一种锂电池极片分切设备的制作方法

本发明属于锂电池极片分切领域，尤其涉及一种锂电池极片分切设备。

背景技术：

传统的锂电池极片分切设备在进行极片分切时，上下圆盘刀不存在水平间隙，而是上下刀相互接触并存在侧向压力。侧向压力较小，会导致被圆盘刀剪切的极片边沿出现金属毛刺。金属毛刺对锂电池的危害巨大，尺寸较大的金属毛刺直接刺穿隔膜，导致正负极之间短路。侧向压力较大，会导致相互作用的两个圆盘刀的磨损严重，从而缩短圆盘刀的使用寿命。

针对传统极片分切设备中圆盘刀的严重磨损问题，设计一种能有效减小圆盘刀磨损且能根据所切薄片材料硬度来调节圆盘刀之间侧向压力的极片分切设备是有必要的。

本发明设计一种锂电池极片分切设备解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种锂电池极片分切设备，它是采用以下技术方案来实现的。

在本发明的描述中需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种锂电池极片分切设备，其特征在于：它包括底板、支座、转轴、电驱模块、分切模块a、分切模块b，其中安装在底板上的两个支座之间旋转配合有两个竖直间隔分布的两个转轴；被电驱模块驱动的下方转轴与上方转轴等速传动连接，且两个转轴的旋转方向相反。

上方转轴上轴向间隔安装有若干分切模块a，下方转轴上轴向间隔安装有若干分切模块b；分切模块a与分切模块b上下一一对应且相互配合，相互配合的分切模块a和分切模块b对经过两者的极片进行滚剪式分切。

上述分切模块a与分切模块b的结构完全相同，分切模块a包括轴套a、分切轮、圆筒a、环套b、轴套b、齿轮c、齿轮d、轴套c、圆筒b、施压弹簧，其中轴套a轴向滑动于相应转轴上；环套b固装于相应转轴上；环套b通过嵌套在相应转轴上且处于储能状态的施压弹簧与轴套a连接；轴套a与嵌套于其上的圆筒a旋转配合，且两者之间可在轴向产生一定幅度的相对滑动；圆筒a内壁上的内螺纹与环套b外柱面上的外螺纹旋合。

嵌套于相应转轴上的轴套b一端与环套b固连，轴套b另一端具有法兰，法兰上周向均匀安装有三个齿轮c；三个齿轮c与嵌套旋转于相应转轴上的齿轮d啮合，同时三个齿轮c与圆筒a内壁上的齿纹啮合；嵌套旋转于圆筒a外侧的圆筒b通过嵌套于相应转轴上的轴套c与齿轮d固连；轴套a上安装有与相应分切模块b配合的分切轮。

上述分切模块b中的分切轮与相应分切模块a中的分切轮形成滚剪。

作为本技术的进一步改进，上述两个转轴上均安装有齿轮a，两个齿轮a相互啮合，保证两个转轴的旋转速度相等，进而保证两个分切轮对经过两者的极片有效分切，避免极片因被旋转速度不同的两个分切轮分切而导致分切轮对极片产生磨损。安装在下方转轴上的齿轮a与安装在电驱模块输出轴上的齿轮b啮合。

作为本技术的进一步改进，上述轴套a的内壁上对称开有两个键槽，键槽与安装在相应转轴上的两个导键滑动配合。键槽与导键的配合保证轴a只产生现对于转轴的轴向滑动而不会产生相对于转轴的周向旋转。

作为本技术的进一步改进，上述轴套a上安装有环套a，环套a旋转且轴向滑动于相应圆筒a内壁上的环槽内。环槽为环套a提供容纳空间。

作为本技术的进一步改进，上述分切模块b中的分切轮与相应分切模块a中的分切轮形成滚剪；分切模块a中的施压弹簧为压缩弹簧，分切模块b中的施压弹簧为拉伸弹簧。

相对于传统的锂电池极片分切设备，本发明通过一次单独对若干分切模块a和若干分切模块b进行调节来调节相互配合的分切模块a和分切模块b中两个分切轮向侧向压力，从而使得因经过长时间使用而产生磨损的两个分切轮重新侧压紧贴，有利于本发明对极片的有效分切。本发明可以根据极片材质的硬度来调节两个分切轮之间的侧压力，从而保证两个分切轮在具有一定侧压力的同时具有较小的磨损，从而有效延长分切轮的使用寿命。本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是本发明整体示意图。

图2是本发明中分切模块a与分切模块b配合剖面示意图。

图3是分切模块a及其剖面示意图。

图4是圆筒a剖面示意图。

图5是环套b、轴套b与三个齿轮c配合示意图。

图6是分切轮、轴套a与环套a配合及其剖面示意图。

图中标号名称：1、底板；2、支座；3、转轴；4、齿轮a；5、齿轮b；6、电驱模块；7、分切模块a；8、分切模块b；9、轴套a；10、键槽；11、分切轮；12、环套a；13、圆筒a；14、环槽；15、内螺纹；16、齿纹；17、环套b；18、轴套b；19、齿轮c；20、齿轮d；21、轴套c；22、圆筒b；23、施压弹簧；24、导键。

具体实施方式

附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。

如图1所示，它包括底板1、支座2、转轴3、电驱模块6、分切模块a7、分切模块b8，其中如图1、2所示安装在底板1上的两个支座2之间旋转配合有两个竖直间隔分布的两个转轴3；被电驱模块6驱动的下方转轴3与上方转轴3等速传动连接，且两个转轴3的旋转方向相反。

如图1所示，上方转轴3上轴向间隔安装有若干分切模块a7，下方转轴3上轴向间隔安装有若干分切模块b8；分切模块a7与分切模块b8上下一一对应且相互配合，相互配合的分切模块a7和分切模块b8对经过两者的极片进行滚剪式分切。

如图2所示，上述分切模块a7与分切模块b8的结构完全相同；如图3所示，分切模块a7包括轴套a9、分切轮11、圆筒a13、环套b17、轴套b18、齿轮c19、齿轮d20、轴套c21、圆筒b22、施压弹簧23，其中如图2、3所示，轴套a9轴向滑动于相应转轴3上；环套b17固装于相应转轴3上；环套b17通过嵌套在相应转轴3上且处于储能状态的施压弹簧23与轴套a9连接；轴套a9与嵌套于其上的圆筒a13旋转配合，且两者之间可在轴向产生一定幅度的相对滑动；如图3、4所示，圆筒a13内壁上的内螺纹15与环套b17外柱面上的外螺纹旋合。

如图3、5所示，嵌套于相应转轴3上的轴套b18一端与环套b17固连，轴套b18另一端具有法兰，法兰上周向均匀安装有三个齿轮c19；如图3、4所示，三个齿轮c19与嵌套旋转于相应转轴3上的齿轮d20啮合，同时三个齿轮c19与圆筒a13内壁上的齿纹16啮合；嵌套旋转于圆筒a13外侧的圆筒b22通过嵌套于相应转轴3上的轴套c21与齿轮d20固连；如图2、3、6所示，轴套a9上安装有与相应分切模块b8配合的分切轮11。

如图2所示，上述分切模块b8中的分切轮11与相应分切模块a7中的分切轮11形成滚剪。

如图2所示，上述两个转轴3上均安装有齿轮a4，两个齿轮a4相互啮合，保证两个转轴3的旋转速度相等，进而保证两个分切轮11对经过两者的极片有效分切，避免极片因被旋转速度不同的两个分切轮11分切而导致分切轮11对极片产生磨损。安装在下方转轴3上的齿轮a4与安装在电驱模块6输出轴上的齿轮b5啮合。

如图2、3、6所示，上述轴套a9的内壁上对称开有两个键槽10，键槽10与安装在相应转轴3上的两个导键24滑动配合。键槽10与导键24的配合保证轴a只产生现对于转轴3的轴向滑动而不会产生相对于转轴3的周向旋转。

如图2、4、6所示，上述轴套a9上安装有环套a12，环套a12旋转且轴向滑动于相应圆筒a13内壁上的环槽14内。环槽14为环套a12提供容纳空间。

如图2所示，上述分切模块b8中的分切轮11与相应分切模块a7中的分切轮11形成滚剪；分切模块a7中的施压弹簧23为压缩弹簧，分切模块b8中的施压弹簧23为拉伸弹簧。

本发明中电驱模块6采用现有技术，其主要有减速器、电机和控制单元组成。

本发明中分切模块a7或分切模块b8中的齿轮d20与三个齿轮c19的配合关系及相应环套b17与相应圆筒a13的螺纹配合关系保证在圆筒b22旋转一定幅度时，圆筒b22通过齿轮d20与三个齿轮c19的传动带动圆筒a13以小于圆筒b22旋转的速度旋转，以较小旋转速度旋转的圆筒a13再通过与之螺纹配合的环套b17的带动下相对于相应转轴3发生微小轴向位移，缓解圆筒a13在轴向方向对轴套a9的限制，使得轴套a9在相应施压弹簧23作用下带动相应分切轮11向另一个转轴3上与之对应的分切模块b8中的分切轮11进行侧压，从而使得相互配合的上下两个分切轮11之间具有一定侧压力，保证经过相互配合的上下两个分切轮11之间极片被有效分切，进而保证被分切后的极片条的剪切面不存在毛刺和不平整的现象，提高极片分切的质量。

经过对分切模块a7和分切模块b8的微调后，相互配合的上下两个分切轮11之间在具备合理有效剪切极片的侧压力的同时又保证相互配合的上下两个分切轮11之间因侧压力存在而导致的摩擦力达到最小，从而保证相互配合的上下两个分切轮11之间的磨损程度达到最小，进而延长分切轮11的使用寿命。

本发明中分切模块a7和分切模块b8中的施压弹簧23的弹性系数都较大，足以为相互配合的上下两个分切轮11提供足够的侧压力和对相互配合的上下两个分切轮11之间因磨损而减小的侧压力进行补偿。

本发明的工作流程：在初始状态，上下对应的两个分切轮11之间侧向接触但不存在轴向相互挤压的侧向压力，分切模块a7中的轴套a9在处于压缩储能状态的施压弹簧23作用下与相应环槽14内靠近相应分切轮11的侧壁紧贴，分切模块b8中的轴套a9在处于拉伸储能状态的施压弹簧23作用下与相应环槽14内远离相应分切轮11的侧壁紧贴。

当使用本发明对极片进行分切时，需要先根据所要分切的极片材质硬度来调节位于不同转轴3上且相互对应的分切模块a7和分切模块b8中两个分切轮11之间的侧压力，对上下对应的两个分切轮11之间的侧压力的调节流程如下：

同时旋动分切模块a7和分切模块b8中的两个圆筒b22，使得两个圆筒b22分别同时相对于相应转轴3旋转相同幅度，且两个圆筒b22的旋动方向相反。

分切模块a7中的圆筒b22通过轴套c21带动齿轮d20同步旋转，齿轮d20通过与之啮合的三个齿轮c19带动圆筒a13相对于相应转轴3旋转较小幅度，圆筒a13的旋转方向与圆筒b22的旋转方向相反。由于环套b17固装在相应转轴3上，所以相对于相应转轴3旋转的圆筒a13在与之螺纹配合的环套b17的带动下相对于相应转轴3产生向分切模块a7中的分切轮11方向的轴向运动。分切模块a7中固装在相应轴套a9上的环套a12在相应环槽14中产生相对滑动趋势，环套a12与相应环槽14的侧壁之间的作用力逐渐减小，环套a12与相应环槽14的侧壁之间的作用力的减小量依次通过轴套a9和相应分切轮11施加于下方分切模块b8中的分切轮11上。分切模块a7中的施压弹簧23对相应轴套a9的压力减小，其减小量与环套a12与相应环槽14的侧壁之间的作用力的减小量相等。

所以在此过程中，需要根据所切极片的材质硬度来调节分切模块a7中轴套a9与相应圆筒a13之间的轴向相对运动趋势的大小，从而控制分切模块a7所在转轴3上的分切轮11与下方相应分切轮11之间的侧向压力大小。

与此同时，分切模块b8中的圆筒b22以与分切模块a7中圆筒b22的旋转相反的方向旋转。分切模块b8中的圆筒b22通过相应轴套c21带动相应齿轮d20同步旋转，齿轮d20通过与之啮合的三个齿轮c19带动圆筒a13相对于相应转轴3旋转较小幅度，圆筒a13的旋转方向与圆筒b22的旋转方向相反。由于环套b17固装在相应转轴3上，所以相对于相应转轴3旋转的圆筒a13在与之螺纹配合的环套b17的带动下相对于相应转轴3产生远离分切模块b8中的分切轮11方向的轴向运动。分切模块b8中固装在相应轴套a9上的环套a12在相应环槽14中产生相对滑动趋势，环套a12与相应环槽14的侧壁之间的作用力逐渐减小，环套a12与相应环槽14的侧壁之间的作用力的减小量依次通过轴套a9和相应分切轮11施加于上方分切模块a7中的分切轮11上。分切模块b8中的施压弹簧23对相应轴套a9的压力减小，其减小量与环套a12与相应环槽14的侧壁之间的作用力的减小量相等。

在此过程中，同样需要根据所切极片的材质硬度来调节分切模块b8中轴套a9与相应圆筒a13之间的轴向相对运动趋势的大小，从而控制分切模块b8所在转轴3上的分切轮11与上方相应分切轮11之间的侧向压力大小。

通过同时调节相互对应的分切模块a7和分切模块b8，使得上下相互配合的两个分切轮11由初始状态的相互接触变为相互侧压的状态，为上下相互配合的两个分切轮11对经过两者之间的极片进行有效剪切，防止被分切后的极片条的剪切边出现毛刺和不平整现象，提高极片分切的质量。

当本发明经过长时间的反复使用后，相互配合的上下两个分切轮11之间会出现较小程度的磨损，使得相互配合的上下两个分切轮11之间的侧压力因得不到补偿而减小。在继续分切相同材质硬度的极片时，很可能因相互配合的上下两个分切轮11之间的侧压力不足而导致被分切出的极片条边沿出现毛刺或不平整，影响极片分切的质量。

所以，当本发明经过长时间的反复使用后，为了对相互配合的上下两个分切轮11之间的侧压力因磨损而导致的减小进行补偿，要再次通过对分切模块a7和分切模块b8的微调来补偿相互配合的上下两个分切轮11之间因磨损而损失的部分侧压力，使得相互配合的上下两个分切轮11之间的侧压力达到与所要分切的极片材质硬度相匹配的值，以继续完成对极片的有效分切。

对分切模块a7和分切模块b8的再次调节流程如上所述，此次调节后，分切模块a7和分切模块b8中的施压弹簧23因释放部分能量对互相配合的上下两个分切轮11之间的侧压力进行补偿，所以分切模块a7和分切模块b8中的施压弹簧23分别对相应轴套a9的作用力整体有所减小。而且在每次对相互配合的上下两个分切轮11之间因进一步磨损而减小的侧压力进行补偿后，分切模块a7和分切模块b8中的施压弹簧23分别对相应轴套a9的作用力整体都会再一次减小。

在对两个转轴3之间的分切轮11的侧压力调试结束后，启动电驱模块6运行，电驱模块6通过齿轮b5和两个齿轮a4带动两个转轴3等速旋转，且两个转轴3的旋转方向相反。上方转轴3通过固装于其上的环套b17和与之轴向滑动配合的轴套a9带动其上的若干分切模块a7同步旋转，下方转轴3通过固装于其上的环套b17和与之轴向滑动配合的轴套a9带动其上的若干分切模块b8同步旋转。相对应的分切模块a7和分切模块b8中的两个分切轮11对进入其间的极片进行有效的滚剪式分切。

待本发明对极片的分切结束后，停止电驱模块6运行即可。

综上所述，本发明的有益效果为：本发明通过一次单独对若干分切模块a7和若干分切模块b8进行调节来调节相互配合的分切模块a7和分切模块b8中两个分切轮11向侧向压力，从而使得因经过长时间使用而产生磨损的两个分切轮11重新侧压紧贴，有利于本发明对极片的有效分切。本发明可以根据极片材质的硬度来调节两个分切轮11之间的侧压力，从而保证两个分切轮11在具有一定侧压力的同时具有较小的磨损，从而有效延长分切轮11的使用寿命。