专利名称：切割极耳组的方法
技术领域：
本发明涉及一种切割极耳组的方法。
背景技术：
现行的各种电池通常使用如下两种方法来得到连接有一个或多个极耳构成的多个极耳组的电芯。第一种方法是，在卷绕或堆叠之前，预先分别切割出极耳和正负极片，在 正负极片上涂布相应的电极材料，并将极耳焊接到正负极片的相应预留位置处，随后将焊接有极耳且涂布有电极材料的正负极片以“正极片/隔膜/负极片/隔膜”夹着隔膜的叠片，围绕卷针卷绕或堆叠，来形成电芯。另ー种方法是，在正负极片上预留出位置，并在该预留位置切割出极耳，从而得到带有极耳的正负极片，在所述带有极耳的正负极片上涂布相应的电极材料，并将其以“正极片/隔膜/负极片/隔膜”夹着隔膜的叠片进行卷绕或堆叠，来形成电芯。第一种方法存在的问题是，极耳焊接处的叠片厚度与叠片的其余部分的厚度不同，导致叠片厚度不均匀，从而无法卷绕或堆叠形成均匀一致的形状结构，从而影响电池的性能。而第二种极耳切割方法虽然缓解了叠片厚度均匀性的问题，却无法确保形成电芯之后同个极耳组中的每个极耳精确对准，尤其对于圆柱体形状的卷绕电池来说，所卷绕的每一层叠片的直径都不同，且基于卷绕的松紧度和误差无法精确预测，由此，无法在卷绕之前预先在精确位置上切割出极耳，并且随着每个极耳组的极耳数量的增多，该组极耳之间的位置偏差更大，导致极耳总数受限。对于现今大功率电池的需求，导致需要更大的充放电电流，从而需要极耳组包括充足数量的极耳。由此，这两种现行的方法均无法满足大功率电池对于极耳组的需求。近来，人们也试图通过高端数控机床以“边卷绕叠片边计算切割位置”的方式来得到每组精确对准的、充分数量的极耳，但是这种高端数控机床价格昂贵结构庞大，操作和位置算法均非常复杂，经验丰富技术人员必须经过严格和繁琐的培训才能够掌握极耳组的切害I]，导致极耳组的切割成本太高，也无法满足目前日益增长的大功率电池所需极耳组的加エ要求,尤其是小規模的大功率电池生产厂家无法承担这样的加工成本。此外，根据现行的电池技术，虽然也在堆叠或卷绕得到电芯之后对极耳组中的极耳进行切割，但是仅仅出于修整极耳毛刺(參见授权公告号为CN200920134861. 3的实用新型专利)或者将极耳高度修齐(參见授权公告号为CN201120048501. 9的实用新型专利)，这些修正性的切割也无法良好地消除极耳之间的位置偏差，从而无法得到大功率电池所需要的多组的大量对准的极耳构成的极耳组。因此，需要一种切割极耳组的方法，该方法能够以低廉的成本为不同类型(诸如形状不同、尺寸不同、堆叠或卷绕方式不同)的电池以简单的操作按需直接切割出ー个或多个极耳组，并且确保同个极耳组中的所有极耳精确对齐。这种方法使得电池的电芯各处尺寸均匀且同组极耳精确对齐，得到更好性能的大功率电池；并且使用灵活，成本低廉，操作简便，从而能够更好地满足各种规模的电池厂家对于大功率电池的加工需求。
发明内容
针对现有技术中极耳制造技术存在的问题，提出了一种切割极耳组的方法，所述方法包括提供隔膜、在一纵向侧设置有预留带的正极片和在与所述纵向侧相对的另ー纵向侧上设置有另ー预留带的负极片；在正负极片除了预留带之外的部分上涂布相应的电极材料；将所述正极片、所述隔膜、所述负极片和所述隔膜依序的叠片进行卷绕或者对正极片、隔膜、负极片和隔膜依序进行交替堆叠，以形成电芯，所述方法的特征在于在形成电芯之后，从电芯的正极片和负极片上的预留带直接切割出ー个或多个极耳组，并且同组中的每个极耳精确对齐。优选地，用于从预留带直接切割极耳组的方式选自激光切割、冲压切割、旋转式高速切割、机械切割中的ー种或多种。优选地，所述预留带的宽度根据极耳组的长度确定。在极耳组中的极耳的长度不 一致的情况下，更优选地，所述预留带的宽度根据其对应的电极的极耳组中最长的极耳的长度来确定。优选地，所述方法利用刀片从预留带直接切割出极耳组。优选地，所述极耳组的数量为4组。也就是，正极极耳组2组，负极极耳组2组。在利用刀片切割共4组的极耳组的情况下，在形成电芯之后，从预留带直接切割出该4组极耳组的步骤包括根据极耳组的位置和长度，用所述刀片沿着纵向切割电芯的预留带，得出极耳组的纵向边缘，并用所述刀片对准极耳组根部沿横向从预留带切除多余部分，以得到根部与电芯一体的极耳组。优选地，所述方法在从电芯的正极片和负极片上的预留带切割出极耳组的步骤之前，包括利用激光对准电芯的预留带的内侧边缘并固定电芯的步骤。优选地，切割出极耳组的纵向边缘的步骤包括利用气缸馈送刀片，所述气缸的馈送冲程对应于刀刃到电芯的预留带的内侧边缘的距离，其中，所述刀刃与所述内侧边缘平行。优选地，所述方法在切割出极耳组的纵向边缘的步骤之后切除多余部分之前，包括利用激光对准所述纵向边缘并固定电芯的步骤。优选地，切除多余部分的步骤包括利用气缸馈送刀片，所述气缸的馈送冲程对应于刀刃到所述极耳组的纵向边缘的距离，其中，所述刀刃与所述纵向边缘平行。优选地，所述气缸沿着轨道馈送所述刀片。利用本发明所提供的切割极耳组的方法，操作简单，不需要对技术人员进行复杂的培训；使用灵活，对于常规的长方体或圆柱体形状的电芯均可适用，并且当电芯的尺寸发生变化时，只要调整气缸的馈送冲程。并且，利用本发明所提供的切割极耳组的方法，能够直接从电芯切割出纵向边缘和根部均精确对齐的极耳组，免除了消除毛刺和不平齐的麻烦，能够在需要很大极耳数量的情况下依然保持同个极耳组中的所有极耳的精确对齐。此夕卜，本发明所提供的切割极耳组的方法还能够直接使用目前常用的各种设备，诸如激光切害I]、冲压切割、旋转式高速切割、机械切割等的现有设备来执行，而无需编程复杂、价格昂贵 的专用数控机床。由上，本发明所提供的切割极耳组的方法能够以更低的成本更简单的操作得到性能更稳定的大功率电池。
为了更清楚地描述本发明的技术方案，下面将结合附图作简要介绍。显而易见，这些附图仅是本申请记载的极耳组切割方法和装置的ー些具体实施方式
。本发明的极耳组切割方法的步骤以及极耳组切割装置的结构包括但不限于以下这些附图。图I示出根据本发明第一实施例的极耳组切割方法的流程。图2示出根据本发 明第二实施例的极耳组切割装置在气缸尚未馈送刀片情况下的图示。图3示出根据本发明第二实施例的极耳组切割装置在气缸馈送刀片期间的图示。图4(a)-图4(h)示出利用图2和图3所示的极耳组切割装置执行根据本发明的极耳组切割方法的过程。
具体实施例方式为了进ー步理解本发明，下面将结合实施例对本发明的优选方案进行描述。这些描述只是举例说明本发明的特征和优点，而非限制本发明的保护范围。在以下描述中，极片的纵向表不其长度方向，极耳组的纵向表不电芯的轴向，而横向表不与电芯的轴向垂直的方向。极耳组的纵向边缘为组中所有极耳的纵向边缘的集合，每个极耳组每侧的纵向边缘实际上形成ー个纵向边缘面，下文中统称极耳组的“纵向边缘”。如图I所示，根据本发明第一实施例的极耳组切割方法包括如下步骤提供隔膜、在纵向侧设置有预留带的正极片和在与所述纵向侧相对的另ー纵向侧上设置有另ー预留带的负极片(步骤101和102);在正负极片除了预留带之外的部分上涂布相应的电极材料(步骤103);将正极片、隔膜、负极片和隔膜依序的叠片进行卷绕，以形成电芯(步骤104)；在形成电芯之后，从电芯的正极片和负极片上的预留带直接切割出极耳组，并且同组中的每个极耳精确对齐(步骤105)。在步骤104之后，因为已经形成了电芯，从而预留带已经紧密卷绕成很多层的具备一定厚度的筒状，能够经受各种方向尤其是纵向的切割而不会发生弯折扭曲和变形。从而可以在步骤105直接对电芯的各层一同进行切割加工，从而得到一组或多组其中每个极耳均精确对齐的极耳组。此外，电池所需的极耳数量增加时，预留带的层数随之增加，从而在不发生弯折扭曲和变形的情况下，能够承受的切割強度就越大，从而能够确保实现同个极耳组中每个极耳的精确对齐而不受极耳数量的影响。优选地，用于从预留带直接切割极耳组的方式可以选自激光切割、冲压切割、旋转式高速切割、机械切割中的ー种或多种。其中，也可以利用刀片从预留带直接切割出极耳组。优选地，所述预留带的宽度根据极耳组的长度确定。在极耳组中的极耳的长度不一致的情况下，更优选地，所述预留带的宽度根据其对应的电极的极耳组中最长的极耳的长度来确定。从而，能够确保切割出来的极耳组中的极耳都是完整的。优选地，所述极耳组的数量为4组。也就是，正极极耳组2组，负极极耳组2组。虽然说明书的以下部分中均利用对正极片、隔膜、负极片和隔膜依序的叠片进行卷绕形成圆柱体形的电芯作为示例，但是本发明也适用于利用其他方式形成的其他形状的电芯，诸如卷绕叠片形成的长方体形的电芯，通过对正极片I、隔膜2、负极片3和隔膜2进行交替堆叠来形成的其他形状的电芯等等。
在利用刀片切割共4组的极耳组的情况下，在形成电芯之后，从预留带直接切割出该4组极耳组的步骤包括根据极耳组的位置和长度，用所述刀片沿着纵向切割电芯的预留带，得出极耳组的纵向边缘，然后用所述刀片对准极耳组根部沿横向从预留带切除多余部分，以得到根部与电芯一体的极耳组。并非一定需要以此先后步骤来执行极耳组切割，也可以先用刀片对准极耳组根部沿横向将预留带切割到与极耳组的纵向边缘平齐的横向深度，然后用刀片在所述横向深度处沿着纵向切割预留带直到极耳组的根部处，从而得到根部与电芯一体的极耳组。根据本发明的第二实施例，提供了ー种用于执行上述极耳组切割方法的、尤其用于在每个极切割出2组极耳组的极耳组切割装置，图2和图3分别示出根据本发明第二实施例的极耳组切割装置在气缸尚未馈送刀片情况下以及在气缸馈送刀片期间的图示。所述装置用于从电芯5直接切割出极耳组13，所述电芯5通过对在纵向侧设置有预留带4且在预留带4之外涂布相应电极材料的正极片I、隔膜2、在与所述纵向侧相对的另ー纵向侧上设置有另ー预留带且在其预留带之外涂布相应电极材料的负极片3、隔膜2依序的叠片进行卷绕而形成，所述装置包括激光器6，用于发射激光并利用所发射的激光束对电芯进行定位；刀片8，用于直接从电芯5的正极片I和负极片3上的预留带4切割出极耳；以及气缸10，将其活塞14固定到刀片8，用于馈送刀片。优选地，所述刀片8用于沿纵向从预留带4切割出极耳组的纵向边缘然后对准极耳组的根部沿横向从预留带4切除多余部分。所述刀片可以采用非常常见且价格低廉的具有直线刀刃的刀片。如图2所示，在所述刀片8用于从预留带4切割出极耳组的纵向边缘之前，由激光器6发射的激光束用于对准电芯的预留带4的内侧边缘并将电芯进行固定，所述气缸的馈送冲程设置为刀刃与所述内侧边缘之间的距离，其中，所述刀刃平行于所述内侧边缘(參见图4(d))。优选地，在利用所述刀片8切割出极耳组的纵向边缘之后、沿横向从预留带4切除多余部分之前，由激光器6发射的激光束用于对准极耳组的纵向边缘并对电芯进行再固定，所述气缸10的馈送冲程设置为刀刃与所述纵向边缘之间的距离，其中，所述刀刃平行于所述纵向边缘(參见图4(f))。可以利用同一套极耳组切割装置来执行上述的极耳组纵向边缘的切割步骤和多余部分切除步骤，对于不同步骤，只需要调整所述极耳组切割装置中气缸10、刀片8、激光器6的位置以及气缸10的馈送冲程即可。此外，也可以使用两套极耳组切割装置来分别执行上述的极耳组纵向边缘的切割步骤和多余部分切除步骤。所述极耳组切割装置还可以包括固定构件，用于在用激光束对电芯进行定位之后固定电芯。作为示例，图2和图3中示出了ー对固定构件7。也可以利用一对将电芯5紧密咬合在其中的颚件11与ー对固定构件7协同来固定电芯(參见图4(c)和4(d))。所述气缸10可以经由第一馈送件9和活塞14连接到刀片8，其中，所述活塞14经由第一馈送件9固定连接到刀片8的背侧，用于随着气缸的做功与否推出或缩回刀片8，其最大伸縮量对应于气缸10的馈送冲程。可以在所述第一馈送件9下方设置有轨道12，用于经由所述轨道12稳定精确地馈送所述刀片，从而減少和避免刀片8的摇摆和震动。为了进一歩解释本发明的极耳组切割装置和极耳组切割方法，下面将參考图4(a) -图4(h)对利用图2和图3所示的极耳组切割装置执行根据本发明的极耳组切割方法的过程进行说明。需要说明的是，下面以ー个极的极耳组切割为例，另ー个极的极耳组可以通过相同的步骤切割出，在此不赘述。首先，提供正极片I、隔膜2和负极片3，在正极片I的一纵向侧上设置有预留带4用于正极极耳组，并在正极片I除预留带4之外的部分上涂布正极电极材料，在负极片3与正极片I的所述纵向侧相对的另ー纵向侧上设置有预留带4用于负极极耳组，并在负极片3除预留带4之外的部分上涂布负极电极材料，其中，所述预留带4的宽度可以根据极耳的长度来确定，然后将涂布好的正极 片I、隔膜2、涂布好的负极片3和隔膜2顺序层叠，形成叠片，如图4(a)所示。然后，将所得到的叠片进行卷绕以形成电芯5，如图4(b)所示。利用一对颚件11将电芯5紧密咬合固定于其中，并使得电芯5的两个预留带4分别从颚件11的两侧露出，通常还从该两侧露出少许极片的涂布部分，以便利用刀片8对预留带4进行切割，如图4(c)所示。然后，利用激光器6发射的激光对准电芯5的预留带4的内侧边缘，并利用固定构件7和颚件11来固定电芯5，将刀片8的刀刃设置为与所述内侧边缘平行，并将气缸10的馈送冲程设置为在刀刃与所述内侧边缘之间的距离，如图4(d)所示。然后，启动气缸10推动活塞14做功，并经由与活塞14相连的第一馈送件9相应推动刀片8，从而在轨道12上稳定迅速地沿纵向馈送刀片8，由此从电芯5的预留带4切割出极耳组的纵向边缘，如图4 (e)所示。每个极耳组有两个纵向边缘，该两个纵向边缘可以将图4(d)和4(e)所示的步骤执行两次来获得。然后，调整极耳组切割装置的气缸10、激光器6和刀片8的位置，利用激光器6发射的激光对准极耳组的纵向边缘，并利用固定构件7和颚件11来固定电芯5，将刀片8的刀刃设置为与所述纵向边缘平行且对准极耳组的根部，并将气缸10的馈送冲程设置为在刀刃与所述纵向边缘之间的距离，如图4(f)所示。然后，启动气缸10推动活塞14做功，并经由与活塞14相连的第一馈送件9相应推动刀片8，以在轨道12稳定迅速地沿横向对准极耳组的根部馈送刀片8，从而从电芯5的预留带4切除多余部分，如图4(g)所示。需要执行两次如图4(f)和图4(g)所示的横向切割步骤，以切除预留带上在极耳组的纵向边缘两侧的多余部分，从而得到根部与电芯一体的极耳组13。由上述的极耳组切割装置和相应的极耳组切割方法，能够切割得到ー对极耳组，该对极耳组中的所有极耳的根部和纵向边缘精确对齐，并且两个极耳组关于电芯的轴精确对称，使得更便于将两个极耳组焊接到极柱的后续操作。利用本发明所提供的极耳组切割方法，操作简单，不需要对技术人员进行复杂的培训，对于常规的长方体或圆柱体形状的电芯均可适用，并且当电芯的尺寸发生变化时，只要调整气缸的馈送冲程即可，使用灵活。并且，利用本发明所提供的切割极耳组的方法，能够直接从电芯切割出纵向边缘和根部精确对齐的极耳组，操作简便，免除了消除毛刺和不平齐的麻烦，能够在需要很大极耳数量的情况下依然保持同个极耳组中的每个极耳的精确对齐。此外，本发明所提供的切割极耳组的方法还能够直接使用目前常用的各种设备，诸如激光切割、冲压切割、旋转式高速切割、机械切割等的现有设备甚至最简单的气缸和刀片组合结构，来执行，而无需编程复杂价格昂贵的专用数控机床。由上，本发明所提供的切割极耳组的方法能够以更低的成本更简单的操作得到性能更稳定的大功率电池。
本发明所提供的极耳组切割装置，构成简単，构件诸如刀片、气缸和简单的激光器都成本低廉能够在市面上方便购买到，对于常规的长方体或圆柱体形状的电芯均可适用，并且当电芯的尺寸发生变化时，只要调整气缸的馈送冲程即可，使用灵活。并且，普通技术人员无需繁琐培训就可使用本发明所提供的极耳组切割装置，以简单的操作直接从电芯切割出其中每个极耳的纵向边缘和根部精确对齐的极耳组，能够在需要很大极耳数量的情况下依然保持同个极耳组中每个极耳的精确对齐。由上，本发明所提供的极耳组切割装置能够以更低的成本更简单的操作得到性能更稳定的大功率电池。以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，但这些改进和修饰也落入本发明权利要求请求保护的范围内。
权利要求
1.一种切割极耳组的方法，所述方法包括 提供隔膜、在一纵向侧设置有预留带的正极片和在与所述纵向侧相对的另ー纵向侧上设置有另ー预留带的负极片； 在正负极片除了预留带之外的部分上涂布相应的电极材料； 将所述正极片、所述隔膜、所述负极片和所述隔膜依序的叠片进行卷绕或者对正极片、隔膜、负极片和隔膜依序进行交替堆叠，以形成电芯， 所述方法的特征在于在形成电芯之后，从电芯的正极片和负极片上的预留带直接切割出ー个或多个极耳组，并且同组中的每个极耳精确对齐。
2.根据权利要求I所述的切割极耳组的方法，其中，用于从预留带直接切割极耳组的方式选自激光切割、冲压切割、旋转式高速切割、机械切割中的ー种或多种。
3.根据权利要求I所述的切割极耳组的方法，其中，所述预留带的宽度根据极耳组的长度确定。
4.根据权利要求I所述的切割极耳组的方法，其中，所述预留带的宽度根据其对应的电极的极耳组中最长的极耳的长度来确定。
5.根据权利要求I所述的切割极耳组的方法，其中，所述方法利用刀片从预留带直接切割出极耳组。
6.根据权利要求5所述的切割极耳组的方法，其中，每个极分别具有两个极耳组。
7.根据权利要求6所述的切割极耳组的方法，在形成电芯之后从预留带直接切割出极耳组的步骤包括根据极耳组的位置和长度，用所述刀片沿着纵向切割电芯的预留带，得出极耳组的纵向边缘，并用所述刀片对准极耳组根部沿横向从预留带切除多余部分，以得到根部与电芯一体的极耳组。
8.根据权利要求I所述的切割极耳组的方法，其中，所述方法在从预留带切割出极耳组的步骤之前，包括利用激光对准电芯的预留带的内侧边缘并固定电芯的步骤；并且在切割出极耳组的纵向边缘的步骤之后切除多余部分之前，包括利用激光对准所述纵向边缘并固定电芯的步骤。
9.根据权利要求7所述的切割极耳组的方法，其中，切割出极耳组的纵向边缘的步骤包括利用气缸馈送刀片，所述气缸的馈送冲程对应于刀刃到电芯的预留带的内侧边缘的距离，其中，所述刀刃与所述内侧边缘平行。
10.根据权利要求7所述的切割极耳组的方法，其中，切除多余部分的步骤包括利用气缸馈送刀片，所述气缸的馈送冲程对应于刀刃到所述极耳组的纵向边缘的距离，其中，所述刀刃与所述纵向边缘平行。
全文摘要
本发明提供一种切割极耳组的方法，所述方法包括提供隔膜、在一纵向侧设置有预留带的正极片和在与所述纵向侧相对的另一纵向侧上设置有另一预留带的负极片；在正负极片除了预留带之外的部分上涂布相应的电极材料；将所述正极片、所述隔膜、所述负极片和所述隔膜依序的叠片进行卷绕或者对正极片、隔膜、负极片和隔膜依序进行交替堆叠，以形成电芯，所述方法的特征在于在形成电芯之后，从电芯的正极片和负极片上的预留带直接切割出一个或多个极耳组，并且同组中的每个极耳精确对齐。该方法使得电池的电芯各处尺寸均匀且同组极耳精确对齐，得到更好性能的大功率电池；并且使用灵活，成本低廉，操作简便，更好满足对于大功率电池的各种加工需求。
文档编号H01M2/26GK102646804SQ20121008095
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者吴志清, 邱新平, 邹积庆, 郑曦 申请人:北京动力泉能源科技有限公司