激光制片的锂离子电池芯包卷绕机的制作方法

本申请涉及锂电池生产设备和生产方法领域，具体涉及一种激光制片的锂离子电池芯包卷绕机。

背景技术：

现有锂离子动力电池芯包制造方法，主要有叠片工艺制备芯包和卷绕工艺制备芯包两种方法。而卷绕工艺制备芯包又分两种方式，一种是制作芯包的极片与导流极耳用超声波焊接方式焊接，经刷粉、ccd检查、烘烤后移到卷绕机卷绕成芯包，此种方式制备的锂离子电池芯包在大电流充放电时存在焊接位内阻大、易发热问题，焊接不牢或虚焊时，更易引起电池严得发热或起火，存在一定的安全隐患；另一种是用激光切割极片材料成型导流极耳，经刷粉、ccd检查、烘烤后转运到卷绕机卷绕成芯包，此种方式导流极耳直接成型，无需超声焊接，而多极耳导流方式使得电芯内阻更小，更适合动力锂离子电池大电流充放电的使用需求；但目前制片与卷绕是由各自独立的设备完成，生产效率较低，中间还要经过材料转存、转移、烘烤等等中间环节，又增加了材料损坏的慨率。目前用卷绕方式制备锂离子动力电池芯包的方式，还没有一种可以将激光切割制片、刷粉、ccd检查及电芯卷绕、下料集成为一体的制造设备。

技术实现要素：

本申请的目的是：针对现有技术的不足,本申请提出一种激光制片的锂离子电池芯包卷绕机，该系统采用激光切割极片而形成导流极耳，毛刺小、极片边缘不掉粉，综合效率高于现有单卷绕机，且减少了制造工艺，提高了可靠性，同时可连续不间断生产。

为了达到上述目的，本申请的技术方案是：

包括：

机架；

卷绕极片和隔膜的卷绕装置，

提供正极片、并向所述卷绕装置传送所述正极片的正极片供料传送装置，

提供负极片、并向所述卷绕装置传送所述负极片的负极片供料传送装置，

提供上隔膜、并向所述卷绕装置传送所述上隔膜的上隔膜供料传送装置，以及

提供下隔膜、并向所述卷绕装置传送所述下隔膜的下隔膜供料传送装置；

所述正极片供料传送装置包括设于其传送路径上、用于在所述正极片上切割出正极极耳的正极片激光切割机构；

所述负极片供料传送装置包括设于其传送路径上、用于在所述负极片上切割出负极极耳的负极片激光切割机构。

所述卷绕装置包括：

转盘；

转盘驱动机构，其与所述转盘传动连接、以带动转盘绕转盘轴线作枢转运动；

平行布置的三根卷针，这三根卷针以所述转盘轴线为中心沿圆周方向均匀布置于所述转盘上，且卷针枢转连接于所述卷盘上；以及

转针驱动机构，其与所述卷针传动连接、以带动转针绕转针轴线作枢转转动。

所述正极片供料传送装置包括沿着正极片的传送方向依次布置的：正极片纠偏放料盘、正极片纠偏传感器、正极片换卷压紧机构，正极片张力调整机构、所述正极片激光切割机构、正极片刷粉机构、正极片ccd坏品检测机构、正极片前牵引辊组、正极片缓存机构、正极片后牵引辊组和正极片上料机械手，所述正极片纠偏传感器与所述正极片纠偏放料盘电路连接。

所述负极片供料传送装置包括沿着负极片的传送方向依次布置的：负极片纠偏放料盘、负极片纠偏传感器、负极片换卷压紧机构、负极片张力调整机构、所述负极片激光切割机构、负极片刷粉机构、负极片ccd坏品检测机构、负极片前牵引辊组、负极片缓存机构、负极片后牵引辊组和负极片上料机械手，所述负极片纠偏传感器与所述负极片纠偏放料盘电路连接。

所述上隔膜供料传送装置包括沿着上隔膜的传送方向依次布置的：上隔膜纠偏放料盘、上隔膜纠偏传感器、上隔膜张力调整机构和上隔膜张力传感器，所述上隔膜纠偏传感器与所述上隔膜纠偏放料盘电路连接，所述上隔膜张力传感器与所述上隔膜张力调整机构电路连接。

所述下隔膜供料传送装置包括沿着下隔膜的传送方向依次布置的：下隔膜纠偏放料盘、下隔膜纠偏传感器、下隔膜张力调整机构和下隔膜张力传感器，所述下隔膜纠偏传感器与所述下隔膜纠偏放料盘电路连接，所述下隔膜张力传感器与所述下隔膜张力调整机构电路连接。

所述机架上安装有位于所述卷绕装置处的贴胶装置。

所述机架上安装有位于所述正极片供料传送装置、负极片供料传送装置、上隔膜供料传送装置、下隔膜供料传送装置和卷绕装置之间的极片与隔膜夹紧装置。

所述机架上安装有位于所述卷绕装置处的电芯下料机械手。

所述机架上安装有位于所述卷绕装置处隔膜切断装置。

本申请这种锂离子电池芯包卷绕机用激光切割成型导流极耳的方式制备正、负极片的同时，与隔膜一起卷绕制作成动力锂离子电池所需的圆形或方形芯包，具有以下优点：

1、采用激光切割成形导电极耳，制成电芯后内阻小，能采用大电流充放电，极片无需去毛刺(毛刺小，<7微米)，且边缘不掉粉；省去极片转移、烘干等工术，使得设备的可靠性更高、可维护性更好、速度更快、占地面积更少。

2、利用激光切割制片同时卷绕的方式，不间断作业，减少中间环节的极片传递、转存，降低材料的损坏率；更好的改善动力锂离子电池大电流充放电发热问题。

附图说明

图1为本申请实施例中激光制片的锂离子电池芯包卷绕机的整体结构示意图；

图2为本申请实施例中正极片供料传送装置的结构示意图；

图3为本申请实施例中负极片供料传送装置的结构示意图；

图4为本申请实施例中上隔膜供料传送装置和下隔膜供料传送装置的结构示意图；

其中：1-卷绕装置，101-转盘，102-卷针，2-贴胶装置，3-正极片供料传送装置，301-正极片纠偏放料盘，302-正极片纠偏传感器，303-正极片换卷压紧机构，304-正极片张力调整机构，305-正极片激光切割机构，306-正极片刷粉机构，307-正极片ccd坏品检测机构，308-正极片前牵引辊组，309-正极片缓存机构，310-正极片后牵引辊组，311-正极片上料机械手，4-负极片供料传送装置，401-负极片纠偏放料盘，402-负极片纠偏传感器，403-负极片换卷压紧机构，404-负极片张力调整机构，405-负极片激光切割机构，406-负极片刷粉机构，407-负极片ccd坏品检测机构，408-负极片前牵引辊组，409-负极片缓存机构，410-负极片后牵引辊组，411-负极片上料机械手，5-上隔膜供料传送装置，501-上隔膜纠偏放料盘，502-上隔膜纠偏传感器，503-上隔膜张力调整机构，504-上隔膜张力传感器，6-下隔膜供料传送装置，601-下隔膜纠偏放料盘，602-下隔膜纠偏传感器，603-下隔膜张力调整机构，604-下隔膜张力传感器，7-极片与隔膜夹紧装置，8-电芯下料机械手，9-隔膜切断装置。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本申请所说“连接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

图1示出了本申请这种激光制片的锂离子电池芯包卷绕机的一个优选实施例，其主要包括：机架(图中未画出)、卷绕装置1、正极片供料传送装置3、负极片供料传送装置4、上隔膜供料传送装置5和下隔膜供料传送装置6构成，其中：

卷绕装置1用于对极片和隔膜进行卷绕从而形成卷绕的电芯。该卷绕装置1主要由转盘101和卷针102构成。

转盘101安装在机架上并且能够绕转盘自身轴线作枢转运动，而且该转盘101的转动(即前述的枢转运动)由转盘驱动机构带动，即转盘101与转盘驱动机构传动连接，转盘驱动机构为转盘101的转动提供驱动力。所述转盘驱动机构通常为电机。

卷针102共设置有三根，这三根卷针102以所述转盘轴线为中心沿圆周方向均匀布置于转盘101上，而且卷针102枢转连接于卷盘1上。卷针102与转针驱动机构传动连接，以借助该转针驱动机构的驱动力带动转针102绕转针轴线作枢转转动。所述转针驱动机构通常为电机。

正极片供料传送装置3用于提供正极片、并向卷绕装置1传送所述正极片。

本实施例中，所述正极片供料传送装置3的详细结构参照图2所示，其包括沿着正极片的传送方向依次布置的：正极片纠偏放料盘301、正极片纠偏传感器302、正极片换卷压紧机构303、正极片张力调整机构304、正极片激光切割机构305、正极片刷粉机构306、正极片ccd坏品检测机构307、正极片前牵引辊组308、正极片缓存机构309、正极片后牵引辊组310和正极片上料机械手311构成。

所谓“正极片纠偏放料盘”，是指其不仅仅具有普通放料盘的放料功能，而且具有纠偏功能——即放料盘的放料角度可调，这种结构的放料盘为本领域常规部件，可直接外购。其中，正极片纠偏传感器302与正极片纠偏放料盘301电路连接。实际应用时，正极片纠偏传感器302实时检测正极片料带的放卷方向是否偏移，并将检测数据实时输送给正极片纠偏放料盘301，一旦检测到放卷方向存在偏移，正极片纠偏放料盘301则相应地调整放卷角度。

正极片换卷压紧机构303也称正极片接驳机构，其用于对前后两卷料带的衔接送料。

正极片张力调整机构304用于调节正极片在传送过程中的张力值。

正极片激光切割机构305用于对正极片进行激光切割，从而在正极片上切割出正极极耳。

正极片刷粉机构306用于对正极片进行刷粉。考虑到刷粉作业会产生大量粉尘，故而本实施例在该正极片刷粉机构306上设置了负压除尘组件。

正极片ccd坏品检测机构307主要包括ccd相机等部件，其通过检测经切割和刷粉后的正极片的图像外观来判断正极片质量是否合格。

正极片前牵引辊组308用于牵引正极片向下游行走，其由相互配合的驱动辊(动力辊)和驱动压辊(能够向前述驱动辊施加径向压力的动力辊)构成。

正极片缓存机构309用于缓存正极片，以保证正极片能够连续不间断向卷针102处供应。并且本实施例中，该正极片缓存机构309还具有纠偏功能，其具体结构可参照专利号为zl201320392362.0的中国实用新型专利的描述。

正极片后牵引辊组310用于牵引正极片向下游行走，其也由相互配合的驱动辊和驱动压辊构成。

正极片上料机械手311布置于正极片后牵引辊组310和卷盘101之间，用于将正极片后牵引辊组310传送过来的正极片引至卷盘101的卷针102上。

负极片供料传送装置4用于提供负极片、并向极片与隔膜夹紧装置7方向传送负极片。

本实施例中，该负极片供料传送装置4与上述正极片供料传送装置3的结构基本一致，具体参照图3所示，其包括沿着负极片的传送方向依次布置的：负极片纠偏放料盘401、负极片纠偏传感器402、负极片换卷压紧机构403、负极片张力调整机构404、所述负极片激光切割机构405、负极片刷粉机构406、负极片ccd坏品检测机构407、负极片前牵引辊组408、负极片缓存机构409、负极片后牵引辊组410和负极片上料机械手411。

所谓“负极片纠偏放料盘”，是指其不仅仅具有普通放料盘的放料功能，而且具有纠偏功能——即放料盘的放料角度可调，这种结构的放料盘为本领域常规部件，可直接外购。其中，负极片纠偏传感器402与负极片纠偏放料盘401电路连接。实际应用时，负极片纠偏传感器402实时检测负极片料带的放卷方向是否偏移，并将检测数据实时输送给负极片纠偏放料盘401，一旦检测到放卷方向存在偏移，负极片纠偏放料盘401则相应地调整放卷角度。

负极片刷粉机构406用于对负极片进行刷粉。考虑到刷粉作业会产生大量粉尘，故而本实施例在该负极片刷粉机构406上也设置了负压除尘组件。

负极片缓存机构409用于缓存负极片，以保证负极片能够连续不间断向卷针102处供应。并且本实施例中，该负极片缓存机构409还具有纠偏功能，其具体结构可参照专利号为zl201320392362.0的中国实用新型专利的描述。

上述的负极片前牵引辊408和负极片后牵引辊410均分别由相互配合的驱动辊和驱动压辊构成。

负极片上料机械手411布置于负极片后牵引辊410和卷盘101之间，用于将负极片后牵引辊410传送过来的负极片引至卷盘101的卷针102上。

上隔膜供料传送装置5用于提供上隔膜、并向极片与隔膜夹紧装置7方向传送上隔膜。

本实施例中，所述上隔膜供料传送装置5的详细结构可参照图4所示，其包括沿着上隔膜的传送方向依次布置的：上隔膜纠偏放料盘501、上隔膜纠偏传感器502、上隔膜张力调整机构503和上隔膜张力传感器504。其中，上隔膜纠偏传感器502与上隔膜纠偏放料盘501电路连接，隔膜张力传感器504与上隔膜张力调整机构503电路连接。

所谓“上隔膜纠偏放料盘”，是指其不仅仅具有普通放料盘的放料功能，而且具有纠偏功能——即放料盘的放料角度可调，这种结构的放料盘为本领域常规部件，可直接外购。其中，上隔膜纠偏传感器502与隔膜纠偏放料盘501电路连接。实际应用时，上隔膜纠偏传感器502实时检测上隔膜料带的放卷方向是否偏移，并将检测数据实时输送给隔膜纠偏放料盘501，一旦检测到放卷方向存在偏移，隔膜纠偏放料盘501则相应地调整放卷角度。

上隔膜张力传感器504用于检测上隔膜料带在传动过程中的张力大小，其与上隔膜张力调整机构503电路连接，上隔膜张力调整机构503用于调整上隔膜料带的传送张力。

下隔膜供料传送装置6用于提供下隔膜、并向极片与隔膜夹紧装置7方向传送下隔膜。

本实施例中，所述下隔膜供料传送装置6的详细结构可参照图4所示，其包括沿着下隔膜的传送方向依次布置的：下隔膜纠偏放料盘601、下隔膜纠偏传感器602、下隔膜张力调整机构603、下隔膜张力传感器604。其中，下隔膜纠偏传感器602与下隔膜纠偏放料盘601电路连接，下隔膜张力传感器604与下隔膜张力调整机构603电路连接。

为了保证卷绕装置1对极片和隔膜的卷绕质量，提高卷绕时极片和隔膜的上料效率。本实施例还在机架上安装了极片与隔膜夹紧装置7，并将该极片与隔膜夹紧装置7布置在上述正极片上料机械手311、负极片上料机械手411、上隔膜张力传感器504、下隔膜张力传感器604和转盘101之间，其用于接收正极片上料机械手311传送过来的正极片、负极片上料机械手411传送过来的负极片、上隔膜张力传感器504方向传送过来的上隔膜和下隔膜张力传感器604方向传送过来的下隔膜，并将其接收的正极片、上隔膜、负极片和下隔膜安一定的分层顺序夹紧在一起同时向卷针102传送。

上述极片与隔膜夹紧装置7的具体结构形式并非本申请技术要点，故而在此不再赘述。极片与隔膜夹紧装置7可采用本领域技术人员所能想到的各种结构形式。

实际应用时，从所述正极片纠偏放料盘301引出的正极片原料带依次经过所述正极片纠偏传感器302、正极片换卷压紧机构303、正极片张力调整机构304、正极片激光切割机构305、正极片刷粉机构306、正极片ccd坏品检测机构307、正极片前牵引辊组308、正极片缓存机构309、正极片后牵引辊组310和上料机械手311向极片与隔膜夹紧装置7方向传送；从所述负极片纠偏放料盘401引出的负极片原料带依次经过所述负极片纠偏传感器402、负极片换卷压紧机构403、负极片张力调整机构404、所述负极片激光切割机构405、负极片刷粉机构406、负极片ccd坏品检测机构407、负极片前牵引辊组408、负极片缓存机构409、负极片后牵引辊组410和负极片上料机械手411向极片与隔膜夹紧装置7方向传送；从所述上隔膜纠偏放料盘501引出的下隔膜原料带依次经过上隔膜纠偏传感器502、上隔膜张力调整机构503和上隔膜张力传感器504向极片与隔膜夹紧装置7方向传送；从所述下隔膜纠偏放料盘601引出的下隔膜原料带依次经过下隔膜纠偏传感器602、下隔膜张力调整机构603、下隔膜张力传感器604向极片与隔膜夹紧装置7方向传送。极片与隔膜夹紧装置7接收所述正极片原料带、负极片原料带、上隔膜原料带和下隔膜原料带，并将四层原料带按顺序夹紧在一起同时向卷针102传送，卷针102枢转转动而将这四层原料带卷绕在一起而形成初始的电芯结构。

而且，本实施例在机架上还安装了位于卷盘101处的电芯下料机械手8，该电芯下料机械手8用于对卷绕好的电芯成品从卷针102上卸下。如此实现对卷针102上卷绕好的电芯进行自动下料

此外，本实施例在机架上还安装有位于卷盘1处的贴胶装置2，该贴胶装置2用于对卷绕后的电芯进行贴胶作业。贴胶装置2的具体结构为本领域技术人员熟知技术，再次不再赘述。

再参照图1至图4所示，现将本实施例这种锂离子电池芯包卷绕机的控制方法简单介绍如下，该控制方法包括：

在正极片前牵引辊组308和正极片后牵引辊组310的牵引力作用下，正极片纠偏放料盘301上缠绕的正极片(正极片料带)向正极片上料机械手311方向传动，正极片激光切割机构305对正极片供料传送装置3传送路径上的正极片作激光切割处理、从而在正极片上形成正极极耳；

在负极片前牵引辊组408和负极片后牵引辊组410的牵引力作用下，负极片纠偏放料盘401上缠绕的负极片(负极片料带)向负极片向正极片上料机械手411方向传动，负极片激光切割机构405对负极片供料传送装置4传送路径上的负极片作激光切割处理、从而在负极片上形成负极极耳；

上隔膜供料传送装置5向极片与隔膜夹紧装置7传送上隔膜；

下隔膜供料传送装置6向极片与隔膜夹紧装置7传送下隔膜；

正极片上料机械手311将传送过来的正极片引至极片与隔膜夹紧装置7，负极片上料机械手411将负极片供料传送装置4传送过来的负极片引至极片与隔膜夹紧装置7；

极片与隔膜夹紧装置7将其接收到的所述正极片、上隔膜、负极片和下隔膜按照一定的分层顺序夹紧在一起而传送至所述三个转针102中的第一个转针上、并由该第一个转针102夹紧，转针驱动机构带动该第一个转针102转动，从而在所述第一个转针102上卷绕出电芯，当卷绕至所需长度后，裁断所述第一个转针102上的正极片和负极片，所述转盘驱动机构带动所述转盘101在图1中逆时针旋转120°；

裁断所述第一个转针102上的上隔膜和下隔膜，并且利用贴胶装置2对第一个转针102上卷绕的电芯进行贴胶作业(同时也完成极片的收尾工作)；与此同时，所述极片与隔膜夹紧装置7将其接收到的所述正极片、上隔膜、负极片和下隔膜夹紧在一起而传送至所述三个转针102中的第二个转针上、并由该第二个转针102夹紧，所述转针驱动机构带动所述第二个转针102转动，从而在所述第二个转针102上卷绕电芯，当卷绕至所需长度后，裁断所述第二个转针102上的正极片和负极片，所述转盘驱动机构带动所述转盘101在图1中逆时针旋转120°；

裁断所述第二个转针102上的上隔膜和下隔膜，并且利用所述贴胶装置2对第二个转针102上卷绕的电芯进行贴胶作业；此时所述第一个转针102刚好转动至所述电芯下料机械手8处，利用所述电芯下料机械手8将所述第一个转针102上卷绕的电芯取走；与此同时，所述极片与隔膜夹紧装置7将其接收到的所述正极片、上隔膜、负极片和下隔膜夹紧在一起而传送至所述三个转针102中的第三个转针上、并由所述第三个转针102夹紧，所述转针驱动机构带动所述第三个转针102转动，从而在所述第三个转针102上卷绕电芯，当卷绕至所需长度后，裁断所述第三个转针102上的正极片和负极片，所述转盘驱动机构带动所述转盘101在图1中逆时针旋转120°；

裁断所述第三个转针102上的上隔膜和下隔膜，并且利用所述贴胶装置2对第三个转针102上卷绕的电芯进行贴胶作业；此时，所述第二个转针102刚好转动至所述电芯下料机械手8处，利用所述电芯下料机械手8将所述第二个转针102上卷绕的电芯取走；与此同时，所述第一个转针102转回至初始位置，所述极片与隔膜夹紧装置7将其接收到的所述正极片、上隔膜、负极片和下隔膜夹紧在一起而传送至所述第一个转针上、并由所述第一个转针102夹紧，所述转针驱动机构带动所述第一个转针102转动，从而在所述第一个转针102上卷绕电芯；

如此循环上述动作。

而且，本实施例在所述转盘2处还设置有隔膜切断装置9，以用于在电芯卷绕完成后自动切断上、下隔膜。对应地，所述正极片上料机械手311和所述负极片上料机械手411上均分别设置极片切断组件，以用于在电芯卷绕完成后自动切断正、负极片。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。