1.本发明属于新能源电池领域，具体涉及一种改善电芯表面凹陷的方法。
背景技术：
2.锂离子电芯是一种可反复充放电的二次电芯，它由阴阳极极片、隔离膜、电解液、机械件等主要成分组成。在锂离子电芯全生命周期过程中，特别地，在电芯下仓后电芯易出现批量大面局部凹陷的情况。该现象主要会造成以下几方面的影响：
3.1、外观不平整，导致客户满意度降低；
4.2、表面不平整导致包膜易产生气泡，从而导致包膜返工率增加；
5.3、由于大面局部凹陷导致电芯在组装模组时电芯间的相互挤压力受力不均，准确地说受力基本集中在上顶盖焊接处，在后面模组运用时受震动等工况影响下易挤破蓝膜，破坏电芯绝缘性，从而导致模组产生安全风险。
6.研究发现，硬壳电芯大面局部凹陷的问题主要出现在大面面积大、壳体厚度薄的电芯上，又因为现在硬壳电芯产品的趋势都是体积越来越大，壳体厚度越来越薄，所以硬壳电芯产品大面局部凹陷的问题就越显著。鉴于大面局部凹陷会带来诸多不良影响，目前该问题已经成为亟待解决的重要问题。
技术实现要素：
7.本发明所要解决的技术问题：
8.针对方形锂离子电芯大面局部凹陷的问题进行改善，使得电芯表面平整，不影响电芯组装，降低电芯在模组中的安全隐患。
9.为解决上述技术问题，本发明依据大面局部凹陷的形成原因，进行针对性的改善。首先是调整顶盖激光焊接的工装运作轨迹，由现在的两边固定，另两边推进压合，变更为先大面两边压合再侧边工装推进压合，示意图见图1和图2。图1为顶盖激光焊接工装移动轨迹变更前示意图，图2为顶盖激光焊接工装移动轨迹变更后示意图。这一变更的目的是为了让铝壳边缘受力均匀，使激光焊接后铝壳不易变形。造成变形的另一原因是顶盖激光焊接部分温度太高而非焊接部分温度低，这样就加剧了变形的程度。为了缓解该情况就需要在激光顶盖焊接的夹具中间嵌入加热管，减小大面壳体与顶盖焊接区的温度差。加热管的温度控制在80～110℃之间，温度太低效果不好，温度太高对电芯有影响。
10.在需要抽负压的工序均套上特制夹具，图3为用于负压工序的夹具俯视图，图4为用于负压工序的夹具侧视图。
11.需要抽负压的工序：在常规的硬壳电芯生产过程中需要抽负压的工序有气密性检测、真空烘烤、注液、化成等工序。这些抽负压的工序都会对电芯内部抽负压导致电芯内外气压差大，易促使硬壳大面向内部凹陷，由于负压值差很大且硬壳壁厚又薄易出现塑性形变。一般地硬壳以铝壳为主，也有一些钢壳，本专利同样适用。
12.用于负压工序的夹具：在流拉到需要抽负压的工序就在电芯外部加上特制的工装
夹具。该夹具需要具备如下功能：(1)可以刚好装下电芯，在电芯大面的两侧造出均匀的气孔，用于吸附硬壳大面壳壁；(2)夹具大面的两侧需要安装连接负压的气管并可以与抽负压的气管相通，这样就可以保证在电芯内部抽负压的同时外部大面表面也在抽负压，达到内外部气压均衡而不易变形。
13.一种改善电芯表面凹陷的方法，包括如下具体步骤：
14.s1、进行激光顶盖焊接工序：首先将装配好的待顶盖焊接的电芯推入顶盖激光焊接工序，然后活动式工装夹具一和活动式工装夹具二同时夹紧电芯，再启动活动式工装夹具三和活动式工装夹具四继续夹紧电芯，活动式工装夹具一和活动式工装夹具二同步推进夹紧，夹具活动式工装夹具三和活动式工装夹具四也同步推进夹紧，活动式工装夹具一和活动式工装夹具二启动时间与夹具活动式工装夹具三和活动式工装夹具四启动时间相差0.5～2s，4个夹具在夹紧电芯前已提前打开加热管一和加热管二的加热恒温功能，设置加热管一和加热管二的温度，4个夹具夹紧后进行激光顶盖焊接，焊接结束后4个夹具同步退出，将完成顶盖焊接的电芯缓慢推出该工位，流到下一工位；
15.s2、进行气密性检测工序：将完成顶盖焊接的电芯先由机械手夹入提前制好的带有负压气孔的电芯夹具，然后带着夹具的电芯推入气密性检测工位进行气密性检测，电芯内部抽负压和夹具大面抽负压是同步启动的，且负压的时间都是保持一致的，为了保证电芯内部和电芯大面的负压值一致，夹具上的负压气管与电芯内部的负压气管是相通的且由同一开关控制；
16.s3、依次进行一次注液、化成、二次注液工序：均是在原来工艺的基础上套上带负压气孔的特制夹具，其他工艺流程不变；
17.s4、最后进行密封钉焊接工序，使得电芯完全密封，并最终获得表面平整的方形锂离子电芯。
18.本发明获得的有益效果：
19.(1)特制的夹具制作过程简单，没有特别的技术含量，生产成本低；
20.(2)方形锂离子电芯外观凹陷的问题改善效果明显，工艺改革后电芯表面更平整；
21.(3)现壳体空间较之前大，注液速度显著提升。
附图说明
22.图1为顶盖激光焊接工装移动轨迹变更前示意图。
23.图2为顶盖激光焊接工装移动轨迹变更后示意图；
24.其中，1、活动式工装夹具一；2、活动式工装夹具二；3、活动式工装夹具三；4、活动式工装夹具四、5、加热管一；6、加热管二；7、待顶盖焊接的电芯。
25.图3为用于负压工序的夹具俯视图。
26.图4为用于负压工序的夹具侧视图。
具体实施方式
27.下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
28.对照组1：100ah磷酸铁锂铝壳电芯(工艺改革前)
29.使用100ah磷酸铁锂铝壳电芯作为实验样品电芯，一次选用32个装配好的待顶盖焊接的电芯做实验验证。重复做3组。
30.工艺流程：
31.图1为顶盖激光焊接工装移动轨迹变更前示意图。将待顶盖焊接的电芯推入顶盖激光焊接工序，电芯优先推入贴近固定式工装夹具
①
的位置，再同步启动活动式工装夹具
②
和活动式工装夹具
③
继续夹紧电芯。夹具夹紧后进行激光顶盖焊接，焊接结束后活动式工装夹具
②
和活动式工装夹具
③
夹具同步退出，电芯缓慢推出该工位，流到到下一工位。下一工序是气密性检测，电芯先由机械手夹入普通限位夹具。然后带着夹具的电芯推入气密性检测工位进行气密性检测。下一工序依次是一次注液、化成、二次注液，均是先套普通限位夹具再进行注液、化成等。实验时为确认每个工序的效果会在工序结束后使用三坐标测量仪测量大面的平整度，并统计每个工位的耗时。最后的数据平均值见表1。最后是焊接密封钉，电芯已完全密封，之后的工序电芯平整度基本不会发生变化。从数据看电芯的平均平整度为1.56mm，而一/二次注液时间总耗时为32.8s。
32.实施例1：100ah磷酸铁锂铝壳电芯(工艺改革后)
33.使用100ah磷酸铁锂铝壳电芯作为实验样品电芯，一次选用32个装配好的待顶盖焊接的电芯做实验验证。重复做3组。
34.具体工艺流程：
35.图2为顶盖激光焊接工装移动轨迹变更后示意图。将待顶盖焊接的电芯7推入顶盖激光焊接工序，然后活动式工装夹具一1和活动式工装夹具二2同时夹紧电芯，再启动活动式工装夹具三3和活动式工装夹具四4继续夹紧电芯，需要强调地是活动式工装夹具一1和活动式工装夹具二2需要同步推进夹紧，活动式工装夹具三3和活动式工装夹具四4也需要同步推进夹紧，活动式工装夹具一1和活动式工装夹具二2启动时间与活动式工装夹具三3和活动式工装夹具四4启动时间相差0.5～2s。4个夹具在夹紧电芯前已提前打开加热管一5和加热管二6的加热恒温功能，这样可以减少夹具升温浪费的时间，加热管的温度设置为85℃。夹具夹紧后进行激光顶盖焊接，焊接结束后4个夹具同步退出，电芯缓慢推出该工位，流到到下一工位。下一工序是气密性检测，电芯先由机械手夹入提前制好的带有负压气孔的电芯夹具。然后带着夹具的电芯推入气密性检测工位进行气密性检测。这里需要注意的是电芯内部抽负压和夹具大面抽负压是同步启动的，且负压的时间都是保持一致的。为了保证电芯内部和电芯大面的负压值一致则需要夹具上的负压气管与电芯内部的负压气管是相通的且由同一开关控制。其他流程不变。下一工序依次是一次注液、化成、二次注液，均是在原来工艺的基础上套上带负压气孔的特制夹具，其他工艺流程不变。实验时为确认每个工序的效果会在工序结束后使用三坐标测量仪测量大面的平整度，并统计每个工位的耗时。最后的数据平均值见表1。最后是焊接密封钉，电芯已完全密封，之后的工序电芯平整度基本不会发生变化。从数据看电芯的平均平整度为0.1mm，较对照组1有显著改善；而一/二次注液时间总耗时为24.8s，较对照组1节约24.4％的时间。
36.对照组2：280ah磷酸铁锂铝壳电芯(工艺改革前)
37.使用280ah磷酸铁锂铝壳电芯作为实验样品电芯，一次选用32个装配好的待顶盖焊接的电芯做实验验证。重复做3组。
38.工艺流程：
39.图1为顶盖激光焊接工装移动轨迹变更前示意图。将待顶盖焊接的电芯推入顶盖激光焊接工序，电芯优先推入贴近固定式工装夹具
①
的位置，再同步启动活动式工装夹具
②
和活动式工装夹具
③
继续夹紧电芯。夹具夹紧后进行激光顶盖焊接，焊接结束后活动式工装夹具
②
和活动式工装夹具
③
夹具同步退出，电芯缓慢推出该工位，流到到下一工位。下一工序是气密性检测，电芯先由机械手夹入普通限位夹具。然后带着夹具的电芯推入气密性检测工位进行气密性检测。下一工序依次是一次注液、化成、二次注液，均是先套普通限位夹具再进行注液、化成等。实验时为确认每个工序的效果会在工序结束后使用三坐标测量仪测量大面的平整度，并统计每个工位的耗时。最后的数据平均值见表1。最后是焊接密封钉，电芯已完全密封，之后的工序电芯平整度基本不会发生变化。从数据看电芯的平均平整度为1.48mm，而一/二次注液时间总耗时为43.4s。
40.实施例2：280ah磷酸铁锂铝壳电芯(工艺改革后)
41.使用280ah磷酸铁锂铝壳电芯作为实验样品电芯，一次选用32个装配好的待顶盖焊接的电芯做实验验证。重复做3组。
42.工艺流程：
43.图2为顶盖激光焊接工装移动轨迹变更后示意图。将待顶盖焊接的电芯7推入顶盖激光焊接工序，然后活动式工装夹具一1和活动式工装夹具二2同时夹紧电芯，再启动活动式工装夹具三3和活动式工装夹具四4继续夹紧电芯，需要强调地是活动式工装夹具一1和活动式工装夹具二2需要同步推进夹紧，活动式工装夹具三3和活动式工装夹具四4也需要同步推进夹紧，活动式工装夹具一1和活动式工装夹具二2启动时间与活动式工装夹具三3和活动式工装夹具四4启动时间相差0.5～2s。4个夹具在夹紧电芯前已提前打开加热管一5和加热管二6的加热恒温功能，这样可以减少夹具升温浪费的时间，加热管的温度设置为107℃。夹具夹紧后进行激光顶盖焊接，焊接结束后4个夹具同步退出，电芯缓慢推出该工位，流到到下一工位。下一工序是气密性检测，电芯先由机械手夹入提前制好的带有负压气孔的电芯夹具。然后带着夹具的电芯推入气密性检测工位进行气密性检测。这里需要注意的是电芯内部抽负压和夹具大面抽负压是同步启动的，且负压的时间都是保持一致的。为了保证电芯内部和电芯大面的负压值一致则需要夹具上的负压气管与电芯内部的负压气管是相通的且由同一开关控制。其他流程不变。下一工序依次是一次注液、化成、二次注液，均是在原来工艺的基础上套上带负压气孔的特制夹具，其他工艺流程不变。实验时为确认每个工序的效果会在工序结束后使用三坐标测量仪测量大面的平整度，并统计每个工位的耗时。最后的数据平均值也见表1。最后是焊接密封钉，电芯已完全密封，之后的工序电芯平整度基本不会发生变化。从数据看电芯的平均平整度为0.06mm，较对照组2有显著改善；而一/二次注液时间总耗时为35.3s，较对照组2节约18.7％的时间。
44.表1
[0045][0046]
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。