步地保护，使得电芯的存放更加安全。
17.本实用新型还提供一种托盘组件，包括如上电芯托盘。
18.在其中一个实施例中，托盘组件还包括控制夹具，控制夹具与隔离层相连，用于根据隔离层产生形变量控制隔离层在固定层上的覆盖长度。通过设置控制夹具，能够更加灵活准确的控制薄膜层的面积变化，使得薄膜层与固定层的贴合更加紧密，从而使得电芯在固定层中的包覆更加稳固。
19.上述电芯托盘及托盘组件，利用固定层中非牛顿流体材料的流动性，使得放置于其中的电芯在自重的作用下被固定层包覆并固定，对电芯起到支撑及固定作用，此外，由于非牛顿流体材料的流动性，可使不同型号规格的电芯能够被放置于同一托盘内，无需换型，结构简单，通用性高。
附图说明
20.图1为本技术一实施例中电芯托盘的立体结构示意图；
21.图2为图1所示电芯托盘中放置电芯的结构示意图；
22.图3为图1所示电芯托盘的剖视图；
23.图4为图1所示电芯托盘中放置电芯后的剖视图；
24.图5为图1所示电芯托盘的结构示意图；
25.图中，100-电芯托盘、200-电芯、10-支撑层、20-固定层、30-隔离层、40-底板、50-侧板。
具体实施方式
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型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实用新型。但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
27.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
28.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。在本实用新型的描述中，“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。
29.在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。
30.在本实用新型中，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。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“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。
32.目前，从市场形势的发展来看，锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。其中，锂离子电池的生产工艺流程通常包含如下步骤：第一步，电极浆料制备，主要是将电极活性材料、粘结剂、溶剂等混合在一起，充分搅拌分散后，形成浆料；第二步，涂布，将第一步制备的浆料以指定厚度均匀涂布到集流体(铝箔或铜箔等)上，并烘干溶剂；第三步，极片冲切，将上一步制作出来的极片冲切成指定的尺寸形状；第四步，叠片，将正负极片、隔膜装配到一起，完成贴胶后，形成极芯；第五步，组装软包电池，将上一步生产的极芯装入已经冲好坑的铝塑膜，并完成顶封、侧封等(还要留个口注液)，形成未注液的软包电池；第六步，注液，将指定量的电解液注入软包电芯内部；第七步，电池密封，在真空环境中将电芯内部的气体抽出并完成密封。
33.在上述锂离子电池的生产过程中，需要储存、周转锂离子电池成品和半成品，而电芯托盘在储存、周转的过程中是常用的工具。
34.然而，本发明人注意到，当使用电芯托盘对锂离子电池成品或半成品进行储存或周转时，由于不同型号的电芯具有不同的规格及形状，因此需要使用与电芯形状相对应的托盘。不同型号的电芯将对应不同形状的托盘，这就会导致托盘的利用率低，从而产生资源浪费。
35.此外，虽然现有的一些托盘结构通过滑动设置的多个夹具形成电芯槽，将电芯固定于电芯槽内，通过滑动夹具实现电芯槽的长度调整。但这种方式仍然需要对托盘结构进行调整，以适应不同型号的电芯，并且通过滑动夹具仅能调整电芯槽的长度，而在宽度上仍然无法兼容多种型号的电芯。由此，上述方式并未实现真正意义的无换型电芯托盘。
36.基于此，有必要提供一种电芯托盘及托盘组件，能够适用于各种型号及规格的电芯，实现真正意义上的无需换型。
37.本技术实施例公开的电芯托盘及托盘组件可以但不限用于锂离子电池托盘夹具等存储装置中。可以将本技术公开的电芯托盘设置于用于存储锂离子电池电芯的托盘夹具装置内，将电芯固定放置于电芯托盘内，这样，不仅能够实现电芯的免换型，还能够在电芯托盘带动电芯移动时，保护电芯不发生倾倒。图1示出了本实用新型一实施例中的电芯托盘的立体结构示意图，图2示出了本实用新型一实施例中的电芯托盘中放置电芯的结构示意图，图3示出了本实用新型一实施例中的电芯托盘的剖视图。为便于描述，附图仅示出了与本实用新型实施例相关的结构。
38.请参阅图1、图2以及图3，本实用新型一实施例提供了一种用于放置电芯200的电芯托盘100，包括自下而上依次设置的支撑层10、固定层20以及隔离层30。其中，固定层20被构造为非牛顿流体材料层，且设于支撑层10上。隔离层30覆盖于固定层20上，用于与电芯200接触。此外，支撑层10为固定层20、隔离层30以及放置于隔离层30上的电芯200提供支撑基础，固定层20与隔离层30均能够在电芯200的重力作用下产生形变，以包覆固定电芯200。
39.具体地，支撑层10为一支撑底板，当电芯200放置于电芯托盘100内时，电芯200与隔离层30接触。此时，电芯200在其自重作用下对电芯托盘100产生向下的压力，在该压力的作用下，固定层20与隔离层30能够产生一定的形变，使得电芯200被包覆于固定层20及隔离层30中。此时，支撑层10为电芯200提供支撑，使得电芯200被稳固支撑于支撑层10上，且被包覆于固定层20与隔离层30中，从而实现对电芯200的支撑及固定。
40.其中，非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。
41.非牛顿流体材料在未受到外界压力时，其内部各分子间的运动相对开放，分子间呈现为弱连接，且材料内部的分子可以自由运动，此时会表现出相对柔软、弯曲、易变形的外在特点；相对的，当非牛顿流体材料因外界压力而发生急剧形变时，会使原本松散的分子之间因外力变化而集中起来(剪切增稠)，各分子之间的连接力也会因此而增强，此时该材料的外部表现就会“化柔为刚”，且冲击力越大，分子间的连接力就越强，因而使材料具有保护功能，体现出极强的防护价值。
42.基于非牛顿流体材料的上述特性，发明人注意到，将非牛顿流体材料合理应用到电芯托盘结构中，不仅能够实现真正的无换型电芯托盘，而且当电芯在电芯托盘带动下运动时，还能够有效保护电芯不受外力作用而发生倾倒或碰撞，能够更好的保护电芯。
43.当需要对电芯200进行相应的操作处理时，电芯托盘100带动电芯200移动。在移动过程中，非牛顿流体材料的固定层20能够抵消电芯200所受到的径向力，使得电芯200在电芯托盘100内更加稳固。此外，由于非牛顿流体材料层的流动性，使得不同型号规格的电芯200能够方便快捷的放置于同一电芯托盘100内，且无需对于电芯托盘100的结构作任何调整，真正实现无换型。
44.在一些实施例中，固定层20的高度大于或等于电芯200高度的三分之一。具体到本实施例中，固定层20的高度为电芯200高度的三分之一。使用时，将电芯200包覆于固定层20内，以对电芯200进行固定。为了避免电芯200跟随电芯托盘100移动过程中发生倾倒，将固定层20的高度设置为电芯200高度的三分之一，以提高电芯200在固定层20内的稳定性。
45.进一步地，固定层20包括填充材料，填充材料为非牛顿流体材料。具体到本实施例中，填充材料包括p4u、esa、acf以及d30中的一种或几种。其中，p4u、esa、acf以及d30均属于非牛顿流体材料。
46.需要说明的是，p4u材料的英文全称为protection for you，为一种智能材料。该p4u智能材料为非牛顿流体物质，在常态下保持松弛的状态，柔软而具有弹性，一旦遭到剧烈碰撞或冲击的时候，分子间立刻相互锁定，迅速收紧变硬从而消化外力，形成一层防护层。当外力消失后，材料会回复到它最初的松弛软弹状态，由此，可以在瞬间对不同的冲击情况作出不同的反应。esa是一种新型智能冲击吸能材料，在常态下剪切增稠材料(剪切增稠液体、凝胶和智能吸能材料)十分柔软，一旦遇到高速的冲撞或挤压，材料变得坚硬从而消化外力。acf即acf人工软骨仿生材料，其英文全称为artificial cartilage foam。该材料在平时表现柔软，受到冲击力的瞬间因分子的流动而吸收能量，从而起到缓冲减震吸能的作用。d3o材料为一种与p4u材料类似的由非牛顿流体物质构成智能材料，有黏性流体和聚合物所合成的材料，具有“应变速率敏感性”的特殊性能，正常情况下，材料中分子间连接力很弱，且能够自由运动，因此材料柔软、可弯曲，当突然受到外力冲击变形时，会引起材料中分子间的连接力增强，从而使材料变得坚硬，吸收冲击能量。由此，固定层20采用上述填充材料，能够更好的确保放置其中的电芯的稳定性。
47.可以理解地，填充材料包括但不限于p4u、esa、acf以及d3o中的一种或者几种。当然，固定层20采用其他类似的填充材料，以达到上述相同效果也是可以的，在此不作赘述。
48.在一些实施例中，隔离层30被构造为薄膜层，薄膜层能够与电芯200接触并产生摩擦力，以限制电芯200滑动。具体地，薄膜层覆盖于固定层20上，由于其轻薄的特性，不会对固定层20产生压力，因此，可确保固定层20结构的稳定。且薄膜层具有高耐磨、高摩擦系数，当电芯200与薄膜层接触时，能够有效防止电芯200在电芯托盘100的带动下移动时产生滑动。
49.进一步地，薄膜层为液封薄膜。更进一步地，该液封薄膜为高摩擦、高耐磨的柔性塑料薄膜层，具有优良的耐磨性及耐划性，不仅能够有效避免与其接触的电芯200产生滑动、确保电芯200的稳定性，而且绿色环保，对人体无任何损害。
50.具体到本实施例中，隔离层30包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、尼龙以及聚甲醛中的一种或几种。可以理解地，隔离层30包括但不限于聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、尼龙以及聚甲醛中的一种或者几种。当然，隔离层30采用其他类似的材料，以达到上述相同效果也是可以的，在此不作赘述。
51.图4示出了本实用新型一实施例中的电芯托盘中放置电芯后的剖视图，图5示出了本实用新型一实施例中的电芯托盘的结构示意图。
52.请参看图5，为了更进一步地确保电芯200放置于电芯托盘100内的稳定性，电芯托盘100还包括底板40及侧板50。其中，侧板50环绕设置于底板40四周，侧板50与底板40共同
围合形成一容置空间，支撑层10、固定层20以及隔离层30均位于容置空间内。将电芯200放置于容置空间内，能够在电芯托盘100带动电芯200移动时，对电芯200进行进一步地保护，使得电芯200的存放更加安全。需要说明的是，底板40与支撑层10可以合并设置为同一结构，也可以分开设置为两个不同结构，可根据具体使用需求进行调整，在此不作赘述。
53.基于与上述电芯托盘100相同的构思，本实用新型还提供一种托盘组件(图中未示出)，包括如上所述的电芯托盘100。
54.进一步地，托盘组件还包括控制夹具(图中未示出)，控制夹具与隔离层30相连，用于根据隔离层30产生形变量控制隔离层30在固定层20上的覆盖长度。
55.具体到本实施例中，控制夹具包括一薄膜辊(图中未示出)，薄膜层设于该薄膜辊上。如图4所示，当电芯200放置于电芯托盘100内时，电芯200在其自重作用下对薄膜层及固定层20形成一个向下的压力，固定层20在压力作用下发生形变且向下凹陷，薄膜层与电芯200接触的部分将跟随电芯200下沉。由此，薄膜层在固定层20上的覆盖面积将增大，从而通过薄膜辊控制薄膜层的覆盖面积。通过设置控制夹具，能够更加灵活准确的控制薄膜层的面积变化，使得薄膜层与固定层20的贴合更加紧密，从而使得电芯200在固定层20中的包覆更加稳固。
56.本实用新型具体使用时，将电芯200放置于电芯托盘100内，固定层20在电芯200重力作用下向下凹陷，对电芯200形成包覆及固定作用。在此过程中，薄膜层在薄膜辊的控制下，随着固定层20的凹陷程度调整薄膜层在固定层20上的覆盖面积，使得薄膜层能够更好的贴合于凹陷位置，将电芯200更稳定的包覆于凹陷位置内。由于薄膜层具有高耐磨、高摩擦系数的特性，使得电芯200与薄膜层接触时无相对滑动，使得电芯200的存放更加稳固。此外，由于固定层20中非牛顿流体材料的流动性，使得不同型号规格的电芯200能够快速方便的放置于同一电芯托盘100内，无需对电芯托盘100的结构作任何改变，实现真正的无换型。
57.上述实施例中的电芯托盘100及托盘组件，至少具有以下优点：
58.1)固定层20采用非牛顿流体材料，当电芯200放置于其中时，由于非牛顿流体材料具有一定的流动性，可以根据电芯200的实际尺寸向下形成凹陷，以将电芯200包覆于改凹陷位置内，由此，可实现不同型号规格的电芯200放置于同一电芯托盘100内，实现无换型，且操作过程简单方便；
59.2)非牛顿流体材料层还能够在电芯托盘100带动电芯200移动时，对放置于其中的电芯200起到固定作用，防止电芯200在移动过程中发生倾倒，使电芯200在电芯托盘100内的存放更加稳固安全；
60.3)隔离层30设置为柔性塑料薄膜层，柔性塑料薄膜层并不会影响非牛顿流体材料层在电芯200重力作用下与其产生的共同形变量，此外，由于柔性塑料薄膜层与电芯200直接接触并产生高摩擦，可以确保电芯200稳定放置于电芯托盘100内，而不产生滑动；
61.4)通过设置控制夹具，能够灵活的控制薄膜层的长度变化，使得薄膜层能够更好的与固定层20贴合，从而使得电芯200能够与固定层20紧密贴合，以将电芯200稳定包覆于固定层20中。
62.以上所述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。
63.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。