电池叠片机的制作方法

文档序号:14686095发布日期:2018-06-14 23:11

本发明涉及电池制造技术领域,尤其涉及一种电池叠片机。



背景技术:

目前国内最新叠片机采用的叠片方式是叠片台带动着隔膜左右移动,叠完一片负极后再移动到正极叠片,如此循环叠至设定层数后,再切断隔膜,收尾贴胶。

这种方式的叠片速度根据极片大小只能在1.5-2.0s/pcs之间,很难有更大的效率突破。



技术实现要素:

本发明为解决上述技术问题提供一种电池叠片机,其结构简单,生产效率及良品率高。

为解决上述技术问题,本发明提供一种电池叠片机,包括:供给装置,供给装置,用于供给正极隔膜组合带,所述正极隔膜组合带包括正极隔膜组合体及由所述正极隔膜组合体延伸形成的具有绝缘性能的隔膜带;第一负极模具和第二负极模具,分别设置于所述供给装置一端部的相对两侧,分别用于冲切制作负极片并贴合至由所述供给装置供给的正极隔膜组合体相对的两侧面;卷绕模组,设置于所述第一负极模具和所述第二负极模具之间,用于将负极片与所述正极隔膜组合体压紧叠片之后单向或双向交叉旋转360°使所述隔膜带包裹所述负极片的表面以待下次叠片直至达到设定叠片层数进而制成电芯。

进一步地,所述卷绕模组末端设置有卸料夹,所述卸料夹末端设置有切刀,所述卸料夹用于将所述电芯下拉一个电芯宽度的距离,所述切刀用于将下拉的所述电芯进行切断。

进一步地,所述正极隔膜组合带中的所述正极隔膜组合体数量为两个以上,相邻所述正极隔膜组合体通过所述隔膜带连接,其中,相邻的所述隔膜带的长度相等或者递增,所述卷绕模组根据相邻所述隔膜带之间长度的关系选择适宜的旋转方式进行旋转。

进一步地,相邻所述隔膜带长度相等时,所述卷绕模组选择双向交叉旋转360°的方式进行旋转叠片;相邻所述隔膜带长度递增时,所述卷绕模组选择单向旋转360°的方式进行旋转叠片。

进一步地,所述供给装置包括传输机构;所述传输机构从近端向远端依次布设有正极卷料、下隔膜卷料、正极模具、上隔膜卷料以及热压模组,所述正极模具将所述正极卷料供给的正极带冲切成正极片并置于所述下隔膜卷料供给的下隔膜上,所述下隔膜和所述正极片在所述传输机构的带动下从近端向远端移动,所述上隔膜卷料供给的上隔膜放置于所述正极片上方并同步移动,所述上隔膜、所述正极片以及所述下隔膜在移动至所述热压模组中心时,所述热压模组将所述上隔膜、所述正极片以及所述下隔膜热压成一体制成所述正极隔膜组合体,其中,连接于相邻所述正极隔膜组合体之间的所述上隔膜和所述下隔膜形成所述隔膜带;所述第一负极模具和所述第二负极模具设置于所述传输机构远端的相对两侧。

进一步地,所述供给装置还包括三个平移机构;一所述平移机构设置于所述正极模具处,用于将所述正极模具制作好的所述正极片移动至所述下隔膜上;另外两个所述平移机构分别设置于所述第一负极模具和所述第二负极模具处,分别用于将所述第一负极模具和所述第二负极模具制作好的所述负极片并贴合至所述正极隔膜组合体相对的两侧面。

进一步地,所述传输机构由驱动辊和过渡辊组成,所述下隔膜穿过所述驱动辊和所述过渡辊并作为传输带从所述传输机构的近端向远端移动,所述驱动辊两两成对至少设有第一组驱动辊和第二组驱动辊。

进一步地,所述第一组驱动辊和/或所述第二组驱动辊处设有纠偏传感器,相应所述驱动辊在所述纠偏传感器感应到所述正极隔膜组合体有偏移时整体内外移动对所述正极隔膜组合体进行纠偏。

进一步地,所述第一组驱动辊与所述第二组驱动辊间隔一定距离设置形成有用于缓存所述正极隔膜组合体的缓冲区,所述缓冲区呈U型结构设置,所述缓冲区中心设置有位置传感器以在检测到位于所述位置传感器正下方的所述正极隔膜组合体与其之间的距离小于设定值时,继续制作下一个所述正极隔膜组合体,反之暂停制作。

进一步地,所述卷绕模组包括两个至少设置有一对可开合的卷针的卷针组,所述卷针组相向设置,各所述卷针组分别通过一固定板与一驱动电机转动连接,各驱动电机同步旋转带动相应所述卷针组同步旋转。

本发明实施方式的电池叠片机,通过设置供给具有隔膜带的正极隔膜组合体的供给装置、冲切制作负极片的第一负极模具、第二负极模具以及将负极片压紧至正极隔膜组合体并进行卷料叠片的卷绕模组,其中,卷料膜组单向或双向交叉旋转360°以将隔膜带包裹负极片的表面以为下一次负极叠片提供作业条件,采用这样的叠片机,其可以连续叠片,生产效率、良品率高,其效率可达到0.25s/pcs,与现有叠片机相比产能可提高6~8倍。

附图说明

图1是本发明实施方式电池叠片机的结构示意图。

图2是本发明实施方式电池叠片机中正极隔膜组合带的结构示意图。

图3是图2所示正极隔膜组合带中正极隔膜组合体的结构示意图。

图4是本发明实施方式电池叠片机中平移机构的结构示意图。

图5是本发明实施方式电池叠片机中卷绕模组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

结合图1至图3参阅,本发明实施方式的电池叠片机,至少包括:供给装置、负极模具以及卷绕模组6。

供给装置,用于供给正极隔膜组合带100,其中,正极隔膜组合带100包括正极隔膜组合体101及由正极隔膜组合体101延伸形成的具有绝缘性能的隔膜带102;

负极模具包括第一负极模具1和第二负极模具1’,分别设置于供给装置一端部的相对两侧,分别用于冲切制作负极片3并贴合至由供给装置供给的正极隔膜组合体101相对的两侧面。具体的,该第一负极模具1和第二负极模具1’同步冲切制作负极片3。

卷绕模组6,其位于供给装置设置负极模具的同一端,且设置于第一负极模具1和第二负极模具1’之间,用于将负极片3与正极隔膜组合体101压紧叠片之后单向或双向交叉旋转360°使隔膜带102包裹负极片3的表面以待下次叠片直至达到设定叠片层数进而制成电芯。其中,已叠片但未达到设定层数的正极隔膜组合体101为方便称呼称之为电芯半成品,叠片达到设定层数的正极隔膜组合体101为方便称呼称之为电芯,即电芯成品。

在一具体实施方式中,第一负极模具1和第二负极模具1’处可以分别设置有负极袋以提供负极带供其冲切。

在一具体实施方式中,卷绕模组6末端设置有卸料夹4,卸料夹4末端进一步设置有切刀5。卸料夹4用于将电芯下拉一个电芯宽度的距离,切刀5用于将下拉的电芯进行切断,至此,一个电芯制作完成,继续进行下一个电芯的制作。

在一具体实施方式中,将负极片3贴合至正极隔膜组合体101两侧的时机可以通过传感器检测决定,或者根据预先设置程序或时间决定,此处不作具体描述。

该实施方式中,正极隔膜组合体101数量为两个以上,各正极隔膜组合体101形成为一个连续的带状结构,各正极隔膜组合体101之间按一定规律间隔一定距离,即相邻正极隔膜组合体101之间均通过隔膜带102连接。其中,相邻正极隔膜组合体101之间的间隔距离相等或递增,换言之,相邻的隔膜带102的长度相等或者递增,卷绕模组6根据相邻隔膜带102之间长度的关系选择适宜的旋转方式进行旋转。优选地,相邻隔膜带102长度相等时,卷绕模组6选择双向交叉旋转360°(如先顺时针/逆时针旋转360°,再逆时针/顺时针旋转360°,如此循环)的方式进行旋转叠片;相邻隔膜带102长度递增时,卷绕模组6选择单向旋转360°(如连续顺时针或逆时针旋转360°)的方式进行旋转叠片。这样叠片速度快、效率高,不会造成隔膜带102材料的浪费。

在一具体实施方式中,供给装置包括传输机构;传输机构从近端向远端依次布设有正极卷料24、下隔膜卷料22、正极模具17、上隔膜卷料16以及热压模组14。具体而言,正极模具17将正极卷料24供给的正极带240冲切成正极片25并置于下隔膜卷料22供给的下隔膜220上,下隔膜220和正极片25在传输机构的带动下从近端向远端移动,上隔膜卷料16供给的上隔膜160放置于正极片25上方并同步移动,上隔膜160、正极片25以及下隔膜220在移动至热压模组14中心时,热压模组14上下压紧将上隔膜160、正极片25以及下隔膜220热压成一体制成正极隔膜组合体101,其中,连接于相邻正极隔膜组合体101之间的上隔膜160和下隔膜220形成前文所述的隔膜带102,该隔膜带102主要用于电性绝缘。第一负极模具1和第二负极模具1’设置于传输机构远端的相对两侧,即正极隔膜组合体101将被运送至第一负极模具1和第二负极模具1’处。

热压模组14中心处可以设置有检测正极片25是否到达其中心位置的传感器,并在该传感器检测到正极片25到达其中心处时才进行热压制作正极隔膜组合体101。这样通过设置传感器来精准定位正极片25,能够使得正极隔膜组合体101的制造精确、可靠、效率高。当然,也可以根据传输机构的传动速度,正极片25被放到下隔膜220的位置、时间,以及正极片25初始位置到热压模组14中心的距离来计算热压模具的热压开始和间隔时间来制作正极隔膜组合体101。

如图3所示,供给装置还包括三个平移机构27来负责移动正极片25和负极片3。具体的,其中之一的平移机构27设置于正极模具17处,正极模具17通常设置于传输带侧方位以避免冲切制作正极片25时不慎将传输带同时切断影响传输功能,平移机构27用于将正极模具17制作好的正极片25移动至下隔膜220上。另外两个平移机构27分别设置于第一负极模具1和第二负极模具1’处,分别用于将第一负极模具1和第二负极模具1’制作好的负极片3并贴合至正极隔膜组合体101相对的两侧面。优选地,正极模具17下方设置有废料盒20,以回收正极模具17制作正极片25时冲切残留的正极废料19。

举例而言,平移机构27可以包括吸盘271和与吸盘271连接的机械手272,机械手272带动吸盘271前后移动。该机械手272可以是气缸或其它可伸缩部件(如电机结合滚珠丝杠等)。其中,吸盘271为真空吸盘271,通过抽真空吸附正极片25或负极片3,充气则释放正极片25或负极片3,采用吸盘271的结构适用于重量或体积较小的正极片25或负极片3。当然,平移机构27也可以是其它较复杂、成本较高的夹钳结构等。优选地,正极片25在下隔膜220上的放置形式可如图3所示,即正极片25的宽度方向与下隔膜220的长度方向一致,这样的结构设置方便卷绕叠片。

在一具体实施方式中,继续参阅图1,传输机构由驱动辊7、13和过渡辊10、15、18、21、23组成,驱动辊7、13由电机驱动,下隔膜220穿过各驱动辊7、13和各过渡辊10、15、18、21、23并作为传输带从近端向远端移动。优选地,驱动辊7为两个组成第一组驱动辊,驱动辊13为两个组成第二组驱动辊。其中,该第一组驱动辊设有纠偏传感器8和/或第二组驱动辊处设有纠偏传感器12,相应驱动辊7(13)在纠偏传感器8(12)感应到正极隔膜组合体101有偏移时整体内外移动对正极隔膜组合体101进行纠偏(通过电机纠偏),进而保证正极隔膜组合体101经过传输能够以准确的姿态到达叠片位,即能够准确到达第一负极模具1和第二负极模具1’处完成贴片并在卷绕模组6处完成叠片。

在一具体实施方式中,第一组驱动辊与第二组驱动辊间隔一定距离设置形成有用于缓存正极隔膜组合体101的缓冲区(未标示)。该缓冲区可以呈U型结构设置,缓冲区中心设置有位置传感器26以在检测到位于位置传感器26正下方的正极隔膜组合体101与其之间的距离小于设定值时,继续制作下一个正极隔膜组合体101,反之暂停制作正极隔膜组合体101。这样能够确保完成一个电芯制作后又能够及时存在下一个正极隔膜组合体101供制作电芯,不会浪费生产线和时间;同时又不会制作过多正极隔膜组合体101造成生产线拥挤。

上述实施方式中,如图4所示,卷绕模组6包括两个至少设置有一对可开合的卷针611的卷针组61,卷针组61相向设置以通过其上的卷针611共同夹持并压紧电芯,进一步地,各卷针组61分别通过一固定板(图未示)与一驱动电机62转动连接,各驱动电机62同步旋转带动相应卷针组61同步旋转,驱动电机62可带动卷针组61顺时针和逆时针旋转任意角度。举例而言,卷针组61的卷针641可由气缸642控制开合。为稳定夹持并更好地压紧电芯,各卷针组上设置的卷针可以为两对以上。

其中,第一负极模具1、第二负极模具1’、卷绕模组6、卸料夹4以及切到配合完成电芯制作的工作原理简要描述如下:

(1)负极冲切:第一负极模具1对负极带进行冲切后形成冲切好的负极片3,平移机构27的吸盘271再通过真空把负极片3吸附住再送至叠片位;

(2)卷料叠片:卷针组61同时把正极隔膜组合体101夹紧,当第一负极模具1及第二负极模具1’两侧的平移机构27的吸盘271把同时两片负极片3送至叠片位且压紧正极隔膜组合体101两侧面时,卷针组61张开再退回而后前进把刚放置的两片负极片3和正极隔膜组合体101一起压紧,电芯(半成品)再以卷针组61的轴线顺时针旋转360°,同时第一负极模具1和第二负极模具1’继续冲切制作负极片3,而后第一负极模具1及第二负极模具1’两侧的平移机构27的吸盘271再把两片负极片3同时送至叠片位且压紧,电芯(半成品)再以卷针组61的轴线顺时针(单向)旋转360°或者逆时针旋转360°(双向交叉),如此循环;

(3)下料切断:当叠片层数达到设定层数后,即制作好电芯(成品)后,卸料夹4上升把叠片好的电芯夹紧,卷针组61张开后退回,卸料夹4把电芯下拉一个电芯宽度的距离,卷针组61张开后前进把正极隔膜组合体101夹紧,切刀5再把组合体连接处隔膜带102切断,完成后再重复以上动作进行下一个电芯的卷料。

本发明实施方式的电池叠片机,通过设置供给具有隔膜带102的正极隔膜组合体101的供给装置、冲切制作负极片3的第一负极模具1、第二负极模具1’以及将负极片3压紧至正极隔膜组合体101并进行卷料叠片的卷绕模组6,其中,卷料膜组单向或双向交叉旋转360°以将隔膜带102包裹负极片3的表面以为下一次负极叠片提供作业条件,采用这样的叠片机,其可以连续叠片,生产效率、良品率高,其效率可达到0.25s/pcs,与现有叠片机相比产能可提高6~8倍。

本发明还提供一种电池叠片方法,主要包括如下步骤:

步骤一,正极冲切。具体的,正极模具17把正极卷料24供给的正极带240冲切后,平移机构27把冲切好的正极片25放置在下隔膜220上。

步骤二,制作正极隔膜组合体101。具体的,驱动辊13旋转带动上隔膜160、下隔膜220、冲切好的正极片25同步向左运动,当正极片25处于热压模组14中心位置时,热压模组14上下压紧把上隔膜160、下隔膜220和正极片25压紧粘连在一起成为正极隔膜组合体101,每个正极之间的间隔可以和所叠电芯厚度成递增关系(对应卷绕模组6单方向360°卷料使用)也可以是等间隔(先顺时针360°旋转卷料,再逆时针360°卷料)。

步骤三,缓存正极隔膜组合体101。具体的,驱动辊13逆时针旋转带动正极隔膜组合体101向下运动,纠偏传感器12感应到正极隔膜组合体101有偏移时驱动辊13整体内外移动对其进行纠正,当位置传感器26感应到正下正极隔膜组合体101和其之间的距离小于设定值时,就继续制作正极隔膜组合体101,反之暂停制作。

步骤四,卷绕前纠偏。具体的,驱动辊7逆时针旋转带动料带继续运动,纠偏传感器8感应到正极隔膜组合体101有偏移时驱动辊7整体内外移动进行纠正。

步骤五,负极冲切。具体的,第一负极模具1对负极带进行冲切后形成冲切好的负极片3,平移机构27的吸盘271再通过真空把负极片3吸附住再送至叠片位。

步骤六,卷料叠片。具体的,卷针组61同时把正极隔膜组合体101夹紧,当第一负极模具1及第二负极模具1’两侧的平移机构27的吸盘271把同时两片负极片3送至叠片位且压紧正极隔膜组合体101两侧面时,卷针组61张开再退回而后前进把刚放置的两片负极片3和正极隔膜组合体101一起压紧,电芯(半成品)再以卷针组61的轴线顺时针旋转360°,同时第一负极模具1和第二负极模具1’继续冲切制作负极片3,而后第一负极模具1及第二负极模具1’两侧的平移机构27的吸盘271再把两片负极片3同时送至叠片位且压紧,电芯(半成品)再以卷针组61的轴线顺时针(单向)旋转360°或者逆时针旋转360°(双向交叉),如此循环。

步骤七,下料切断。具体的,当叠片层数达到设定层数后,即制作好电芯(成品)后,卸料夹4上升把叠片好的电芯夹紧,卷针组61张开后退回,卸料夹4把电芯下拉一个电芯宽度的距离,卷针组61张开后前进把正极隔膜组合体101夹紧,切刀5再把组合体连接处隔膜带102切断,完成后再重复以上动作进行下一个电芯的卷料。

以上仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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