圆形卷针用辅助卸料装置、电芯卷绕设备及电芯成型方法与流程

文档序号:12066335
圆形卷针用辅助卸料装置、电芯卷绕设备及电芯成型方法与流程

本发明涉及电池的电芯卷绕领域,尤其涉及一种应用于锂电行业中的圈形卷针用辅助卸料装置、电芯卷绕设备及电芯成型方法。



背景技术:

随着经济的不断发展及社会的不断进步,为人们的生产生活提供各种各样的物质消费品,而电子产品就是各种各样的物质消费品中的一种。

其中,对于电子产品来说,例如手机、电脑、平板、数码相机及智能手表等,都离不开锂电池的使用,因此,为锂电行业的发展创造良好的发展平台。

目前,锂电池行业中卷绕机在卷绕电芯时通常都是采用椭圆卷针,这是由于椭圆卷针便于预压成型。但是,椭圆卷针在卷绕过程中因入料切点处的直径不断变化,造成卷绕波动很大,从而使得隔膜和极片的线速度很不稳定,因而对卷绕时隔膜和极片的张力和对齐度影响很大。所以,为了保证产品品质,椭圆卷针不能适用于高速卷绕场合,而目前市场上的椭圆卷针的卷绕机线速度只能做到1m/s以下,很难有所突破。

而圆形卷针则能克服椭圆卷针卷绕时会产生波动的问题,使得卷绕时很平稳,可以高速卷绕,卷绕时线速度可达到1m/s以上,从而提高生产效率。但是,由于圆形卷针卷出来的电芯是圆的,故在抽针后电芯受力不平衡或在移动过程中会滚动,从而影响到电芯后续的处理。

因此,急需要一种圈形卷针用辅助卸料装置、电芯卷绕设备及电芯成型方法来克服上述的缺陷。



技术实现要素:

本发明的一目的在于提供一种解决圆形卷针卷绕后的下料问题、解决椭圆卷针内圈隔膜打皱和塌边问题且具有结构紧凑的圆形卷针用辅助卸料装置。

本发明的另一目的在于提供一种解决圆形卷针卷绕后的下料问题、解决椭圆卷针内圈隔膜打皱和塌边问题且具有结构紧凑的电芯卷绕设备。

本发明的又一目的在于提供一种解决圆形卷针卷绕后的下料问题、解决椭圆卷针内圈隔膜打皱和塌边问题且具有结构紧凑的电芯成型方法。

为实现上述的目的,本发明的圆形卷针用辅助卸料装置用于将圆形卷针机构所卷绕出的圆形电芯卸下并使该圆形电芯被预压成椭圆电芯,包括用于对所述圆形电芯的外侧下方定位的下定位结构、用于阻挡所述圆形电芯沿该圆形电芯的轴向向后移动的抽针挡块、用于与所述圆形电芯的内侧定位的撑开机构、用于抵压于所述圆形电芯的外侧上方的上预压板及用于使所述上预压板与下定位结构做相对张闭运动的预压驱动机构。当所述圆形卷针机构上的圆形电芯置于所述下定位结构且被所述抽针挡块卡住,且所述撑开机构伸置于所述圆形电芯的内侧并与该内侧定位或所述上预压板抵压于所述圆形电芯的外侧上方时,则所述圆形卷针机构沿所述圆形电芯的轴向向后移动而与所述圆形电芯分离,分离后的圆形电芯在所述撑开机构、下定位结构、上预压板及预压驱动机构的配合下被预压成所述椭圆电芯。

较佳地,在所述圆形电芯被预压成所述椭圆电芯过程中,所述撑开机构沿所述圆形电芯的左右方向向外撑开所述圆形电芯的内侧。

较佳地,所述下定位结构包含相互做展收枢转配合的左定位板和右定位板,所述左定位板与右定位板于一第一位置及一第二位置切换;于所述第一位置时,所述左定位板与右定位板二者围出用于对所述圆形卷针机构上的圆形电芯进行定位的V型定位槽;于所述第二位置时,所述左定位板与右定位板相互展平而构成平板结构;其中,在所述圆形电芯被预压成所述椭圆电芯过程中,所述左定位板与右定位板由所述第一位置切换至所述第二位置。

较佳地,所述下定位结构还包含位于所述左定位板与右定位板间的中间定位板,所述中间定位板的左侧与所述左定位板铰接,所述中间定位板的右侧与所述右定位板铰接;于所述第一位置时,所述左定位板相对所述中间定位板向左上方倾斜,所述右定位板相对所述中间定位板向右上方倾斜;于所述第二位置时,所述左定位板和右定位板分别相对所述中间定位板展平而使所述左定位板、中间定位板及右定位板三者构出平板结构。

较佳地,所述下定位结构包含移动平板、左定位块及右定位块,所述左定位块具有与所述圆形电芯的外侧左边抵触配合的左斜面,所述右定位块具有与所述圆形电芯的外侧右边抵触配合的右斜面,所述移动平板与所述圆形电芯的外侧下方相抵触并沿上下方向相对所述左定位块和右定位块移动;于所述第一位置时,所述左斜面及右斜面伸出所述移动平板而使所述圆形电芯的外侧定位于所述左斜面、右斜面及移动平板间;于所述第二位置时,所述移动平板向上移动而使所述左斜面和右斜面脱离与由所述圆形电芯预压出的椭圆电芯抵触。

较佳地,所述上预压板包含左压板、中间压板及右压板,所述中间压板的左侧与所述左压板铰接,所述中间压板的右侧与所述右压板铰接,所述左压板相对所述中间压板向左下方倾斜,所述右压板相对所述中间压板向右下方倾斜;在所述圆形电芯被预压成所述椭圆电芯过程中,所述左压板和右压板分别相对所述中间压板展平而使所述左压板、中间压板及右压板三者构出平板结构。

为实现上述的目的,本发明的电芯卷绕设备包括圆形卷针机构、二次预压机构及热压成型机构,所述圆形卷针机构用于将隔膜和极片卷绕出圆形电芯。其中,本发明的电芯卷绕设备包括圆形卷针机构还包括前述的圆形卷针用辅助卸料装置,所述二次预压机构对所述椭圆电芯进行二次预压,所述热压成型机构将二次预压后的椭圆电芯热压成型出定型的扁状电芯。

较佳地,所述圆形卷针机构包含圆形外卷针、内卷针及卷针驱动组件,所述内卷针收容于所述圆形外卷针内且二者构出一圆形卷针,所述卷针驱动组件驱使所述圆形卷针做旋转运动及沿所述圆形卷针的轴向移动。

较佳地,所述二次预压机构包含二次预压上板、二次预压下板及驱使所述二次预压上板和二次预压下板做张闭配合的二次预压驱动组件;所述热压成型机构包含上热压板、下热压板、分别组装于所述上热压板和下热压板处的加热元件及驱使所述上热压板和下热压板做张闭配合的热压驱动组件。

为实现上述的目的,本发明的电芯成型方法包括如下步骤:

(1)圆形卷针机构将隔膜及极片卷绕出一圆形电芯;

(2)圆形卷针用辅助卸料装置辅助圆形卷针机构卸下该圆形卷针机构上的圆形电芯,且圆形卷针用辅助卸料装置还将卸下的圆形电芯预压成椭圆电芯,其中,在卸下的圆形电芯被预压成椭圆电芯的过程中,预压驱动机构驱使上预压板及下定位结构沿相向方向预压圆形电芯的同时,撑开机构还沿圆形电芯的左右方向向外撑开圆形电芯的内侧;

(3)椭圆电芯传送至二次预压机构处,由二次预压机构对椭圆电芯进行二次预压;以及

(4)二次预压后的椭圆电芯传送至热压成型机构处,由热压成型机构将二次预压后的椭圆电芯热压成所需的扁状电芯。

与现有技术相比,由于本发明的圆形卷针用辅助卸料装置包括用于对圆形电芯的外侧下方定位的下定位结构、用于阻挡圆形电芯沿该圆形电芯的轴向向后移动的抽针挡块、用于与圆形电芯的内侧定位的撑开机构、用于抵压于圆形电芯的外侧上方的上预压板及用于使上预压板与下定位结构做相对张闭运动的预压驱动机构,故当圆形卷针机构上的圆形电芯置于下定位结构且被抽针挡块卡住,且撑开机构伸置于圆形电芯的内侧并与该内侧定位或上预压板抵压于圆形电芯的外侧上方时,则此时的圆形卷针机构再沿圆形电芯的轴向向后移动而使得圆形卷针机构与圆形电芯分离,以解决圆形卷针卷绕后的卸料问题,还具有结构紧凑的优点。同时,分离后的圆形电芯在预压驱动机构驱使上预压板与下定位结构做相向移动时被预压成椭圆电芯,且在圆形电芯被预压成椭圆电芯过程中,撑开机构沿圆形电芯的左右方向向外撑开圆形电芯的内侧,解决椭圆卷针内卷隔膜打皱和塌边的问题,从而确保了电芯的质量。

附图说明

图1是本发明的电芯卷绕设备的结构示意图。

图2是图1所示的电芯卷绕设备在隐藏二次预压机构及热压成型机构后的结构示意图。

图3是本发明的电芯卷绕设备中的圆形卷针机构在卷绕出圆形电芯后的平面结构示意图。

图4至6是本发明的电芯卷绕设备中的圆形卷针用辅助卸料装置辅助圆形卷针机构将圆形电芯卸下的流程图。

图7至图8是本发明的电芯卷绕设备中的圆形卷针用辅助卸料装置将圆形电芯预压成椭圆电芯的流程图。

图9是本发明的电芯卷绕设备中的二次预压机构对椭圆电芯进行二次预压后的状态示意图。

图10是本发明的电芯卷绕设备中的热压成型机构对二次预压后的椭圆电芯热压成型出扁状电芯的状态示意图。

图11至图12是本发明的圆形卷针用辅助卸料装置中的下定位结构的另一种实施方式的结构示意图。

图13至图14是本发明的圆形卷针用辅助卸料装置中的下定位结构的又一种实施方式的结构示意图。

图15至图16是本发明的圆形卷针用辅助卸料装置中上预压板的另一种实施方式的结构示意图。

图17是本发明的电芯成型方法的流程图。

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术内容、构造特征,以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。

请参阅图1及图2,本发明的电芯卷绕设备100包括圆形卷针用辅助卸料装置10、圆形卷针机构20、二次预压机构30及热压成型机构40。圆形卷针机构20用于将隔膜和极片卷绕出圆形电芯50,以克服椭圆卷针在卷绕时产生波动的问题,使得圆形电芯50的卷绕时很平稳,可以高速卷绕,卷绕时线速度可达1m/s以上,从而提高生产率;具体地,结合图3,在本实施例中,圆形卷针机构20包含圆形外卷针21a、内卷针21b及卷针驱动组件22,内卷针21b收容于圆形外卷针21a内且二者构出一圆形卷针21,卷针驱动组件22驱使圆形卷针21做旋转运动以将隔膜和极片卷绕出圆形电芯50,卷针驱动组件22还驱使圆形卷针21沿该圆形卷针21的轴向移动,以实现圆形电芯50与圆形卷针21的分离。

如图1及图9所示,二次预压机构30对由圆形电芯50所预出成的椭圆电芯60进行二次预压;具体地,在本实施例中,二次预压机构30包含二次预压上板31、二次预压下板32及驱使二次预压上板31和二次预压下板32做张闭配合的二次预压驱动组件(图中未示),以在二次预压驱动组件驱使二次预压上板31和二次预压下板32做相向的闭合运动时,使得置于二次预压上板31和二次预压下板32间的椭圆电芯60被二次预压,进一步地将椭圆电芯60压扁。

如图1及图10所示,热压成型机构40将二次预压后的椭圆电芯60热压成型出定型的扁状电芯70;具体地,在本实施例中,热压成型机构40包含上热压板41、下热压板42、分别组装于上热压板41和下热压板42处的加热元件43及驱使上热压板41和下热压板42做张闭配合的热压驱动组件(图中未示),以在热压驱动组件驱使上热压板41和下热压板42做相向闭合运动时将二次预压后的椭圆电芯60热压成型出所要的扁状电芯70,以简化热压成型机构40的结构;举例而言,在本实施例中,加热元件43为一加热棒,以便于加热棒于上热压板41及下热压板42内的布置及安置,但不以此为限。

如图1至图2,以及图4至图8所示,圆形卷针用辅助卸料装置10包括用于对圆形电芯50的外侧下方定位的下定位结构11、用于阻挡圆形电芯50沿该圆形电芯50的轴向向后移动的抽针挡块12、用于与圆形电芯50的内侧定位的撑开机构13、用于抵压于圆形电芯50的外侧上方的上预压板14及用于使上预压板14与下定位结构11二者做相对张闭运动的预压驱动机构(图中未示)。当圆形卷针机构20上的圆形电芯50置于下定位结构11且被抽针挡块12卡住,且撑开机构13伸置于圆形电芯50的内侧并与该内侧定位时,状态可参见图2及图5,则圆形卷针机构20沿圆形电芯50的轴向向后移动而与圆形电芯50分离,状态见图6所示;如图7及图8所示,分离后的圆形电芯50在撑开机构13、下定位结构11、上预压板14及预压驱动机构的配合下被预压成椭圆电芯60。具体地,如图7及图8所示,在本实施例中,在圆形电芯50被预压成椭圆电芯60过程中,撑开机构13沿圆形电芯50的左右方向向外撑开圆形电芯50的内侧,有效地确保圆形电芯50被预压成椭圆电芯60,但不以此为限。举例而言,如图4至图8所示,在本实施例中,下定位结构11包含相互做展收枢转配合的左定位板111和右定位板112,左定位板111与右定位板112于图7所示的第一位置及图8所示的第二位置切换;在圆形电芯50被预压成椭圆电芯60过程中,左定位板111与右定位板112由第一位置切换至第二位置;于第一位置时,左定位板111与右定位板112二者围出用于对圆形卷针机构20上的圆形电芯50进行定位的V型定位槽113,使得圆形电芯50于滚动方向能起到很好的定位作用,且V型定位槽113对圆形电芯50定位状态见图4所示;于第二位置时,左定位板111与右定位板112相互展平而构成平板结构,以确保上预压板14与下定位结构11能更可靠地将圆形电芯50预压成椭圆电芯60,但不以此为限。

参阅图11及图12,展示了下定位结构的另一种实施方式。在图11和图12中,下定位结构11`还包含位于左定位板111与右定位板112间的中间定位板114,中间定位板114的左侧与左定位板111铰接,中间定位板114的右侧与右定位板112铰接;故于第一位置时,左定位板111相对中间定位板114向左上方倾斜,右定位板112相对中间定位板114向右上方倾斜;于第二位置时,左定位板111和右定位板112分别相对中间定位板114展平而使左定位板111、中间定位板114及右定位板113三者构出平板结构;而在图4至图8所展示的下定位结构11中,下定位结构11包含相互做展收枢转配合的左定位板111和右定位板112,左定位板111与右定位板112于图7所示的第一位置及图8所示的第二位置切换;在圆形电芯50被预压成椭圆电芯60过程中,左定位板111与右定位板112由第一位置切换至第二位置;于第一位置时,左定位板111与右定位板112二者围出用于对圆形卷针机构20上的圆形电芯50进行定位的V型定位槽113;于第二位置时,左定位板111与右定位板112相互展平而构成平板结构。同时,在图11及图12中,圆形卷针机构20是在上预压板14及下定位结构11`对圆形电芯50定位后再沿轴向向后移动以抽针的;而在图4至图8所示的下定位结构中,圆形卷针机构20是在撑开机构13与下定位结构11对圆形电芯50定位后再沿轴向向后移动以抽针。

参阅图13及图14,展示了下定位结构的又一种实施方式。在图13及图14中,下定位结构11``包含移动平板115、左定位块116及右定位块117,左定位块116具有与圆形电芯50的外侧左边抵触配合的左斜面1161,右定位块117具有与圆形电芯50的外侧右边抵触配合的右斜面1171,移动平板115与圆形电芯50的外侧下方相抵触并沿上下方向相对左定位块116和右定位块117移动;故在第一位置时,左斜面1161及右斜面117伸出移动平板115而使圆形电芯50的外侧定位于左斜面1161、右斜面1171及移动平板115间,状态见图13所示;于第二位置时,移动平板115向上移动而使左斜面1161和右斜面1171脱离与由圆形电芯50预压出的椭圆电芯60抵触,有效地确保圆形电芯50被预压出椭圆电芯60。同时,如图13及图14所示,圆形卷针机构20是在上预压板14及下定位结构11``对圆形电芯50定位后再沿轴向向后移动以抽针的。

请参阅图15及图16,展示了上预压板的另一种实施方式。在图15及图16中,上预压板14`包含左压板141、中间压板143及右压板142,中间压板143的左侧与左压板141铰接,中间压板143的右侧与右压板142铰接,左压板141相对中间压板143向左下方倾斜,右压板142相对中间压板142向右下方倾斜;故在圆形电芯50被预压成椭圆电芯60过程中,左压板141和右压板142分别相对中间压板143展平而使左压板141、中间压板143及右压板142三者构出平板结构,以使得圆形电芯50可靠地定位于上预压板14`及下定位结构11`间,状态见图15所示。又如图15及图16所示,圆形卷针机构20是在上预压板14`及下定位结构11`对圆形电芯50定位后再沿轴向向后移动以抽针的。而图4至图14所示的上预压板14为一块平板结构。可理解的是,由于下定位结构有三种实施方式,而上预压板有两种实施方式,故它们就有6种组合方式,而图7、图11、图13及图15仅示出了下定位结构与上预压机组合的四种方式,但不以此为限。

请参阅图17,本发明的电芯成型方法包括步骤有:S001、圆形卷针机构20将隔膜及极片卷绕出一圆形电芯50;S002、圆形卷针用辅助卸料装置10辅助圆形卷针机构20卸下该圆形卷针机构20上的圆形电芯50,且圆形卷针用辅助卸料装置10还将卸下的圆形电芯50预压成椭圆电芯60,其中,在卸下的圆形电芯50被预压成椭圆电芯60的过程中,预压驱动机构驱使上预压板14及下定位结构11、11`、11``沿相向方向预压圆形电芯50的同时,撑开机构13还沿圆形电芯50的左右方向向外撑开圆形电芯50的内侧;S003、椭圆电芯60传送至二次预压机构30处,由二次预压机构30对椭圆电芯60进行二次预压;S004、二次预压后的椭圆电芯60传送至热压成型机构40处,由热压成型机构40将二次预压后的椭圆电芯60热压成所需的扁状电芯70。

与现有技术相比,由于本发明的圆形卷针用辅助卸料装置10包括用于对圆形电芯50的外侧下方定位的下定位结构11、11`、11``、用于阻挡圆形电芯50沿该圆形电芯50的轴向向后移动的抽针挡块12、用于与圆形电芯50的内侧定位的撑开机构13、用于抵压于圆形电芯50的外侧上方的上预压板14、14`及用于使上预压板14、14`与下定位结构11、11`、11``做相对张闭运动的预压驱动机构,故当圆形卷针机构20上的圆形电芯50置于下定位结构11、11`、11``且被抽针挡块12卡住,且撑开机构13伸置于圆形电芯50的内侧并与该内侧定位或上预压板14、14`抵压于圆形电芯50的外侧上方时,则此时的圆形卷针机构20再沿圆形电芯50的轴向向后移动而使得圆形卷针机构20与圆形电芯50分离,以解决圆形卷针卷绕后的卸料问题,还具有结构紧凑的优点。同时,分离后的圆形电芯50在预压驱动机构驱使上预压板14、14`与下定位结构11、11`、11``做相向移动时被预压成椭圆电芯60,且在圆形电芯50被预压成椭圆电芯60过程中,撑开机构13沿圆形电芯50的左右方向向外撑开圆形电芯50的内侧,解决椭圆卷针内卷隔膜打皱和塌边的问题,从而确保了电芯的质量。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于本发明所涵盖的范围。

再多了解一些
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