一种热压模具的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池封装技术领域，具体而言，涉及一种热压模具。

背景技术：

2.为提高燃料电池的装配效率，燃料电池生产企业会在装堆前把膜电极和阴阳极板进行预先集成装配组合，把膜电极用粘接层预先粘在阴极板和阳极板之间，然后在外侧添加密封件，这种组装结构即是单电池组件。
3.目前存在的单电池粘接封装技术中，热熔胶膜热压粘接单电池是其中一种粘接封装方式，由于热熔胶膜受热能够很快融化并且温度降低能够很快固化，大大降低了单电池热压粘接的时间，是效率比较高的一种单电池粘接工艺。在单电池生产中，除了热压设备外还需要用于单电池三合一热压粘接的模具。
4.现有的模具在使用时，在叠放过程中，最下侧极板和胶膜与下加热板接触后胶膜会先受热融化，会造成单电池的两层热熔胶膜的粘接效果不一致，影响产品质量。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种热压模具，用以完成待热压件的热压封装，解决上下两侧的热熔胶膜粘接效果不一致导致的残余应力和漏气，以及避免待热压件内的组件温度过高受损等问题。
6.本实用新型的实施例提供了一种热压模具，所述模具包括：
7.模具本体，所述模具本体包括第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具能够相互扣合，以形成热压空间；
8.顶升组件，所述顶升组件包括一对支撑板，一对所述支撑板通过顶升伸缩件分别安装于所述第一模具和第二模具的相对侧，用以避免热压件热压前接触所述模具本体。
9.通过在模具中增加顶升组件，实现待热压件的零件堆叠过程避开模具的加热区域，进而使待热压件最下层的零件在热压前不接触加热区，从而解决了热压前的两个胶膜受热不均的问题，同样的压力下待热压件两侧胶膜的粘接状态保持一致。
10.同时，在热压结束后，顶升组件能够快速将热压好的待热压件与模具本体分开，避免加热时间过长使待热压件温度过高使部分组件受损。
11.可选的，所述顶升伸缩件为弹性件，用以在所述模具本体在扣合或分离过程中实现所述支撑板靠近或远离其对应连接的模具本体。
12.可选的，所述第一模具和第二模具均包括模具主体和热压块，所述热压块安装于所述模具主体，用以加热待热压件。
13.可选的，所述热压块和所述模具主体间设有隔热层。
14.可选的，所述模具主体可以通过外界降温的方式进行温度控制。
15.可选的，所述热压块包括壳体和加热件，所述壳体安装于所述模具主体，所述加热件设于所述壳体内。
16.可选的，所述热压块还包括仿形加热件，用以与待热压件接触，其所述仿形加热件的形状和待热压件的形状相匹配，所述仿形加热件安装于所述壳体。
17.可选的，所述模具还包括限位件，所述限位件安装于所述模具本体，用以限制热压空间的高度防止过压。
18.可选的，所述第一模具和/或所述第二模具设有第一定位件，用以实现待热压件的定位。
19.可选的，所述第一定位件具有伸缩结构，用以避免影响所述第一模具和第二模具的扣合。
20.可选的，所述第一模具和/或所述第二模具设有第二定位件，用以实现第一模具和第二模具的扣合定位。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本实用新型实施例提供的待热压件——单电池的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的模具的结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的模具的剖面结构示意图；
25.图标:1-模具本体，11-第一模具，111-第一定位件，112-第二定位件，12-第二模具，13-模具主体，14-热压块，141-壳体，142-加热件，143-仿形加热件，15-隔热层，2-顶升机构，21-支撑板，3-顶升伸缩件，4-限位件，5-单电池，51-阳极板，52-阳极侧胶膜，53-膜电极，54-阴极侧胶膜，55-阴极板。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
31.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.请参照图2和图3，本实施例提供了一种热压模具，所述模具包括：模具本体1和顶升组件。模具特有的顶升装置可以减少单电池与模具的加热区接触时间，避免单电池内的膜电极温度过高受损。该热压模具安装在压力设备上，依靠设备模架的开合实现热压过程。
33.模具本体1，所述模具本体1包括第一模具11和第二模具12，所述第一模具11和所述第二模具12能够相互扣合，以形成热压空间。
34.在一些实施例中，所述第一模具11和第二模具12均包括模具主体13和热压块14，所述热压块14安装于所述模具主体13，用以加热待热压件。进一步的，所述热压块14包括壳体141和加热件142，所述壳体141安装于所述模具主体13，所述加热件142设于所述壳体141内。具体的，加热件142可以选自电加热件142或热油加热件142等。其具体的加热温度根据胶膜的最佳温度设定，本实施例中，加热温度的取值范围100℃-160℃。
35.在一些实施例中，待热压件可以为待热压的单电池。
36.为防止加热过程中，模具主体13的温度过高，在一些实施例中，所述热压块14和所述模具主体13间设有隔热层15。本实施例中，模具主体13的温度维持在70℃以下。模具的温度维持方法可以通过设备模架冷却的方式进行温度控制，如模架水冷或油冷的方式。
37.为了能够均匀的加热待热压件，在一些实施例中，所述热压块14还包括仿形加热件143，用以与待热压件接触，其所述仿形加热件143的形状和待热压件的形状相匹配，所述仿形加热件143安装于所述壳体141。
38.采用以上设计，能够基本完全覆盖待热压件需要加热的部分，防止加热不均，同时也能起到全面施压的效果，起到良好的热压效果。
39.顶升组件，所述顶升组件包括一对支撑板21，一对所述支撑板21通过顶升伸缩件3分别安装于所述第一模具11和第二模具12的相对侧，用以避免待热压件的各组件热压前接触所述模具本体1。
40.在一些实施例中，所述顶升伸缩件3可以为弹性件，用以在所述模具本体1在扣合或分离过程中实现所述支撑板21靠近或远离其对应连接的模具本体1。具体的，弹性件可以为弹簧，支撑板21依靠弹簧定位装配在第一模具11和第二模具12的相对侧上。支撑板21受力时弹簧被压缩，支撑板21朝靠近其连接的模具本体1移动；不受力时弹簧弹起，使支撑板21的工作面高于热压块14的仿形加热件143的热压面；本实施例中，弹簧弹起时，支撑板21的工作面和热压块14的仿形加热件143的热压面的高度差5-10mm。在实际操作时，弹簧通常还需要设置销轴结构，该销轴结构能够保证支撑板21只发生靠近或远离其连接的模具本体
1的移动，不发生平行于其连接的模具本体1的移动。本实施例中，支撑板21的材料为高分子材料，热系数＜0.4w/(m
·
k)。
41.本实施例中，顶升伸缩件3均匀分布于支撑板21，以使每个顶升伸缩件3手里均匀。本实施例中，顶升伸缩件3的数量为6-8个。
42.在一些实施例中，顶升伸缩件3也可以为剪叉伸缩机构，剪叉机构分别与支撑板21和模具主体13滑动连接，剪叉伸缩机构的伸缩动力来自弹性件或驱动机构，驱动机构具有伸缩机构，可以为伸缩电机、丝杆螺母等，通常驱动机构需要辅以电控单元实现。在另一些实施例中，顶升伸缩件3也可以为驱动机构，通常驱动机构需要辅以电控单元实现。
43.采用以上设计，通过在模具中增加顶升组件，实现待热压件的零件堆叠过程避开模具的加热区域，进而使待热压件最下层的零件在热压前不接触加热区，从而解决了热压前的两个胶膜受热不均的问题，同样的压力下单电池5两侧胶膜的熔融可以保持一致。
44.同时，在热压结束后，顶升组件能够快速将热压好的待热压件与模具本体1分开，避免加热时间过长使待热压件的部分组件受损。
45.在一些实施例中，所述模具还包括限位件4，所述限位件4安装于所述模具本体1，用以限制热压空间的高度防止过压。限位件4可以只安装于第一模具11，限位件4也可以只安装于第二模具12，限位件4也可以同时安装于第一模具11和第二模具12，以下以同时安装于第一模具11和第二模具12距离说明：限位件4设置在仿形热压面外侧，在热压时两限位件4相互接触，能够保证形成的热压空间的高度(即第一模具11和第二模具12的仿形加热件143加热面面的距离)和待热压件的热压区域厚度一致，保证不过压。
46.在一些实施例中，所述第一模具11和/或所述第二模具12设有第一定位件111，用以实现待热压件的定位，进一步的，所述第一定位件111具有伸缩结构，用以避免影响所述第一模具11和第二模具12的扣合。本实施例中，第一定位件1自弹簧销，起到定位支撑板21和待热压件的作用，弹簧销可以在内部弹簧的支撑下上下浮动，不受力时弹起，弹起时弹簧销的支撑面高度和支撑板21的工作面高度一致。
47.为便于第一模具11和第二模具12的准确定位，在一些实施例中，所述第一模具11和/或所述第二模具12设有第二定位件112，用以实现第一模具11和第二模具12的扣合定位。
48.以下采用单电池5作为待热压件进行模具实现机理的具体说明，如图1所示，单电池5包括阳极板51、阳极侧胶膜52、膜电极53、阴极侧胶膜54和阴极板55。
49.连接第一模具11的顶升机构2为极板和膜电极53的堆叠提供支撑和定位，热压块14在模具本体1合模时压到单电池5各组件的粘接区域，为粘接提供热和压力。在单电池5热压工作开始前先预热加热块，预热温度100℃-160℃。在连接第一模具11的顶升机构2上按照阴极板55、阴极侧胶膜54，膜电极53，阳极侧胶膜52和阳极板51的顺序定位叠放，此时各零件和第一模具11的仿形加热件143不接触。叠放完成单电池5各零件后开始进行热压合模，第一模具11和第二模具12在合模过程中，顶升机构2先对单电池5各零件形成预紧力，预紧力由支撑板21的顶升件提供，在模具合模前顶升件能提供给50n-1000n的预紧力，以保证各零件完全展平；第一模具11和第二模具12完全合模时，设于第一模具11和第二模具12的第一限位件4相接触，设于第一模具11和第二模具12的仿形加热件143压住阴、阳极板51的粘接位置。设备压力1.5mpa-3.5mpa，保压时间5-30s。此时设于第一模具11和第二模具12的
顶升组件也被被压到极限位置，此时顶升组件的支撑板21工作面和加热块的仿形加热件143的工作面在一个平面上；热压完成后，第一模具11和第二模具12开模，顶升组件将热压后的单电池5推离第一模具11的热压区域，距离3-10mm。此时顶升组件仍然对单电池5有压紧力，第一模具11和第二模具12停止移动，保持这个状态3-10s冷却单电池5粘接区域的胶膜；待单电池5冷却到胶膜熔点以下后，第一模具11和第二模具12完全打开，即可取出热压完成的单电池5。
50.采用以上设计，在热压模具中增加顶升组件，将模具的热压区域和模具上堆叠的区域分隔开，使最下层的极板和胶膜在三合一热压前和模具本体1的热压区域不接触，从而解决了热压前的两个胶膜受热不均的问题，同样的压力下单电池5两侧胶膜受热状态保持一致。热压结束后顶升组件将封装好的单电池5与模具的加热区域分开，避免加热时间过长影响胶膜质量乃至造成膜电极53过热使膜电极53受损。
51.在模具本体1热压区域合模前能够先对叠放的各零件的中间区域预压，该顶升组件在模具本体1开模后能够保持对各零件的压紧力，防止胶膜没固化前内部受力剥离或受力错位，造成单电池5漏气或产生较大的残余应力。
52.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种热压模具，其特征在于，所述模具包括：模具本体，所述模具本体包括第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具能够相互扣合，以形成热压空间；顶升组件，所述顶升组件包括一对支撑板，一对所述支撑板通过顶升伸缩件分别安装于所述第一模具和第二模具的相对侧，用以避免待热压件热压前接触所述模具本体。2.根据权利要求1所述的热压模具，其特征在于，所述顶升伸缩件为弹性件，用以在所述模具本体在扣合或分离过程中实现所述支撑板靠近或远离其对应连接的模具本体。3.根据权利要求1所述的热压模具，其特征在于，所述第一模具和第二模具均包括模具主体和热压块，所述热压块安装于所述模具主体，用以加热待热压件。4.根据权利要求3所述的热压模具，其特征在于，所述热压块和所述模具主体间设有隔热层。5.根据权利要求3所述的热压模具，其特征在于，所述热压块包括壳体和加热件，所述壳体安装于所述模具主体，所述加热件设于所述壳体内。6.根据权利要求5所述的热压模具，其特征在于，所述热压块还包括仿形加热件，用以与待热压件接触，其所述仿形加热件的形状和待热压件的形状相匹配，所述仿形加热件安装于所述壳体。7.根据权利要求5所述的热压模具，其特征在于，所述模具还包括限位件，所述限位件安装于所述模具本体，用以限制热压空间的高度防止过压。8.根据权利要求1所述的热压模具，其特征在于，所述第一模具和/或所述第二模具设有第一定位件，用以实现待热压件的定位。9.根据权利要求8所述的热压模具，其特征在于，所述第一定位件具有伸缩结构，用与顶升放置于其上的待热压件并避免影响所述第一模具和第二模具的扣合。10.根据权利要求1所述的热压模具，其特征在于，所述第一模具和/或所述第二模具设有第二定位件，用以实现第一模具和第二模具的扣合定位。

技术总结

一种热压模具，属于燃料电池封装技术领域，模具包括：模具本体，所述模具本体包括第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具能够相互扣合，以形成热压空间；和顶升组件，所述顶升组件包括一对支撑板，一对所述支撑板通过顶升伸缩件分别安装于所述第一模具和第二模具的相对侧，用以避免待热压件热压前接触所述模具本体；通过在模具中增加顶升组件，实现待热压件的各组件堆叠过程中和模具合模前避开模具的加热区域，从而解决了热压前待热压件的上下两个粘接胶膜受热不均的问题，同时减少了待热压件与模具的加热区接触时间，避免待热压件内的组件温度过高受损。压件内的组件温度过高受损。压件内的组件温度过高受损。