专利名称：一种电芯卷绕设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池电芯的卷绕设备。
背景技术：
在卷绕式电池的制作过程中，需要用卷绕机将叠加在一起的两片隔膜，以及被该两片隔膜隔离的正极片和负极片卷绕成圆柱形或椭圆形。现有一般的做法是将两片隔膜的一端固定连接后套在卷针上，然后将正极片放在一片隔膜上，负极片放在另一片隔膜上，最后进行卷绕。采用该方法卷绕而成的电芯的正极和负极在电芯中心位置的端部与相邻的电极之间仅分布有一层隔膜。一般电池的正极/负极有金属网或金属箔作为集流体，在极片裁切的过程中，该金属集流网的端部易出现毛刺。因此，上述卷绕方法卷绕出的电芯的中心部位绝缘效果差，易出现短路现象。
发明内容本实用新型的目的是提供一种在卷绕电芯时使位于电芯中心的正极或负极的端部与相邻的电极之间有两层隔膜隔离的电芯卷绕设备。本实用新型的技术方案是一种电芯卷绕设备，包括卷绕机构，所述卷绕机构包括卷针，用于与所述卷针配合以完成卷绕工作的压辊和隔膜分离机构。所述隔膜分离机构用于在两片隔膜部分穿过所述卷针后将两片隔膜穿过所述卷针的部分分开。所述电芯卷绕设备还包括隔膜送料机构，正极送料机构和负极送料机构。隔膜送料机构用于将两片隔膜传送至卷针处，并部分穿过所述卷针。正极送料机构用于向所述卷绕机构提供正极片。负极送料机构用于向所述卷绕机构提供负极片。其中，正极片和负极片中的一片被送到穿过所述卷针的两片隔膜之间，正极片和负极片中的另一片被送到未穿过所述卷针的两片隔膜之间。作为一种实施例，所述隔膜分离机构包括送风机构，所述送风机构在所述卷针旋转45度到135度时向穿过所述卷针的隔膜端部送风，以分离穿过所述卷针的隔膜部分。所述辊轮在所述隔膜分离后抵靠在所述卷针上，使被吹开的两片隔膜中的一片被压在所述辊轮和卷针之间。作为另一种实施例，所述隔膜分离机构包括止挡辊，所述两片隔膜穿过所述卷针的部分的长度不同，所述止档辊用于在所述卷针旋转至预设角度时止挡两片隔膜中穿过卷针的部分的长度较长的隔膜，以分离穿过所述卷针的两片隔膜。作为另一种实施例，所述隔膜分离机构包括用于将穿过所述卷针的隔膜中的一片吸住的真空发生器。作为另一种实施例，所述隔膜分离机构包括用于将穿过所述卷针的隔膜中的一片吸住的静电发生器。采用本实用新型的电芯卷绕设备卷绕电芯时可使位于电芯中心的正极片或负极片的端部与相邻的电极之间分布两层隔膜，电极之间绝缘性好、不易出现短路现象，且设备机械动作简单，稳定性和可靠性高，适用于制造各种类型的卷绕式电池，特别适用于配置金属集流网的卷绕式电池。
图1是本实用新型电芯卷绕设备的框架示意图。图2(a)到图2(d)是一实施例的电芯卷绕设备的卷绕方法示意图。图3(a)到图3(d)是另一实施例的电芯卷绕设备的卷绕方法示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及附图对本实用新型的结构原理作进一步详细描述。如图1所示，本实用新型的电芯卷绕设备，可全自动完成电芯正、负极和隔膜的卷绕工作，具有机械动作简单，稳定性和可靠性高的特点。卷绕而成的电芯的位于中心位置的正极片和负极片的端部与相邻的电极之间分布两层隔膜。该电芯卷绕设备主要包括正极送料机构110、负极送料机构120、隔膜送料机构130和140，以及卷绕机构150。可以理解的， 电芯卷绕装置还包括必要的控制设备来控制其工作。正极送料机构110用于向卷绕机构150提供成型正极片。例如但不限于，正极送料机构110可包括可转动连接于机座上的料盘，用于装载卷绕成盘状的正极带，例如碳片， 还可包括导向辊和用于夹持并将正极带拉向卷绕机构150的对辊牵引机构等。负极送料机构120用于向卷绕机构150提供成型负极片。例如但不限于，负极送料机构120可主要包括两个可转动连接于机座上的料盘，分别用于装载卷绕成盘状的负极 (例如锂带)和金属集流网。负极送料机构120还可包括用于从上述料盘获取负极和集流网，将负极和集流网合膜，使负极与集流网相粘结形成复合负极片的对辊成型机构，以及用于将该复合负极片传送到卷绕机构150的夹送装置。隔膜送料机构130和140用于向卷绕机构150提供隔膜。例如但不限于，隔膜送料机构130和140可分别包括一用于装载隔膜卷的料盘和用于将隔膜拉向卷绕机构150的送料机构，如机械手。卷绕机构150用于分别从正极放料机构110、隔膜放料机构130、140和负极成型机构120获取正极片、隔膜和负极片，并将所述正极片、隔膜和负极片卷绕成筒状。卷绕机构 150主要包括卷针151，用于与所述卷针配合以完成卷绕工作的压辊153，和用于在两片隔膜部分穿过所述卷针后将两片隔膜穿过所述卷针的部分分开的隔膜分离机构155。工作中， 正极片和负极片中的一片被送到穿过卷针151的两片隔膜之间，而正极片和负极片中的另一片被送到未穿过卷针151的两片隔膜之间。其中，穿过卷针的隔膜的长度和正、负极片放置的位置必须满足当卷绕工作完成后，正极片和负极片中的一个或全部的前端部与相邻的电极之间由两层隔膜隔离，这样卷绕而成的电芯的电极之间绝缘性好、不易出现短路现象。图2(a)到图2(d)显示本实用新型一实施例的卷绕机构的结构示意图及其工作原理。该卷绕机构包括卷针251，压辊253和作为隔膜分离机构的送风机构255。送风机构 255用于在卷针251旋转到一定角度时向穿过卷针251的隔膜端部送风，以分离穿过卷针 251的隔膜部分。本实施例中，送风机构255包括风机(未示出)和气管2551。送风机构 255在卷针251旋转到45度到135度时向穿过卷针251的隔膜端部送风，此时两片隔膜比较容易分离。可以理解的，其他实施例中，隔膜分离机构还可以是可将隔膜吸住的真空发生器或静电发生器等，以将两片隔膜分开。如图2 (a)所示，两片隔膜231和241部分穿过卷针251，隔膜穿过卷针251的部分的长度应大于卷针251周长的一半。如图2(b)所示，卷针251旋转，在卷针251旋转到45 度时送风机构255开始送风(卷针251继续旋转)，将穿过卷针的隔膜端部吹开。如图2(c) 所示，穿过卷针的隔膜231被吹到贴近卷针251时上压辊253下压，抵靠在卷针251上，将隔膜231压在压辊253和卷针251之间。之后，正极片211被送到穿过卷针的隔膜231之上(位于穿过卷针251的隔膜之间)，负极片221被送到未穿过卷针的隔膜之间。图2(d) 显示了当卷针251旋转540度时电芯的卷绕状态，可以看出，电芯中心的正极片211和负极片221的端部与邻近的负极片和正极片之间分布着两层隔膜。如图3(a)到图3(d)显示本实用新型另一实施例的卷绕机构的结构示意图及其工作原理。该卷绕机构包括卷针351，压辊353和作为隔膜分离机构的止挡辊355。止挡辊 355用于在卷针351旋转于0到180度之间的某一角度时止挡穿过卷针351的隔膜中的长度较长的一片隔膜，以分离穿过卷针351的隔膜部分。本实施例中，止挡辊355为一可在机架上伸缩或上下或左右移动的辊。如图3(a)所示，两片隔膜331和341部分穿过卷针251，且两片隔膜穿过卷针的部分的长度不同，卷针旋转时，穿过卷针的部分的长度较短的隔膜应位于里圈。其中隔膜341 穿过卷针的部分较长，其长度最好大于卷针周长的一半并小于卷针周长，以实现可以包裹正极或负极的端部又不过分影响电池的容量。如图3(b)所示，卷针351旋转，在卷针351 旋转到90度时止挡辊355止挡住隔膜341。当卷针351旋转到近180度时正极片311被送到穿过卷针的隔膜331之上，使其位于穿过卷针的两片隔膜之间，而正极片321被送到未穿过卷针的隔膜之间。如图3(c)所示，止挡辊355被移开，压辊253抵靠在卷针351上。图 3 (d)显示了当卷针351旋转540度时电芯的卷绕状态，可以看出，电芯中心的正极片311和负极片321的端部与邻近的负极片和正极片之间分布着两层隔膜。综上所述，本实用新型的电芯卷绕设备的卷绕机构可实现全自动卷绕电芯，成型电芯的中心位置的电极的端部与相邻的电极之间分布有两层隔膜，即使电极端部有毛刺也可保证良好的绝缘效果，提高电池良品率，保证电池的安全使用。以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种电芯卷绕设备，包括卷绕机构，所述卷绕机构包括卷针和用于与所述卷针配合以完成卷绕工作的压辊，其特征在于所述卷绕机构还包括隔膜分离机构，所述隔膜分离机构用于在两片隔膜部分穿过所述卷针后将两片隔膜穿过所述卷针的部分分开。
2.根据权利要求1所述的电芯卷绕设备，其特征在于，所述电芯卷绕设备还包括隔膜送料机构，用于将两片隔膜传送至卷针处，并部分穿过所述卷针；正极送料机构，用于向所述卷绕机构提供正极片；以及负极送料机构，用于向所述卷绕机构提供负极片；其中，正极片和负极片中的一片被送到穿过所述卷针的两片隔膜之间，正极片和负极片中的另一片被送到未穿过所述卷针的两片隔膜之间。
3.根据权利要求2所述的电芯卷绕设备，其特征在于，所述隔膜分离机构包括送风机构，所述送风机构在所述卷针旋转45度到135度时向穿过所述卷针的隔膜端部送风，以分离穿过所述卷针的隔膜部分；所述辊轮在所述隔膜分离后抵靠在所述卷针上，使被吹开的两片隔膜中的一片被压在所述辊轮和卷针之间。
4.根据权利要求2所述的电芯卷绕设备，其特征在于，所述隔膜分离机构包括止挡辊， 所述两片隔膜穿过所述卷针的部分的长度不同，所述止档辊用于在所述卷针旋转至预设角度时止挡两片隔膜中穿过卷针的部分的长度较长的隔膜，以分离穿过所述卷针的两片隔膜。
5.根据权利要求2所述的电芯卷绕设备，其特征在于，所述隔膜分离机构包括用于将穿过所述卷针的隔膜中的一片吸住的真空发生器。
6.根据权利要求2所述的电芯卷绕设备，其特征在于，所述隔膜分离机构包括用于将穿过所述卷针的隔膜中的一片吸住的静电发生器。
专利摘要本实用新型涉及一种电芯卷绕设备。该电芯卷绕设备的卷绕机构包括卷针，用于与所述卷针配合以完成卷绕工作的压辊和隔膜分离机构。所述隔膜分离机构用于在两片隔膜部分穿过卷针后将两片隔膜穿过卷针的部分分开。采用本实用新型的电芯卷绕方法卷绕电芯时可使位于电芯中心的正极片和负极片的端部与相邻的电极之间分布两层隔膜，电极之间绝缘性好、不易出现短路现象，且易于实现自动化，适用于各种类型的卷绕式电池。
文档编号H01M10/04GK201975467SQ20112001899
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月13日 优先权日2010年12月14日
发明者刘亮亮, 张海波, 祝媛, 袁中直, 韩淑英, 龙培英 申请人:惠州亿纬锂能股份有限公司