一种低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置及方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置及方法。


背景技术：

2.锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。
3.在锂电池生产加工过程中，需首先制备正极电极片和负极电极片，具体过程为：进行相应的正极配料和负极配料，随后在电极涂布机上将正极配料与负极配料涂覆在相应的金属箔片上制得正极电极片与负极电极片，而涂布后制得的电极片需要在压辊装置上进一步压实，以便提高电池的能量密度。
4.现有技术中，送料装置右侧连接有引导板，引导板右侧连接有辊压装置，辊压装置包括安装架，安装架上设有滑槽，在滑槽内从上到下依次活动安装有一级压辊、传动辊和二级压辊，传动辊传动连接有第一电机，传动辊顶部和底部之间设有弧形的输送管道，传动辊上均匀设有伸缩槽，伸缩槽底部连接有伸缩弹簧，伸缩弹簧顶部固定连接有分隔板，分隔板滑动接触在伸缩槽内，不仅能够调节辊压的力度，有效地提高了锂离子电池极片的压实效果。
5.然而引导板在将极片送入压辊装置过程中，由于引导板进料端高于出料端，极片在引导板上会连续送入压辊装置，容易出现极片叠压现象，从而造成电池极片重叠辊压，导致锂离子电池极片的过渡辊压，严重影响组装后的锂离子电池整体的性能。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是：提供一种低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置及方法，以解决背景技术中的问题。
7.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置，包括：送料传输装置，包括进料斗，及设置在所述进料斗下方的第一输送组件；压辊装置，包括安装架，及设置在所述安装架上的固定压辊和可调节压辊，所述可调节压辊通过第一驱动件压向所述固定压辊；引导板，设置在所述第一输送组件和所述压辊装置之间，用于将涂覆的极片传输至所述压辊装置进行压实；杠杆分料装置，包括固定在所述安装架上的支撑轴，及转动套设在所述支撑轴上的承载座，且沿传送路径方向位于所述承载座两侧设有第一安装部和第二安装部；
其中，所述引导板通过连接组件固定在所述第一安装部上，所述第二安装部上的第二驱动件驱动所述承载座围绕所述支撑轴的轴线转动，使所述引导板以所述支撑轴为支点进行摆动，对所述第一输送组件上传送的极片进行间歇取料。
8.进一步地，所述第一输送组件包括驱动电机、主动辊、从动辊和传送带，以及位于所述主动辊和所述从动辊之间的两个过渡辊；两个所述过渡辊设置在所述主动辊和所述从动辊的上方，且相互平行，所述驱动电机与所述主动辊连接，使所述传送带在所述主动辊和所述从动辊的上方形成放料区、待定区和送料区，所述进料斗的出料口位于所述放料区的上方；其中，所述放料区和所述送料区朝向所述待定区的方向上呈倾斜设置。
9.进一步地，在所述第一输送组件的输送末端设有分隔组件，包括固定吊座，及沿垂直方向依次设置的上盖板、上挡板和下挡板；所述上挡板通过导向柱与所述上盖板连接，所述下挡板通过螺栓与所述上挡板连接，且在所述上挡板和所述下挡板之间形成用于供极片穿过的路径间隙；所述固定吊座内部设有复位腔和滑动腔，并在所述滑动腔上沿极片传送路径设有引导槽，所述上挡板和所述下挡板设置在所述滑动腔内，所述导向柱穿过所述复位腔与所述上盖板固定连接，且在所述导向柱位于所述复位腔的轴段处设有弹簧；所述引导板的端部边缘搭接在所述下挡板上，所述第二驱动件使所述引导板下压所述下挡板，以使所述上挡板和所述下挡板之间的路径间隙与所述引导槽连通。
10.进一步地，所述引导槽包括面向所述送料传输装置一侧的第一横槽和面向所述引导板一侧的第二横槽，所述第一横槽和所述第二横槽沿水平方向连通；且所述第二横槽的上边缘高于所述第一横槽的上边缘，第二横槽的下边缘低于所述第一横槽的下边缘；当所述下挡板的上表面与所述第一横槽的上边缘齐平时，所述第二横槽的上边缘与所述下挡板的上表面之间留有所述引导板的搭接间隙。
11.进一步地，在所述可调节压辊的两端均设置所述第一驱动件，所述第一驱动件包括第一连杆和第一驱动气缸；所述第一连杆的一端与所述可调节压辊的端部连接，另一端通过第一定位轴转动设置在所述安装架上；所述第一驱动气缸通过第二定位轴转动设置在所述安装架上，其驱动杆连接在所述第一连杆的中间位置，用于驱动所述第一连杆围绕所述第一定位轴转动，以使所述可调节压辊压向所述固定压辊。
12.进一步地，在所述第一连杆朝向所述固定压辊的下压侧设有限位缓冲柱，用于对所述第一连杆位于所述第一驱动气缸与所述可调节压辊之间的位置进行支撑限位。
13.进一步地，第二驱动件包括光轴，及在所述光轴两端均设置的第二连杆和第二驱动气缸；所述光轴穿过所述第二安装部与所述支撑轴平行设置，所述第二连杆的两端部分别连接在所述光轴和所述支撑轴上，所述第二驱动气缸的驱动杆连接在所述第二连杆的中间位置，当所述第二驱动气缸驱动所述光轴围绕所述支撑轴的轴线转动时，所述引导板以所述支撑轴为支点同步进行摆动；
其中，所述支撑轴位于中间位置还设有丝杆结构，并在所述承载座内设有螺母；当对所述引导板的取料位置进行调整时，通过伺服电机使所述支撑轴转动，所述承载座带动所述引导板沿所述支撑轴的轴线方向水平滑动，此时所述第二驱动气缸不动作；当所述引导板滑动至取料位置进行取料时，所述支撑轴转动，所述第二驱动气缸使所述承载座朝着与所述支撑轴转动相同方向同步转动，使所述引导板翻转实现间歇取料。
14.进一步地，所述连接组件包括安装轴，及固定在所述安装轴上用于与引导板连接的辅助支架；所述安装轴转动设置在第一安装部上，所述辅助支架的敞口端与引导板连接，并在所述第一安装部上设置角度调节件，用于对引导板的初始倾斜角进行调整；其中，所述角度调节件包括固定在所述安装轴上的齿轮，及设置在所述第一安装部上的齿条，所述齿条与所述齿轮啮合。
15.进一步地，还包括纠偏引导组件、第二输送组件和滑轨组，所述第二输送组件设置在所述滑轨组上方，用于将辊压后的极片输送至下一工位；所述纠偏引导组件设置在所述压辊装置的出料口，包括上导板和下导板，所述下导板固定在安装架上，所述上导板设置在所述第一驱动件上；所述上导板和所述下导板沿极片传送路径方向呈敞口结构，并在靠近所述压辊装置一端的相对面上均设有弹性垫。
16.本发明还提供了一种低温锂离子电池加工用极片的辊压加工方法，采用低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置对电池极片进行辊压加工，包括以下步骤：通过第一驱动件使可调节压辊压向固定压辊，以形成用于加工极片的辊压辊缝；将电池极片送入进料斗，第一输送组件对电池极片进行传送；第二驱动件驱动第二安装部围绕支撑轴逆时针转动，以使第一安装部上的引导板以支撑轴为支点进行逆时针摆动，从而对第一输送组件上的极片进行取料；当引导板完成取料后，第二驱动件驱动第二安装部围绕支撑轴顺时针转动，引导板顺时针摆动将极片送入辊压辊缝进行辊压。
17.本发明的有益效果为：本发明通过杠杆分料装置的设置，使引导板通过往复摆动实现对极片逐一取料，避免出现极片在引导板上叠压送入压辊装置的现象，有效避免了电池极片的过渡辊压，保证了组装后的锂离子电池整体的性能。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置的结构示意图；图2为本发明实施例中低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置的轴测示意
图；图3为本发明实施例中压辊装置的结构示意图；图4为本发明实施例中杠杆分料装置的结构示意图；图5为本发明实施例中连接组件的结构示意图；图6为本发明实施例中第一输送组件的结构示意图；图7为本发明实施例中分隔组件的结构示意图；图8为本发明实施例中分隔组件的截面视图；图9为本发明实施例中第一驱动件的结构示意图；图10为本发明实施例中纠偏引导组件的结构示意图。
20.附图标记：10、送料传输装置；11、进料斗；12、第一输送组件；121、主动辊；122、从动辊；123、传送带；124、过渡辊；a、放料区；b、待定区；c、送料区；20、压辊装置；21、安装架；22、固定压辊；23、可调节压辊；24、第一驱动件；241、第一连杆；242、第一驱动气缸；243、第一定位轴；244、第二定位轴；25、限位缓冲柱；30、引导板；40、杠杆分料装置；41、支撑轴；411、丝杆结构；42、承载座；421、螺母；421、第一安装部；422、第二安装部；50、连接组件；51、安装轴；52、辅助支架；53、角度调节件；60、分隔组件；61、固定吊座；611、复位腔；612、滑动腔；613、第一横槽；614、第二横槽；62、上盖板；63、上挡板；64、下挡板；70、第二驱动件；71、光轴；72、第二连杆；73、第二驱动气缸；80、纠偏引导组件；81、上导板；82、下导板；83、弹性垫；90、第二输送组件；100、滑轨组。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
24.如图1至图10所示的低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置，包括：送料传输装置10，包括进料斗11，及设置在进料斗11下方的第一输送组件12；进料斗11内部设有辅助缓冲面和叠放腔，用于对放入进料斗11内的电池极板进行整理，从而保证极板能够逐一从第一输送组件12上进行输送；压辊装置20，包括安装架21，及设置在安装架21上的固定压辊22和可调节压辊23，可调节压辊23通过第一驱动件24压向固定压辊22，能够调节可调节压辊23与固定压辊22的辊压辊缝大小，以便控制对极片的压力大小，从而保证了极片回弹的可控性；引导板30，设置在第一输送组件12和压辊装置20之间，用于将涂覆的极片传输至压辊装置20进行压实；而极板传输至引导板30上时，引导板30位于第一输送组件12的一端
高于压辊装置20的一端，使极板能够顺利进入固定压辊22和可调节压辊23的辊压辊缝中，保证了辊压的可实施性；杠杆分料装置40，包括固定在安装架21上的支撑轴41，及转动套设在支撑轴41上的承载座42，且沿传送路径方向位于承载座42两侧设有第一安装部421和第二安装部422；其中第一安装部421和第二安装部422内均设有安装孔，其安装孔的轴线与支撑轴41的转动轴线平行，且位于同一平面内；其中，引导板30通过连接组件50固定在第一安装部421上，第二安装部422上的第二驱动件70驱动承载座42围绕支撑轴41的轴线转动，使引导板30以支撑轴41为支点进行摆动，对第一输送组件12上传送的极片进行间歇取料。
25.本发明在实施过程中第一输送组件12对进料斗11内的极片进行传输，第二驱动件70驱动承载座42围绕支撑轴41转动，以使引导板30以支撑轴41为支点进行逆时针摆动，当第一输送组件12输出端的极片传送至引导板30上后，第二驱动件70驱动承载座42反向转动，使引导板30以支撑轴41为支点顺时针摆动，将引导板30上的极片送入辊压辊缝进行压实，最后引导板30通过往复摆动对第一输送组件12上传送的极片进行间歇取料。本发明通过杠杆分料装置40的设置，使引导板30通过往复摆动实现对极片逐一取料，避免出现极片在引导板30上叠压送入压辊装置20的现象，有效避免了电池极片的过渡辊124压，保证了组装后的锂离子电池整体的性能。
26.为了便于调节引导板30的初始倾斜角，减少对第二驱动件70的驱动行程调节，优选地，连接组件50包括安装轴51，及固定在安装轴51上用于与引导板30连接的辅助支架52；安装轴51转动设置在第一安装部421上，辅助支架52的敞口端与引导板30连接，并在第一安装部421上设置角度调节件53，用于调整引导板30初始倾斜角，其中角度调节件53能够采用齿轮齿条配合或双齿轮啮合形式。
27.本发明优选实施例中，第一输送组件12包括驱动电机、主动辊121、从动辊122和传送带123，以及位于主动辊121和从动辊122之间的两个过渡辊124；两个过渡辊124设置在主动辊121和从动辊122的上方，且两个过渡辊124与主动辊121和从动辊122均相互平行设置，并且两个过渡辊124位于同一水平面，主动辊121和从动辊122位于同一水平面，当驱动电机与主动辊121连接带动传动带运动时，使传送带123通过两个过渡辊124在主动辊121和从动辊122的上方形成放料区a、待定区b和送料区c，进料斗11的出料口位于放料区a的上方，待定区b位于放料区a和送料区c之间，其中，放料区a和送料区c朝向待定区b的方向上呈倾斜设置，当极片通过进料斗11落至放料区a时，倾斜设置的放料区a与进料斗11的辅助缓冲面平行设置，能够使极片滑落至放料区a，并顺利传输至水平的待定区b，而当引导板30进行取料时，待定区b的极片进入送料区c，由于送料区c与引导板30平行，极片的传送速度大于待定区b传送速度，提高了引导板30的取料效率。
28.电池极片经过引导板30进入压辊装置20进行辊压，引导板30逆时针摆动进行取料，以保证压辊装置20的连续辊压作业，从而保证极片的生产效率，但是由于引导板30通过连接组件50与第一安装部421连接，并且第一安装部421的支点靠近压辊装置20一侧，在重复摆动作用下，使引导板30靠近第一输送组件12的一端向下摆动，导致引导板30与水平面夹角变小，当引导板30顺时针摆动向压辊装置20送料时，其引导板30的倾角仍小于送料区c的倾角，导致第一输送组件12上的极片连续落至引导板30上，从而难以避免重叠辊压的现
象发生，因此，在所述第一输送组件12的输送末端设有分隔组件60，包括固定吊座61，及沿垂直方向依次设置的上盖板62、上挡板63和下挡板64；所述上挡板63通过导向柱与所述上盖板62连接，所述下挡板64通过螺栓与所述上挡板63连接，且在所述上挡板63和所述下挡板64之间形成用于供极片穿过的路径间隙；上挡板63与下挡板64的连接采用螺栓穿过下挡板64与上挡板63连接，也可采用反向螺牙的双头螺栓连接，能够使上挡板63与下挡板64相互靠近或远离，以此来调节路径间隙的大小。
29.为了保证路径间隙完成引导板30取料时，能够实现自动复位，以对极片起到阻挡作用，具体地，固定吊座61内部设有复位腔611和滑动腔612，并在滑动腔612上沿极片传送路径设有引导槽，上挡板63和下挡板64设置在滑动腔612内，导向柱穿过复位腔611与上盖板62固定连接，且在导向柱位于复位腔611的轴段处设有弹簧，引导板30的端部边缘搭接在下挡板64上，第二驱动件70使引导板30下压下挡板64，以使上挡板63和下挡板64之间的路径间隙与引导槽连通；当引导板30在下压下挡板64完成取料后，通过反向摆动对压辊装置20进行送料，此时引导板30脱离下挡板64，上盖板62在弹簧的作用下向上运动，并带动上挡板63和下挡板64向上运动，此时引导槽被下挡板64封堵。
30.在上述实施例基础上，由于引导板30是通过搭接在下挡板64上实现下压动作，下挡板64向上运动过程中，为了避免引导板30的端部边缘产生弯折，引导槽包括面向送料传输装置10一侧的第一横槽613和面向引导板30一侧的第二横槽614，第一横槽613和第二横槽614沿水平方向连通；且第二横槽614的上边缘高于第一横槽613的上边缘，第二横槽614的下边缘低于第一横槽613的下边缘；当下挡板64的上表面与第一横槽613的上边缘齐平时，第二横槽614的上边缘与下挡板64的上表面之间留有引导板30的搭接间隙，使引导板30在完成取料而下挡板64向上运动时，能够保证引导板30边缘不被挤压变形，有效避免了引导板30与第一输送组件12的送料区c出现高度差，进一步保证极板顺利送入引导板30。
31.为了保证辊压的均匀性，在可调节压辊23的两端均设置第一驱动件24，能够保证可调节压辊23的两端同步对固定压辊22施加压力，具体地，第一驱动件24包括第一连杆241和第一驱动气缸242；第一连杆241的一端与可调节压辊23的端部连接，另一端通过第一定位轴243转动设置在安装架21上；第一驱动气缸242通过第二定位轴244转动设置在安装架21上，其驱动杆连接在第一连杆241的中间位置，用于驱动第一连杆241围绕第一定位轴243转动，以使可调节压辊23压向固定压辊22。
32.作为上述实施例的优选，在第一连杆241朝向固定压辊22的下压侧设有限位缓冲柱25，其中限位缓冲柱25与第一定位轴243的力臂距离大于第一驱动气缸242与第一定位轴243的距离，用于对第一连杆241位于第一驱动气缸242与可调节压辊23之间的位置进行支撑限位。
33.引导板30在取料过程中，第二驱动件70对第二安装部422施加向上的力，从而通过连接组件50带动引导板30向下摆动，而为了保证引导板30摆动稳定性，优选地，第二驱动件70包括光轴71，及在光轴71两端均设置的第二连杆72和第二驱动气缸73；光轴71穿过第二安装部422与支撑轴41平行设置，第二连杆72的两端部分别连接在光轴71和支撑轴41上，第二驱动气缸73的驱动杆连接在第二连杆72的中间位置，当第二驱动气缸73驱动光轴71围绕支撑轴41的轴线转动时，引导板30以支撑轴41为支点同步进行摆动。
34.当极片经引导板30传送至压辊装置20时，极片在引导板30上的传送路径会发生轻
微偏移，导致在引导板30靠近边缘位置的极片在传送过程中会发生掉落的风险，因此，为了保证极片能够保证在引导板30上传送的可靠性，优选地，支撑轴41位于中间位置还设有丝杆结构411，并在承载座42内设有螺母421；当对引导板30的取料位置进行调整时，通过伺服电机使支撑轴41转动，承载座42带动引导板30沿支撑轴41的轴线方向水平滑动，此时第二驱动气缸73不动作，当引导板30滑动至取料位置进行取料时，支撑轴41转动，第二驱动气缸73使承载座42朝着与支撑轴41转动相同方向同步转动，使引导板30翻转实现间歇取料。
35.本发明优选实施例中，电池极片辊压加工装置还包括纠偏引导组件80、第二输送组件90和滑轨组100，第二输送组件90设置在滑轨组100上方，用于将辊压后的极片输送至下一工位，滑轨组100能够调节第二输送组件90在辊压组件和下一工位之间的位置，减少安装调试时间，进一步保证了第二输送组件90能够顺利接收辊压后极片，并传输给下一工位，提高了极片传送的便捷性；纠偏引导组件80设置在压辊装置20的出料口，具体地，纠偏引导组件80包括上导板81和下导板82，下导板82固定在安装架21上，上导板81设置在第一驱动件24上；上导板81和下导板82沿极片传送路径方向呈敞口结构，能够使辊压后的极片通过敞口结构传送至第二输送组件90，保证了传送路径的可控性，并在靠近压辊装置20一端的相对面上均设有弹性垫83，对辊压后的极片起到一定保护作用，提高了锂电池的使用寿命。
36.本发明中还提供了一种低温锂离子电池加工用极片的辊压加工方法，采用如上的低温锂离子电池加工用极片的辊压加工装置对电池极片进行辊压加工，包括以下步骤：通过第一驱动件24使可调节压辊23压向固定压辊22，以形成用于加工极片的辊压辊缝；将电池极片送入进料斗11，第一输送组件12对电池极片进行传送；第二驱动件70驱动第二安装部422围绕支撑轴41逆时针转动，以使第一安装部421上的引导板30以支撑轴41为支点进行逆时针摆动，从而对第一输送组件12上的极片进行取料；当引导板30完成取料后，第二驱动件70驱动第二安装部422围绕支撑轴41顺时针转动，引导板30顺时针摆动将极片送入辊压辊缝进行辊压。
37.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。