极片边缘平直度检测设备及电芯卷绕生产线的制作方法

1.本发明涉及锂电池制造领域，尤其涉及一种极片边缘平直度检测设备及电芯卷绕生产线。


背景技术：

2.在锂电池的生产过程中，需要将正极片、负极片和隔膜经卷绕及卷绕形成紧密连接的电芯，然后将电芯装入电池壳内进行注液和密封制成完成的电池。
3.在进行卷绕生产前，由于极片卷放出的大极片很宽，因此需要将大极片裁切成一定宽度大小的小极片。由于设备缺陷或来料缺陷会造成经裁切后的小极片的边缘不平直。一旦小极片的边缘的平直度超出规定的范围后，使用该小极片制成的电芯存在性能或安全风险，如不平整的区域的正负极的间距太小，发生轻微析锂时，析出的锂晶枝穿破隔膜后即能导致短路。
4.因此，为了避免上述情况的发生，在进行电芯卷绕操作前一般会使用人手对小极片的边缘平直度进行检查。然而，由于极片一般很长，难以对极片进行全检，而且人工检的准确度不高，难以精确把握极片的边缘是否达到平直度要求。
5.因此，亟需要一种能自动对极片进行全检的极片边缘平直度检测设备及电芯卷绕生产线来克服上述缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种能自动对极片进行全检的极片边缘平直度检测设备。
7.本发明的另一目的在于提供一种能识别出不合格品的电芯的电芯卷绕生产线。
8.为实现上述目的，本发明的极片边缘平直度检测设备包括极片输送装置和极片边缘检测机构，所述极片输送装置穿过所述极片边缘检测机构，所述极片边缘检测装置包括若干组检测标记处理装置，若干组所述检测标记处理装置沿所述极片输送装置的输送方向并排布置，所述极片输送装置呈分段式地往所述极片边缘检测机构内输送极片，所述检测标记处理装置对准由所述极片输送装置输送过来的极片的侧边边缘处，所述检测标记处理装置对极片侧边边缘的平直度进行检测并将检测到不平的该极片段进行标记处理。
9.较佳地，所述检测标记处理装置对极片的侧边边缘进行打孔而进行标记。
10.较佳地，所述检测标记处理装置包括测距发射器、测距接收器、打孔器及控制器，所述测距发射器、测距接收器和打孔器各与所述控制器电连接，所述测距发生器和测距接收器呈一前一后布置，所述打孔器设于所述测距发射器与测距接收器之间，所述测距发射器、测距接收器和打孔器各对准极片的侧边边缘处。
11.较佳地，所述检测标记处理装置相对所述极片输送装置至少具有远离于极片输送装置的第一位置及靠近于极片输送装置的第二位置，所述极片输送装置将极片输送至极片边缘检测机构内时，所述检测标记处理装置由所述第一位置切换至第二位置。
12.较佳地，极片边缘检测机构还包括上下驱动器、定位架和安装架，所述安装架呈可
上下滑动地安装于所述定位架，所述检测标记处理装置安装于所述安装架，所述安装架安装于所述上下驱动器的输出端，所述上下驱动器驱使所述安装架上下滑移，以带动所述检测标记处理装置做往返于第一位置与第二位置之间的运动。
13.较佳地，所述极片边缘检测机构还包括结构外壳和距离检测器，所述定位架安装于所述结构外壳内，所述上下驱动器安装于结构外壳上，所述距离检测器安装于安装架并对准极片的中部。
14.较佳地，所述极片输送装置为绕带输送装置，所述极片输送装置呈张力可调布置，所述极片输送装置呈左右移动可调布置，所述定位架内设有位于所述极片输送装置下方的承托台，所述极片输送装置将极片输送到所述极片边缘检测机构内时张力减少，以使极片落于承托台上，所述承托台的左右两侧各设有宽度检测器，所述承托台的宽度小于极片的宽度，两所述宽度检测器用于检测极片露出于所述承托台的部分的宽度，所述极片输送装置在两所述宽度检测器检测到极片两侧露出的部分的宽度不一致时进行左右移动调整，以带动极片两侧露出的部分的宽度相等。
15.为实现上述的另一目的，本发明的电芯卷绕生产线包括上述的极片边缘平直度检测设备和卷绕机构。所述卷绕机构包括第一标记检测装置、第二标记检测装置和卷绕装置，所述卷绕装置设于第一标记检测装置和第二标记检测装置之间，所述第一标记检测装置和第二标记检测装置的后侧均安装有裁切刀，所述第一标记检测装置用于检测正极片是否有极片段被标记，所述第二标记检测装置用于检测负极片是否有极片段被标记，所述卷绕装置将流出的正极片和负极片卷绕成电芯。
16.较佳地，所述第一标记检测装置和第二标记检测装置各包括若干标记检测发射器及标记检测接收器，所述标记检测接收器设于标记检测发射器的正下方，所述标记检测接收器与标记检测发射器围出供极片流通的标记检测流道，所述标记检测接收器在极片有极片段被标记时接收到标记检测发射器发出的信号。
17.较佳地，本发明的电芯卷绕生产线还包括安装于卷绕机构后侧的装载平台和移出装置，所述装载平台上设有多个供电芯放置的电芯装载台，所述移出装置将含标记物的电芯移出所述电芯装载台。
18.与现有技术相比，本发明的极片边缘平直度检测设备包括极片输送装置和极片边缘检测机构。极片输送装置穿过极片边缘检测机构，极片边缘检测机构包括若干组检测标记处理装置，检测标记处理装置设于极片输送装置的正上方，若干组检测标记处理装置沿极片输送装置的输送方向并排布置。极片输送装置呈分段式地往极片边缘检测机构内输送极片，检测标记处理装置对准由极片输送装置输送过来的极片的侧边边缘处。检测标记处理装置对极片边缘的平直度进行检测并将检测到不平的该极片段进行标记处理。如此，使用极片输送装置逐段往极片边缘检测机构输送极片时，极片边缘检测机构能够自动对每一极片段的侧边边缘进行平直度检测，生产自动化程度高。逐段往极片边缘检测机构输送极片，能够对整卷极片进行检测。而且由于检测标记处理装置并排布置，若干检测标记处理装置能够对极片段侧边边缘的每一处都进行平直度检测，做到全检，保障检测的全面性和有效性。当检测标记处理装置检测到极片段的侧边边缘有不平的情况时，会对该部分进行标记，方便分辨出该极片段的侧边边缘出现不平的情况，便于后续处理。
19.可理解的是，由于本发明的电芯卷绕生产线包括上述的极片边缘平直度检测设备
和卷绕机构，当正极片、负极片中至少一者的极片段有被标记处理时，能够被第一标记检测装置或第二标记检测装置检测到，从而记录下该极片段为不合格品，由卷绕装置卷绕形成的电芯为不合格品，从而能识别出不合格品并将其进行剔除，避免不合格品的输出。
附图说明
20.图1是本发明电芯卷绕生产线的平面结构示意图。
21.图2是本发明极片边缘平直度检测设备的立体结构示意图。
22.图3是检测标记处理装置处于第一位置时极片边缘检测机构的平面结构示意图。
23.图4是检测标记处理装置处于第二位置时极片边缘检测机的平面结构示意图。
24.图5是图3所示的极片边缘检测机构在隐藏结构外壳、上下驱动器及安装架后立体结构示意图。
25.图6是进一步隐藏图5中承托台、宽度检测器、举例检测器后的立体结构示意图。
26.图7是极片边缘检测机构在检测极片的侧边边缘平直度时结构简图。
27.图8是上下驱动器与安装架相配合的立体结构示意图。
28.图9是第一标记检测装置或第二标记检测装置在对被带标记物(通孔)的极片进行检测时的平面结构示意图。
29.图10是第一标记检测装置或第二标记检测装置对合格的极片进行检测时的平面结构示意图。
30.图11待检测的极片的平面结构示意图。
具体实施方式
31.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。
32.如图1至图5、图7所示，本发明的电芯卷绕生产线100包括极片边缘平直度检测设备10和卷绕机构20。其中极片边缘平直度检测设备10包括极片输送装置11和极片边缘检测机构12。极片输送装置11穿过极片边缘检测机构12，极片边缘检测机构12包括若干组检测标记处理装置121，检测标记处理装置121设于极片输送装置的正上方，若干组检测标记处理装置121沿极片输送装置11的输送方向并排布置。极片输送装置11呈分段式地往极片边缘检测机构12内输送极片200，检测标记处理装置121对准由极片输送装置11输送过来的极片200的侧边边缘处。检测标记处理装置121对极片200边缘的平直度进行检测并将检测到不平的该极片段进行标记处理。如此，使用极片输送装置11逐段往极片边缘检测机构12输送极片200时，极片边缘检测机构12能够自动对每一极片段的侧边边缘进行平直度检测，生产自动化程度高。逐段往极片边缘检测机构12输送极片200，能够对整卷极片进行检测。而且由于检测标记处理装置121并排布置，若干检测标记处理装置121能够对极片段侧边边缘的每一处都进行平直度检测，做到全检，保障检测的全面性和有效性。当检测标记处理装置121检测到极片段的侧边边缘有不平的情况时，会对该部分进行标记，方便分辨出该极片段的侧边边缘出现不平的情况，便于后续处理。
33.当然，根据实际需要，检测标记处理装置121也可设于极片输送装置的正下方。于本实施例中，极片边缘检测机构12包括两排检测标记处理装置121，以同时对极片段的两侧
边的边缘进行平直度检测和标记，提高检测效率。上述不平意指该极片段的侧边边缘存在不符合生产要求的凸起或凹陷。检测标记处理装置121所做的标记处理包括但不限于如下的打孔、喷码、喷涂图形、剪切等。于本实施例中，检测标记处理装置121对极片200的侧边边缘进行打孔而进行标记，但不限于此。
34.如图7所示，检测标记处理装置121包括测距发射器1211、测距接收器1212、打孔器1213及控制器1214。测距发射器1211、测距接收器1212和打孔器1213各与控制器1214电连接，测距发射器1211和测距接收器1212呈一前一后布置，打孔器1213设于测距发射器1211和测距接收器1212之间，测距发射器1211、测距接收器1212和打孔器1213各对准极片200的侧边边缘处。检测时，测距发射器1211向极片200的侧边边缘发出信号，信号经侧边边缘的发射送入测距接收器1212，整个过程经历的时间为t，如果侧边边缘平直度符合要求，此测试的时间为合格的恒定值(或允许在一定公差范围内波动)，对应该极片200的侧边边缘检测点距离检测标记处理装置121的距离为合格距离，打孔器1213不工作。如果测试得到的时间超过或小于一定范围，则说明该极片200的侧边边缘距离检测标记处理装置121的距离为不合格距离，表现在侧边边缘出现不平直、凹凸的情况，且凹凸程度超过工艺范围，此时打孔器1213对侧边边缘进行打孔处理。较优的是，测距发射器1211为激光发射器，测距接收器1212为激光接收器，打孔器1213为激光打孔器，但不限于此。
35.如图3、图4和图7所示，检测标记处理装置121相对极片输送装置11至少具有远离于极片输送装置11的第一位置及靠近于极片输送装置11的第二位置。极片输送装置11将极片200输送至极片边缘检测机构12内时，检测标记处理装置121由第一位置切换至第二位置。当检测标记处理装置121运动到第二位置时，检测标记处理装置121与待检测的极片200的侧边边缘相距足够近，保证检测的精度。经检测过后，检测标记处理装置121重新运动到第一位置，方便输送下一段极片200进来。
36.如图3至图8所示，极片边缘检测机构12还包括上下驱动器122、定位架123和安装架124。安装架124呈可上下滑动地安装于定位架123，检测标记处理装置121安装于安装架124，安装架124安装于上下驱动器122的输出端，上下驱动器122驱使安装架124上下滑动，以带动检测标记处理装置121做往返于第一位置与第二位置之间的运动。借由上下驱动器122便于精确控制检测标记处理装置121运动至不同的位置，而且安装架124的运动受定位架123的导向，运动平稳。较优地是，定位架123上开设有沿上下方向延伸的滑槽结构1231，安装架124呈滑动地安装于滑槽结构1231中。举例而言，上下驱动器122为电机、齿轮齿条组结构的组合，但不限于此。
37.如图3至图5所示，极片边缘检测机构12还包括结构外壳125和距离检测器126。定位架123安装于结构外壳125内，上下驱动器122安装于结构外壳125上，距离检测器126安装于安装架124并对准极片200的中部。结构外壳125给极片边缘检测机构12提供足够的保护，通过距离检测器126检测其与极片200间的距离，进而方便上下驱动器122驱使安装架124至一定的位置，让检测标记处理装置121准确到达第二位置。举例而言，距离检测器126为激光测距器，但不限于此。激光测距器采用现有结构即可，故不在此赘述。
38.如图1至图5所示，极片输送装置11为绕带输送装置(即极片输送装置11通过卷绕的方式输送极片200)。极片输送装置11呈张力可调布置。极片输送装置11呈左右移动可调布置，定位架123内设有位于极片输送装置11下方的承托台1232，极片输送装置11将极片
200输送到极片边缘检测机构12内时张力减少，以使极片200落于承托台1232上。落于承托台1232的极片200处于不紧绷的状态，以能准确检测极片200的侧边边缘是否有不平的情况。承托台1232的左右两侧各设有宽度检测器127，承托台1232的宽度小于极片200的宽度。两宽度检测器127用于检测极片200露出于承托台1232的部分的宽度。极片输送装置11在两宽度检测器127检测到极片200两侧露出的部分的宽度不一致时进行左右移动调整，以带动极片200两侧露出的部分的宽度相等。极片200两侧露出的部分的宽度相等，才能准确、全面地检测出侧边边缘是否有不平直的情况。
39.极片输送装置11还设有导辊111，导辊111承托起极片200，防止极片200下垂。极片边缘检测机构12能够用于对正极片或负极片的侧边边缘进行检测。需要说明的是，于本实施例中，使用极片边缘检测机构12对每一极片段进行平直度检测后即可进行收卷，收卷后再放出极片200进行卷芯。当然根据实际需要，经过极片边缘检测机构12的极片200也可不进行收卷，直接进入下一步的卷芯。
40.如图1所示，卷绕机构20包括第一标记检测装置21、第二标记检测装置22和卷绕装置23。卷绕装置23设于第一标记检测装置21和第二标记检测装置22之间，第一标记检测装置21和第二标记检测装置22的后侧均安装有裁切刀24。第一标记检测装置21用于检测正极片201是否有极片段被标记，第二标记检测装置22用于检测负极片202是否有极片段被标记，卷绕装置23将正极片201和负极片202卷绕成电芯300。当将正极片201、负极片202卷绕成电芯300后，裁切刀24各对应将正极片201、负极片202切断，将卷绕的电芯300送出。当第一标记检测装置21检测到正极片201有极片段被标记或第二标记检测装置22检测到负极片202有极片段被标记时，得知当前卷芯而得到的电芯300不合格，随之将其剔除，保证不会输出不合格的电芯300，从而能够确保产品的质量。
41.如图9和图10所示，第一标记检测装置21和第二标记检测装置22各包括若干标记检测发射器25及标记检测接收器26，标记检测接收器26设于标记检测发射器25的正下方，标记检测接收器26与标记检测发射器25围出供极片(正极片或负极片)流通的标记检测流道(未标示)，标记检测接收器26在极片200有极片段被标记时接收到标记检测发射器25的信号。举例而言，标记检测发射器25为激光发射器，标记检测接收器26为激光接收器，但不限于此。于本实施例中，若正极片、负极片中的至少一者被标记(具有通孔)，标记检测发射器25发出的信号穿过极片200的侧边边缘的通孔，信号被标记检测接收器26所接收，即说明该极片段的侧边边缘存在不平直的情况。需要说明的是，进行卷芯时还包括使用隔膜(未示出)进行卷芯，附图部分对隔膜作省略处理，由于隔膜是卷芯时必不可少的材料，且工艺已为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。
42.如图1所示，本发明的电芯卷绕生产线100还包括安装于卷绕机构20后侧的装载平台30和移出装置40。装载平台30上设有多个供电芯300放置的电芯装载台31，移出装置40将含标记物的电芯300移出电芯装载台31。卷绕机构20所卷绕的电芯300放到电芯装载台31进行暂存，设有多个电芯装载台31能同时供电芯300暂存，避免停机等待。若第一标记检测装置21和/或第二标记检测装置22检测极片200有通孔时，这时这段极片段被记录下，卷芯形成的电芯300为不合格品，使用移出装置40能够将该不合格品移出。
43.以下对本发明的电芯卷绕生产线100的工作原理进行说明：首先利用极片边缘平直度检测设备10对正极片/负极片的侧边边缘进行平直度检测，由于对正极片、负极片的检
测动作均相同，故下述统称为极片进行说明。
44.极片输送装置11逐段将极片200送入到极片边缘检测机构12内，当极片200输送到检测标记处理装置121的正下方时，传送停止，控制极片输送装置11的张力减少，使得极片200平放于承托台1232上，同时地，两宽度检测器127检测极片200两侧露出部分的宽度是否相等，若检测到不相等则极片输送装置11在左右方向进行微调，直至极片200两侧露出部分的宽度相等。接着，距离检测器126工作，检测其与极片200之间的距离，根据该距离值上下驱动器122驱使安装架124向下运动，使检测标记处理装置121运动到第二位置。测距发射器1211向极片200的侧边边缘发出信号，信号经侧边边缘的发射送入测距接收器1212，整个过程经历的时间为t，如果侧边边缘平直度符合要求，此测试的时间为合格的恒定值(或允许在一定公差范围内波动)，对应该极片200的侧边边缘检测点距离检测标记处理装置121的距离为合格距离，打孔器1213不工作。如果测试得到的时间超过或小于一定范围，则说明改极片200的侧边边缘距离检测标记处理装置121的距离为不合格距离，表现在侧边边缘出现不平直、有凹凸的情况，且凹凸程度超过工艺范围，此时打孔器1213对侧边边缘进行打孔处理。完成后上下驱动器122驱使安装架124向上运动，使得检测标记处理装置121重新运动第一位置，极片输送装置11将该段极片送出，下一段极片进入，重复上述操作直至检测完成，经检测后的极片进行收卷
45.接着进行卷芯操作，放出正极片201和负极片202后，正极片201进入到第一标记检测装置21内进行有无通孔的检测，负极片202进入到第二标记检测装置22内进行有无通孔的检测，此过程中标记检测发射器25发出激光信号，若发出的信号能被标记检测接收器26接收到，则说明该段极片的侧边边缘存在不平直的情况，并记录下。卷绕装置23将正极片201、负极片202和隔膜卷绕成电芯300，裁切刀24将正极片201、负极片202切断，卷绕的电芯300放到电芯装载台31上，若正极片201和/或负极片202存在被记录出现不平直的情况，则卷绕形成的电芯300为不合格品，使用移出装置40将不合格品移出电芯装载台31即可。
46.以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，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，均属于本发明所涵盖的范围。