技术领域本发明涉及卷绕式叠片电池技术领域，具体涉及一种用于卷绕式叠片电池自动卷绕的装置。
背景技术：
随着石油危机和环境污染的加剧，人们逐渐将目光投向清洁能源领域，具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、环保无污染的锂二次电池倍受关注，已被广泛运用在电脑、手机、电动汽车等不同领域，在生活中逐渐占据主导地位。二次电池主要是由具有正极极片、隔膜、负极极片结构的电极组件构成，电极组件可分为卷绕式组件和叠片式组件。卷绕式组件的制备方法如下：先将电极活性材料均匀涂覆在作为集流体的金属箔上，经过干燥、碾压、分切工序分别得到具有期望宽度的带状正极极片和负极极片，在隔膜被放置在正、负极极片之间的状态下进行卷绕。叠片式组件是先得到指定宽度和长度的正、负极极片，并用隔膜将二者隔离，即按着正极极片/隔膜/负极极片的结构进行连续层叠。然而，常规电极组件存在如下问题：卷绕式电极组件，由于电极组件的截面是圆形或椭圆形，在电池的充放电期间，电极的膨胀和收缩可能会导致电极之间的间隙不均匀，从而造成电池性能下降；虽然卷绕式电极组件适用于圆柱形电池，但当其运用到角型或袋型电池时，就会出现极片易在弯折处断裂、电极活性材料脱落、空间利用率低等缺陷；该电极组件正面与侧面的张力不一致，会导致内部反应不均匀；同时还有极片较长、电池内阻大，不利于大倍率充放电，比功率小等缺点。叠片式电极组件，该电极组件的制备过程复杂，需要大量时间和精力来执行顺序堆叠过程，不易实现机械化操作，生产效率低；极片需要冲切，产生的边料和断面较多，易刺穿隔膜，造成电池内部短路等。为了解决上述问题，已经研制出了一种卷绕式叠片电极组件，其是卷绕式电极组件和叠片式电极组件的结合体。卷绕式叠片电极组件的制备过程如下：将具有预定尺寸的若干个正极极片、双侧涂胶粘性隔膜、负极极片按着粘性隔膜被放置在正、负极极片之间的状态下进行热压处理，得到单体电极组件；将单体电极组件按顺序依次放置在单侧涂胶的粘性隔膜上进行卷绕，就得到了卷绕式叠片电极组件。卷绕式叠片电极组件在继承了卷绕式电极组件易于机械化操作和叠片电极组件内阻小、利于大倍率充放电、尺寸灵活的优点基础上，也极大的弥补了二者的缺陷。目前卷绕式叠片电极组件的卷绕方式仍然类似于卷绕式电极组件：缠绕夹具夹持第一个单体电极组件并旋转，使得各单体电极组件在被隔膜隔离的状态下实现依次堆叠，直到完成一个周期的卷绕。然而，上述卷绕方式存在两个显著缺陷：一、缠绕夹具有上、下两块夹板，与每块夹板上、下面相接触的分别是单体电极组件、隔膜的表面，由于不同材料间的摩擦系数不同，每块夹板在抽出过程中上、下表面的摩擦力也不相同，从而导致卷芯受力不均而发生变形；当料带的卷绕张力过大时，还会出现夹板难以抽出的现象。二、由于料带的张力不易控制，上述卷绕方式所生产卷芯的截面易呈现椭圆形，致使单体电极组件之间的空隙较大，接触不紧密。上述两个显著缺陷都会导致最终的电池性能变差。因此，急需一种能够同时克服上述各种缺陷、提高劳动生产率的用于卷绕式叠片电池自动卷绕的装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于卷绕式叠片电池自动卷绕的装置，该装置在连续的卷绕附着有单体电极组件的单侧涂胶粘性隔膜时，不仅能实现料带的间歇供给、自动翻转，保证了卷芯内部的隔膜张力均匀，而且每卷绕依次就会在卷芯表面施压依次，确保单体电极组件的堆叠更加紧密，即使在长期使用后仍具有良好的性能表型，极大地提高了生产效率。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于卷绕式叠片电池自动卷绕的装置，包括用于使料带保持一定张力的张力机构、用于夹持料带或卷芯且实现间歇供给的送料机构、用于吸附料带并在卷绕完毕后切断料带使料带与卷芯脱离的吸附裁切机构、用于翻转料带或卷芯的翻转机构、用于对卷芯表面施压以使单体电极组件堆叠紧密的施压机构、用于将卷绕完毕后的卷芯顶出作业位的顶出机构、以及用于传送被顶出的卷芯的传送机构。送料机构位于张力机构与吸附裁切机构之间。施压机构位于吸附裁切机构的上方。翻转机构位于吸附裁切机构一端的上方。顶出机构和传送机构分别位于吸附裁切机构的两侧。本发明所述的用于卷绕式叠片电池自动卷绕的装置，是一种可实现料带或卷芯自动翻转，且卷绕一次就能在卷芯表面施压一次的设备。进一步的，所述用于使料带保持一定张力的张力机构包括对称设置在料带上下两侧的上张力滚轮和下张力滚轮。通过上、下张力滚轮夹持料带，两滚轮由料带运动产生的摩擦力而被动异向旋转。张力机构的作用是：用于夹持由单体电极组件、单侧涂胶粘性隔膜组成的料带，使料带运动时保持一定的张力，为后续的间歇送料创造条件，便于料带的导入。进一步的，所述用于夹持料带或卷芯且实现间歇供给的送料机构包括送料导轨、与送料导轨滑动配合的送料滑块、与送料滑块一侧相连的送料摇杆、与送料摇杆转动配合的送料曲柄、与送料滑块另一侧相连的滑块框架、设置在滑块框架内的的送料滚轮、贯穿安装在送料滚轮中的滚轮支撑轴、分别通过轴承与滚轮支撑轴的两端转动配合的两个底块、连接在底块上方且从滑动框架顶部穿出的导杆、以及设置在滑块框架下端一侧的送料导板；所述送料滚轮与底块之间连接有扭转弹簧；所述导杆套设有连接在滑块框架顶部内侧壁与底块顶部之间的压缩弹簧；所述导杆与滑块框架的顶部间隙配合。本发明中的送料机构的运动类型为曲柄滑块形式，料带位于送料导板与送料滚轮之间。所述压缩弹簧保证了送料滚轮与料带、卷芯的紧密接触。所述扭转弹簧可使送料滚轮在转动一定角度后自动锁死，无法继续旋转。送料机构通过压缩弹簧和扭转弹簧可使送料导板、送料滚轮能够仅仅夹持料带及卷芯，以按照一定时间间隔将卷芯送至作业位，且每次可保持固定的传送距离。在送料机构中，送料曲柄作旋转运动，并通过送料摇杆带动送料滑块沿送料导轨移动。开始卷绕时，料带初端紧紧吸附在吸附裁切机构的表面，送料滑块位于吸附裁切机构、张力机构之间并逐渐向吸附裁切机构的方向运动。当运动到吸附裁切机构的表面时，送料滑块上的送料滚轮由于扭转弹簧锁死而无法继续旋转，送料导板位于料带、吸附裁切机构的表面之间，从而阻断吸附裁切机构对料带的吸附作用，使二者脱离，此时送料滚轮和送料导板紧紧夹持料带，继续运动而将其送至翻转工位。由于送料滚轮上配有压缩弹簧，使得送料滚轮与送料导板之间的高度任意可调，从而可实现二者对卷绕过程中对应的任意厚度卷芯进行夹持。进一步的，所述用于吸附料带并在卷绕完毕后切断料带使料带与卷芯脱离的吸附裁切机构包括吸附裁切机构主体、开设在吸附裁切机构主体上的若干个均匀分布的吸孔、开设在在吸附裁切机构主体上的刀槽、安装在刀槽内的刀片以及设置在吸附裁切机构主体一侧的铰链内耳。所述吸孔始终处于吸气状态，当料带经过时会被牢牢吸附，吸孔起到了固定料带、便于后续卷绕的作用。当完成电池制作对应一个周期的卷绕后，吸附裁切机构主体边缘的刀片就会迅速动作来切断料带，实现卷芯与料带的分离。进一步的，所述用于翻转料带或卷芯的翻转机构包括翻转板、活动连接在翻转板一端的翻转夹头、设置在翻转板另一端的铰链外耳、与铰链外耳端部相连的翻转导杆、贯穿安装在翻转导杆上的翻转滑块、以及与翻转滑块转动配合的翻转曲柄；所述翻转导杆为L型，包括第一导杆部和第二导杆部，第一导杆部的一端与铰链外耳相连，另一端与第二导杆部的端部相连。本发明中翻转机构的运动类型为摆动导杆形式。当吸附裁切机构夹持料带、卷芯到达翻转工位时，翻转夹头向下动作，夹持住料带及卷芯，完成翻转动作后，翻转夹头再向上动作，松开料带及卷芯。翻转导杆的底部与吸附裁切机构的边缘通过铰链连接，料带及卷芯经翻转动作后落在吸附裁切机构的表面。翻转机构与送料机构相配合，实现了料带的连续、自动卷绕。翻转工位在翻转机构的翻转导杆上，送料滚轮与送料导板夹持料带、卷芯最终也只能运动到翻转工位，此时翻转工位与吸附裁切机构的表面之间的夹角达到最大且大于180度，同时翻转导杆上对应的翻转夹头向下闭合，夹持料带、卷芯。然后，送料滚轮与送料导板随送料滑块经过吸附裁切机构朝张力机构方向运动，当翻转工位继续运动到与吸附裁切机构的表面相平行处时，即翻转工位与吸附裁切机构的表面之间的夹角为180度，吸附裁切机构再次吸附料带。利用该翻转机构的急回特性，翻转导杆可实现料带、卷芯的快速翻转，翻转完毕后，翻转夹头向上打开，使料带、卷芯落至吸附裁切机构的表面，从而完成卷绕动作。当完成电池制作对应一个周期的卷绕后，送料机构夹持卷芯将其送至翻转工位，此时送料机构反向运动，经过吸附裁切机构时翻转工位与吸附裁切机构的表面之间的夹角为180度，此时料带的两端分别由翻转夹头、吸附裁切机构的表面吸孔固定，吸附裁切机构边缘的刀片开始动作并切断料带，使其与卷芯分离。进一步的，所述用于对卷芯表面施压以使单体电极组件堆叠紧密的施压机构包括施压平板、连接在施压平板顶部的施压导杆、套设在施压导杆上且与施压导杆滑动配合的压块、连接在压块底部与施压平板顶部之间的施压弹簧、连接在压块侧壁上的施压滑块、贯穿安装在施压滑块中且与施压滑块滑动配合的施压导轨、连接在施压滑块侧壁上的施压摇杆、以及与施压摇杆转动配合的施压曲柄。本发明中的施压机构的运动类型为曲柄滑块行驶。完成翻转动作后，施压滑块向下运动，对料带及卷芯的表面进行施压，料带及卷芯每翻转依次，其表面就会被施压一次。当翻转机构夹持料带、卷芯完成翻转动作后，料带、卷芯会落至吸附裁切机构的表面，此时施压机构对应的施压滑块沿施压导轨向卷芯方向运动，由于施压平板通过压缩弹簧与施压滑块连接，施压平板最终会接触卷芯表面并进行挤压，卷芯厚度随卷绕次数的增加而增大，压缩弹簧的最终变形量也不断增加，施压平板对卷芯的压力也会逐渐变大。本发明的施压机构可实现每卷绕一次而自动施压一次的效果，保证了单体电极组件堆叠的紧密性，同时施压弹簧可保证所施压力的均匀增大，避免了刚性施压条件下施压平板对单体电极组件的破坏。进一步的，所述用于将卷绕完毕后的卷芯顶出作业位的顶出机构包括控制电机以及与控制电机的输出轴相连的顶杆。施压完毕后，控制电机驱动顶杆动作，将卷芯从工作位顶出至传送机构上，为下一周期的卷绕留下空间。进一步的，所述用于传送被顶出的卷芯的传送机构包括传送带以及与传送带传动配合的传送轮。当完成电池制作对应一个周期的卷绕并施压结束以后，施压平板随施压滑块朝远离卷芯的方向运动，此时顶出机构中由控制电机驱动的顶杆迅速动作，将卷芯从吸附裁切机构的表面顶出至传送机构的传送带上，由传送带将其送至下一工站。由以上技术方案可知，本发明在连续的卷绕附着有单体电极组件的单侧涂胶粘性隔膜时，不仅能实现料带的间歇供给、自动翻转，保证了卷芯内部的隔膜张力均匀，而且每卷绕依次就会在卷芯表面施压依次，确保单体电极组件的堆叠更加紧密，即使在长期使用后仍具有良好的性能表型，极大地提高了生产效率。附图说明图1是本发明中单体电极组件示例性结构的典型视图；图2是本发明中单体电极组件在单侧涂胶粘性隔膜上排列粘结的结构示意图；图3是利用本发明装置将料带、卷芯进行自动卷绕的结构示意图；图4是本发明中张力机构的结构示意图；图5a是本发明中送料机构的结构示意图；图5b是图5a中A部的放大结构示意图；图6是本发明中吸附裁切机构的结构示意图；图7是本发明中翻转机构的结构示意图；图8a是本发明中施压机构的结构示意图；图8b是图8a中B部的放大结构示意图（未包含施压曲柄和施压导轨）；图9是本发明中顶出机构的结构示意图；图10是本发明中传送机构的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步说明：图1和图2是本发明中单体电极组件及其在单侧涂胶粘性隔膜上排列粘结的示例性结构典型视图。单体电极组件104是由若干层正极极片100、双侧涂胶粘性隔膜101、负极极片102经热压工艺得到的，图1示出了适用于本发明装置的单体电极组件对应的三种典型单元结构，分别是正极极片/粘性隔膜/负极极片、正极极片/粘性隔膜/负极极片/粘性隔膜/正极极片、负极极片/粘性隔膜/正极极片/粘性隔膜/负极极片。单体电极组件可以包含若干个上述单元结构，本发明不限制各典型单元结构的层数和数量。图2示出了单体电极组件104在单侧涂胶粘性隔膜103上的卷绕过程，单体电极组件在单侧涂胶粘性隔膜上的排列具有方向性，以图2所示单体电极组件为例进行说明，正极极片在上的定义为A型单体电极组件（单体电极组件100），负极极片在上的定义为B型单体电极组件（单体电极组件102），A、B型单体电极组件需要交错分布。本说明书中将单体电极组件104粘结在单侧涂胶粘性隔膜103上所形成的带状物料称为料带105，随着卷绕的进行，卷芯106的厚度也会不断增加。图3是利用本发明装置将料带、卷芯进行自动卷绕的结构示意图，本发明所述的用于卷绕式叠片电池自动卷绕的装置包括张力机构110、送料机构120、吸附裁切机构130、翻转机构140、施压机构150、顶出机构160和传送机构170。图4是本发明中张力机构110的结构示意图，张力机构110包括上张力滚轮111和下张力滚轮112，二者夹持料带105，由料带105运动产生的摩擦力驱动而作被动旋转。张力机构110的作用是使料带105保持一定的张力，便于后续料带105的间歇供给。图5a和5b是本发明中送料机构120的结构示意图，送料机构120包括送料曲柄121、送料摇杆122、送料滑块123和送料导轨124，送料滑块123上还配有送料导板125、送料滚轮126、压缩弹簧127、扭转弹簧128、底块129、导杆1210、滑块框架1211及滚轮支撑轴1212。送料曲柄121绕定点旋转并通过送料摇杆122驱动送料滑块123在送料导轨124上运动，其中送料导轨124被完全固定。料带105被夹持在送料导板125和送料滚轮126之间，送料滚轮126通过扭转弹簧128与底块129固连，滚轮支撑轴1212与底块129是通过轴承连接的，因此，送料滚轮126可作旋转运动；底块129通过压缩弹簧127与滑块框架1211固连，导杆1210固连在底块129上且导杆1210可沿滑块框架1211上下移动，因此，送料滚轮126可实现上下运动，送料滚轮126与送料导板125之间的间距实现了可调，从而可夹持不同厚度的料带、卷芯。初始运动时，送料滑块123靠近张力机构110，随送料曲柄121的旋转而逐渐向吸附裁切机构130的方向运动，此时依靠压缩弹簧127的作用使得送料滚轮126与料带105紧密接触，随着运动的继续，送料滚轮126受其与料带105之间的摩擦力作用而作旋转运动，同时受扭转弹簧128提供的反向力矩的阻碍作用。当送料滚轮126运动到吸附裁切机构130的表面时，扭转弹簧128锁死而使送料滚轮126无法继续旋转，此时送料滚轮126可紧紧夹持料带105并随送料滑块123的继续运动而将其送至翻转工位，这也是送料滑块123所能运动到的最远距离，此后送料滑块123开始作反向运动，即向张力机构110的方向运动。当完成翻转动作后，卷芯106会落至吸附裁切机构130的表面，送料滑块123重新从初始位置运动到该处时，可夹持卷芯106而重复上述运动。图6是本发明中吸附裁切机构130的结构示意图，吸附裁切机构130包括吸附裁切机构主体、设置在吸附裁切机构主体表面的若干个均匀分布的吸孔131、开设在吸附裁切机构上的刀槽132、安装在吸附裁切机构中的刀片以及设置在吸附裁切机构一侧的铰链内耳133。吸孔131始终处于吸气状态，可紧紧吸附料带105，当送料机构120运动到此处时，送料导板125的底面与吸附裁切机构130的表面相接触，阻断了吸孔131对料带105的吸附作用，送料导板125的长度可以保证送料滚轮126夹持料带105或卷芯106向翻转工位运动时都无法吸附料带。当送料滑块123向初始位置回撤并经过吸附裁切机构130的表面后，吸孔131可再次吸附料带105，为料带105或卷芯106的翻转创造了条件。当完成电池制作对应一个周期的卷绕后，此时在吸孔131再次吸附料带105以后，刀槽132里的刀片会迅速弹起，切断料带105并快速弹下，实现了卷芯与料带的分离。图7是本发明中翻转机构140的结构示意图，翻转机构140包括翻转曲柄141、翻转滑块142和翻转导杆143；其中翻转导杆143上还配有翻转板144、翻转夹头145和铰链外耳146，翻转板144的表面即为翻转工位147。铰链外耳146与铰链内耳133是通过销钉连接，由于吸附裁切机构130是被固定的，因此翻转板144可随翻转曲柄141的定点旋转运动而发生摆动。当送料滑块123将料带105或卷芯106送至翻转工位147时，翻转夹头145会迅速闭合将其夹持，此时翻转工位147与吸附裁切机构130的表面之间的夹角稍大于180度，这也是两者之间的最大夹角，随着运动的进行，该夹角逐渐减小且送料滑块123在向初始位置回撤，当减小到180度时，吸孔131刚好能再次吸附料带105。由于摆动导杆具有急回特性，翻转板144会迅速完成翻转动作，此时翻转工位147与吸附裁切机构130的表面之间的夹角达到最小，翻转夹头145快速弹开使得料带105或卷芯106落至吸附裁切机构130的表面。翻转夹头145保持弹开状态直到送料滑块123将料带105或卷芯106再次送至翻转工位147时才会闭合。图8a和8b是本发明中施压机构150的结构示意图，施压机构150包括施压曲柄151、施压摇杆152、施压滑块153和施压导轨154；其中施压滑块153上还配有施压平板155、施压弹簧156、施压导杆157和压块158。压块158与施压滑块153固连，施压导杆157与施压平板155固连，施压平板155又通过施压弹簧156与压块158固连，且施压导杆157可沿压块158上下移动，因此，施压平板155可实现沿施压导轨154方向的上下运动。每完成一次翻转动作后，施压平板155就会对卷芯106进行一次施压，卷芯106的厚度随着卷绕次数的增加而增大，施压弹簧156的最终变形量也在逐渐变大，卷芯106所受到的压力也不断增大。本发明的施压机构150不仅能够确保卷绕时各单体电极组件104接触紧密，而且柔性施力又避免了对单体电极组件104造成结构破坏。图9是本发明中顶出机构160的结构示意图，顶出机构160包括控制电机161和顶杆162。当完成电池制作对应一个周期的卷绕并施压完毕后，受控制电机161驱动的顶杆162迅速弹出，由于此时卷芯106已与料带105分离，因此卷芯106会被推离吸附裁切机构130的表面，为下一周期的卷绕腾出空间。图10是本发明中传送机构170的结构示意图，传送机构170包括传送轮171和传送带172，传送轮171驱动传送带172运动。被顶杆162顶出的卷芯106落在传送带172上并由其带至后续工站。综上所述，本发明可实现基于卷绕式叠片电池制作对应料带、卷芯的自动卷绕，不仅能实现不同厚度料带、卷芯的夹持，而且每卷绕一次就能施压一次，保证了堆叠的位置精确性和接触紧密性。本发明装置可大大提高卷绕质量并具有良好的操作性、安全性。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。