一种锂电池电芯主动预卷方法及装置与流程

本发明涉及一种锂电池加工领域的技术方案，特别是一种锂电池电芯主动预卷方法及装置。

背景技术：

当前消费类锂电池，向薄型化，小型化、异形化发展，在保证电池容量的情况下，裸电芯尽可能做得薄或小；

同时锂电池快冲技术的发展，一类电芯宽度变宽，高度变低的电芯大量应用，因为其卷绕的特殊性，这类电芯均在内层预卷部分发生形变，致使整个软包电芯变形程度加剧，严重影响其的电性能及优率。

预卷时因为需要把极片和隔膜压在一起，由隔膜把极片带入卷针，因此预卷时隔膜所受的张力（拉力）包括隔膜带路自身设定张力、极片带路设定张力、摩擦力等，受力远远大于隔膜带路设定张力，造成隔膜拉伸，在电芯脱离卷针后，其缓慢恢复预卷过程拉伸产生的形变，使卷绕后电芯产生变形。

所述种种缺陷导致电芯存在容易产生变形、电芯的合格率及优良率低下、电芯的性能差等技术缺陷，所述种种缺陷严重限制了本领域进一步向前发展和推广应用。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的技术方案以解决现存的技术缺陷。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种锂电池电芯主动预卷方法及装置，解决了现有电芯在预卷过程中容易产生变形、电芯优良率低下、电芯性能不佳等技术缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种锂电池电芯主动预卷方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：数据采集，本步骤中采集的数据为极片预卷时负极入料驱动辊及正极入料驱动辊的转动角速度或极片预卷时下隔膜及上隔膜所受到的张力大小；

步骤二：建立数据关联，将步骤一中采集的数据与预卷过程进行数据关联；

步骤三：主动预卷，在本步骤中，所述负极片入料驱动辊及正极片入料驱动辊根据步骤二中建立的数据关联主动驱动负极入料驱动辊及正极入料驱动辊转动并主动驱动负极片及正极片进行预卷；当步骤一采集的数据为转动角速度时，所述负极入料驱动辊及正极入料驱动辊根据采集的转动角度进行转动；当步骤一采集的数据为下隔膜）及上隔膜的张力大小时，所述负极入料驱动辊及正极入料驱动辊提供可抵消下隔膜及上隔膜张力的扭矩。

作为上述技术方案的改进，当步骤一所采集的数据为负极片入料驱动辊及正极片入料驱动辊的转动角速度时，那么步骤二建立的数据关联为负极片入料驱动辊及正极片入料驱动辊的转动角速度与时间的关联；当步骤一采集的数据为上隔膜及下隔膜的张力大小时，那么步骤二建立的数据关联为上隔膜及下隔膜的张力大小与时间的关联。

作为上述技术方案的进一步改进，当步骤一采集的数据为当步骤一所采集的数据为负极片入料驱动辊及正极片入料驱动辊的转动角速度时，所述步骤三的主动预卷过程为：负极片入料驱动辊及正极片入料驱动辊的主动转动的角速度与步骤一中采集的转动角速度的数据同步。

作为上述技术方案的进一步改进，当步骤一所采集的数据为上隔膜及下隔膜的张力大小时，所述步骤三的主动预卷过程为：负极片入料驱动辊及正极片入料驱动辊的主动转动的扭矩与步骤一中采集的张力形成的阻力扭矩的的数据同步。

作为上述技术方案的进一步改进，所述负极片入料驱动辊及正极片入料驱动辊分别通过负极片入料驱动电机及正极片入料驱动电机提供驱动力。

作为上述技术方案的进一步改进，当步骤一所采集的数据为上隔膜及下隔膜的张力大小时，所述下隔膜张力包括下隔膜带路自身设定张力、下隔膜辊总阻力、负极片带路设定张力、负极片卷绕段过辊总阻力及负极片入料夹紧辊与负极片入料驱动辊之间的摩擦阻力，所述上隔膜张力包括上隔膜带路自身设定张力、上隔膜辊总阻力、正极片带路设定张力、正极片卷绕段过辊总阻力及正极片入料夹紧辊正负极片入料驱动辊之间的摩擦阻力。

本发明还提供了一种锂电池电芯主动预卷装置，包括中间预卷模块及左预卷模块、右预卷模块，所述中间预卷模块上安装有负极片入料驱动辊组件及正极片入料夹紧辊，所述左预卷模块包括负极片入料夹紧辊及左入料对辊，所述右预卷模块包括正极片入料驱动辊组件及右入料对辊，所述负极片入料夹紧辊可配合负极片入料驱动辊组件驱动下隔膜及负极片预卷，所述正极片入料驱动辊组件可配合正极片入料夹紧辊驱动上隔膜及正极片预卷。

作为上述技术方案的进一步改进，所述中间预卷模块包括中间安装板，所述负极片入料驱动辊组件及正极片入料夹紧辊固定安装在所述中间安装板上；所述负极片入料驱动辊组件包括负极片入料驱动电机、负极片入料驱动辊安装座、安装在负极片入料驱动辊安装座上的负极片入料驱动辊及连接在负极片入料驱动电机输出端与负极片入料驱动辊一端之间的负极片驱动辊联轴器；所述正极片入料驱动辊组件包括正极片入料驱动电机、正极片入料驱动辊安装座、安装在正极片入料驱动辊安装座上的正极片入料驱动辊及连接在正极片入料驱动电机输出端与正极片入料驱动辊一端之间的正极片入料驱动辊联轴器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述左预卷模块包括第一左安装板及设置在第一左安装板上的第一左滑轨、第一左驱动气缸，所述第一左滑轨上安装有可在第一左滑轨上滑动的第二左安装板，所述第二左安装板上安装有上述的左入料对辊，所述第一左驱动气缸的输出端连接到第二左安装板上并可驱动第二左安装板在第一左滑轨上滑动，所述第二左安装板上安装有第三左安装板，所述第三左安装板上安装有第二左滑轨及第二左驱动气缸，所述第二左滑轨上安装有第四左安装板，所述第二左驱动气缸的输出端连接到第四左安装板上并可驱动第四左安装板在第二左滑轨上滑动，所述第四左安装板上安装有所述的负极片入料夹紧辊。

作为上述技术方案的进一步改进，所述右预卷模块包括第一右安装板及设置在第一右安装板上的第一右滑轨、右驱动电机、连接在右驱动电机输出端的右丝杆螺母副，所述第一右滑轨上安装有可在第一右滑轨上滑动的第二右安装板，所述第二右安装板上安装有上述的右入料对辊，所述右丝杆螺母副的螺母连接到第二右安装板上并可驱动第二右安装板在第一右滑轨上滑动，所述第二右安装板上安装有第二右滑轨及右驱动气缸，所述第二右滑轨上安装有第三右安装板，所述右驱动气缸的输出端连接到第三右安装板上并可驱动第三右安装板在第二右滑轨上滑动，所述第三右安装板上安装上述的正极片入料驱动辊组件。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种锂电池电芯主动预卷方法及装置，所述锂电池电芯主动预卷方法及装置可在电芯预卷过程通过负极片入料驱动辊组件及正极片入料驱动辊组件实现主动预卷，进而实现隔膜与极片的同步预卷，消除隔膜过大的张力，避免因隔膜张力过大而产生电芯变形的情况，电芯的预卷质量好，电芯的生产质量更佳，有效提升电芯的优良率，提升产品的市场竞争力。

总之，该种锂电池电芯主动预卷方法及装置解决了现有电芯在预卷过程中容易产生变形、电芯优良率低下、电芯性能不佳等技术缺陷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的装配示意图；

图2是本发明另一角度的装配示意图；

图3是本发明第三角度的装配示意图；

图4是图3中a-a方向的剖视图；

图5是本发明中负极片入料驱动辊的结构示意图；

图6是本发明中正极片入料驱动辊的结构示意图；

图7是本发明中极片预卷的原理示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合，参照图1-7。

一种锂电池电芯主动预卷方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：数据采集，本步骤中采集的数据为极片预卷时负极入料驱动辊213及正极入料驱动辊313的转动角速度或极片预卷时下隔膜41及上隔膜42所受到的张力大小；

步骤二：建立数据关联，将步骤一中采集的数据与预卷过程进行数据关联；

步骤三：主动预卷，在本步骤中，所述负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动辊313根据步骤二中建立的数据关联主动驱动负极入料驱动辊213及正极入料驱动辊313转动并主动驱动负极片51及正极片52进行预卷；当步骤一采集的数据为转动角速度时，所述负极入料驱动辊213及正极入料驱动辊313根据采集的转动角度进行转动；当步骤一采集的数据为下隔膜41及上隔膜42的张力大小时，所述负极入料驱动辊213及正极入料驱动辊313提供可抵消下隔膜41及上隔膜42张力的扭矩。

优选地，当步骤一所采集的数据为负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动辊313的转动角速度时，那么步骤二建立的数据关联为负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动辊313的转动角速度与时间的关联；当步骤一采集的数据为上隔膜41及下隔膜42的张力大小时，那么步骤二建立的数据关联为上隔膜41及下隔膜42的张力大小与时间的关联。

优选地，当步骤一采集的数据为当步骤一所采集的数据为负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动辊313的转动角速度时，所述步骤三的主动预卷过程为：负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动辊313的主动转动的角速度与步骤一中采集的转动角速度的数据同步。

优选地，当步骤一所采集的数据为上隔膜41及下隔膜42的张力大小时，所述步骤三的主动预卷过程为：负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动辊313的主动转动的扭矩与步骤一中采集的张力形成的阻力扭矩的的数据同步。

优选地，所述负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动辊313分别通过负极片入料驱动电机211及正极片入料驱动电机311提供驱动力。

优选地，当步骤一所采集的数据为上隔膜41及下隔膜42的张力大小时，所述下隔膜41张力包括下隔膜41带路自身设定张力、下隔膜辊总阻力、负极片51带路设定张力、负极片51卷绕段过辊总阻力及负极片入料夹紧辊11与负极片入料驱动辊213之间的摩擦阻力，所述上隔膜42张力包括上隔膜42带路自身设定张力、上隔膜辊总阻力、正极片52带路设定张力、正极片52卷绕段过辊总阻力及正极片入料夹紧辊22正负极片入料驱动辊313之间的摩擦阻力。

在实施上述锂电池电芯主动预卷方法时，主要有两种实施方式：

实施例1：在本实施例中，步骤一采集的数据为负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动辊313的转动角速度，然后建立角速度与时间的关联关系，进一步在步骤三中通过通过负极片入料驱动电机211及正极片入料驱动电机311分别给负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动313提供驱动力，所述负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动313主动按照关联的角速度转动，实现负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动313转动角速度与采集数据的一致，从而避免了下隔膜41及上隔膜42出现变形的情况，有助于提升预卷质量及电芯的生产质量。

实施例2：在本实施例中，步骤一采集的数据为上隔膜41及下隔膜42的张力大小，然后建立张力大小与时间的关联关系，进一步在步骤三中通过通过负极片入料驱动电机211及正极片入料驱动电机311分别给负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动313提供驱动力，所述负极片入料驱动辊213及正极片入料驱动313根据关联的张力大小主动提供一个能够抵消张力大小的主动扭矩，从而避免了下隔膜41及上隔膜42出现变形的情况，有助于提升预卷质量及电芯的生产质量。

基于上述的锂电池电芯主动预卷方法，本发明还提供了一种锂电池电芯主动预卷装置，包括中间预卷模块2及左预卷模块1、右预卷模块3，所述中间预卷模块2上安装有负极片入料驱动辊组件21及正极片入料夹紧辊22，所述左预卷模块1包括负极片入料夹紧辊11及左入料对辊12，所述右预卷模块3包括正极片入料驱动辊组件31及右入料对辊32，所述负极片入料夹紧辊11可配合负极片入料驱动辊组件21驱动下隔膜41及负极片51预卷，所述正极片入料驱动辊组件31可配合正极片入料夹紧辊22驱动上隔膜42及正极片52预卷。

优选地，所述中间预卷模块2包括中间安装板23，所述负极片入料驱动辊组件21及正极片入料夹紧辊22固定安装在所述中间安装板23上；所述负极片入料驱动辊组件21包括负极片入料驱动电机211、负极片入料驱动辊安装座212、安装在负极片入料驱动辊安装座212上的负极片入料驱动辊213及连接在负极片入料驱动电机211输出端与负极片入料驱动辊213一端之间的负极片驱动辊联轴器214；所述正极片入料驱动辊组件31包括正极片入料驱动电机311、正极片入料驱动辊安装座312、安装在正极片入料驱动辊安装座312上的正极片入料驱动辊313及连接在正极片入料驱动电机311输出端与正极片入料驱动辊313一端之间的正极片入料驱动辊联轴器314。

优选地，所述左预卷模块1包括第一左安装板13及设置在第一左安装板13上的第一左滑轨14、第一左驱动气缸15，所述第一左滑轨14上安装有可在第一左滑轨14上滑动的第二左安装板16，所述第二左安装板16上安装有上述的左入料对辊12，所述第一左驱动气缸15的输出端连接到第二左安装板16上并可驱动第二左安装板16在第一左滑轨14上滑动，所述第二左安装板16上安装有第三左安装板17，所述第三左安装板17上安装有第二左滑轨18及第二左驱动气缸19，所述第二左滑轨18上安装有第四左安装板10，所述第二左驱动气缸19的输出端连接到第四左安装板10上并可驱动第四左安装板10在第二左滑轨18上滑动，所述第四左安装板10上安装有所述的负极片入料夹紧辊12。

优选地，所述右预卷模块3包括第一右安装板33及设置在第一右安装板33上的第一右滑轨34、右驱动电机35、连接在右驱动电机35输出端的右丝杆螺母副36，所述第一右滑轨34上安装有可在第一右滑轨34上滑动的第二右安装板37，所述第二右安装板37上安装有上述的右入料对辊32，所述右丝杆螺母副36的螺母连接到第二右安装板37上并可驱动第二右安装板37在第一右滑轨34上滑动，所述第二右安装板37上安装有第二右滑轨38及右驱动气缸39，所述第二右滑轨38上安装有第三右安装板30，所述右驱动气缸39的输出端连接到第三右安装板30上并可驱动第三右安装板30在第二右滑轨38上滑动，所述第三右安装板30上安装上述的正极片入料驱动辊组件31。

在具体实施时，所述第一左驱动气缸15可驱动左入料对辊12向右移动，所述右驱动电机35可通过右丝杆螺母副36驱动右入料对辊32向左移动，所述左入料对辊12可配合右入料对辊32工作；所述第二左驱动气缸19可驱动负极片入料夹紧辊11抵靠到负极片入料驱动辊213上并配合夹紧负极片51，所述右驱动气缸39可驱动正极片入料驱动辊313抵靠到正极片入料夹紧辊22上并配合夹紧正极片52。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。