一种电芯卷绕机及电芯卷绕方法与流程

本发明涉及电芯卷绕技术领域，尤其涉及一种电芯卷绕机及电芯卷绕方法。

背景技术：

随着卷绕技术在方形锂离子动力电池生产制造上的广泛应用，卷绕效率取得了长足发展，卷绕速度从300mm/s提升至2500mm/s，大大降低了生产制造成本。但是，随着卷绕速度的提升，新的问题逐渐凸显。按照现有的卷绕工艺，单个电池一般由正负极不同的第一裸电芯和第二裸电芯进行配对后装配而成。因此，产线在规划设计时，一般会按照能够生产第一裸电芯和第二裸电芯的两种卷绕机进行设计。

为保障产线高效运行，需要两种卷绕机高度同步。当卷绕速度较低时，产线配置卷绕机数量较多，单台故障对两种电芯的不配对情况的影响不明显。但卷绕速度提高后，产线配置卷绕机数量减少，单机在整线中所占比例增大，一旦其中生产其中一种裸电芯的卷绕机出现故障或更换物料时，生产另一种裸电芯的卷绕机在短时内会生产很多单面电芯，很容易出现第一裸电芯和第二裸电芯不配对情况。

为了保证产线的顺畅运行，往往在配对处配置大量的电芯缓存位置，采用这种方式，大大增加了生产成本，浪费生产车间空间，且当不配对电芯数量超出缓存数量时，仍需要人工进行干预，同时，很容易导致配对的卷绕机放缓生产速度或停机等待，浪费生产资源，增加制造成本。

技术实现要素：

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种电芯卷绕机，解决了现有技术存在的由于第一电芯和第二电芯数量不匹配而导致的卷绕机生产速度降低的问题。

本发明的另一个目的是提供一种电芯卷绕方法，只需一台卷绕机即可实现对第一裸电芯和第二裸电芯的生产，降低了卷绕机放缓生产速度或停机等待的几率。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电芯卷绕机，包括：卷针组件，所述卷针组件上设有卷针；第一隔膜放卷，所述第一隔膜放卷设于所述卷针组件的一侧且被配置为放置第一隔离膜；阴极放卷，所述阴极放卷与所述第一隔膜放卷设于所述卷针组件的同一侧且被配置为放置阴极极片；阴极张紧组件，所述阴极张紧组件位于所述阴极放卷与所述卷针组件之间且被配置为能够张紧所述阴极极片；第二隔膜放卷，所述第二隔膜放卷设于所述卷针组件的另一侧且被配置为放置第二隔离膜；阳极放卷，所述阳极放卷与所述第二隔膜放卷设于所述卷针组件的同一侧且被配置为放置阳极极片；阳极张紧组件，所述阳极张紧组件位于所述阳极放卷与所述卷针组件之间且被配置为能够张紧所述阳极极片；第三隔膜放卷，所述第三隔膜放卷设于所述阴极张紧组件和所述阳极张紧组件之间且被配置为放置第三隔离膜。

作为一种电芯卷绕机的优选方案，所述电芯卷绕机还包括第一隔膜压紧件和第二隔膜压紧件，所述第一隔膜压紧件能够压紧所述第一隔离膜以使所述第一隔膜放卷停止对所述卷针组件供给所述第一隔离膜，所述第二隔膜压紧件能够压紧所述第二隔离膜以使所述第二隔膜放卷停止对所述卷针组件供给所述第二隔离膜。

作为一种电芯卷绕机的优选方案，所述电芯卷绕机还包括第一隔膜张紧组件、第二隔膜张紧组件及第三隔膜张紧组件，所述第一隔膜张紧组件位于所第一隔膜放卷与所述第一隔膜压紧件之间，所述第二隔膜张紧组件位于所第二隔膜放卷与所述第二隔膜压紧件之间，所述第三隔膜张紧组件位于所第三隔膜放卷与所述卷针之间。

作为一种电芯卷绕机的优选方案，所述电芯卷绕机还包括阴极缓存组件和阴极主动辊，所述阴极缓存组件位于所述阴极放卷与所述卷针组件之间且被配置为缓存所述阴极极片，所述阴极主动辊位于所述阴极缓存组件与所述卷针组件之间。

作为一种电芯卷绕机的优选方案，所述电芯卷绕机还包括阳极缓存组件和阳极主动辊，所述阳极缓存组件位于所述阳极放卷与所述卷针组件之间且被配置为缓存所述阳极极片，所述阳极主动辊位于所述阳极缓存组件与所述卷针组件之间。

作为一种电芯卷绕机的优选方案，所述电芯卷绕机还包括下料件，所述下料件被配置为卸下所述卷针组件上的第一裸电芯或者第二裸电芯。

作为一种电芯卷绕机的优选方案，所述电芯卷绕机还包括纠偏组件，所述纠偏组件能够使叠设的所述阴极极片、所述阳极极片、所述第三隔离膜分别与所述第一隔离膜或者所述第二隔离膜的边缘对齐。

作为一种电芯卷绕机的优选方案，所述纠偏组件包括阴极纠偏组件和阳极纠偏组件，所述阴极纠偏组件的个数为至少两个，至少两个所述阴极纠偏组件分别设于所述阴极放卷与所述卷针组件之间，所述阳极纠偏组件的个数为至少两个，至少两个所述阳极纠偏组件分别设于所述阳极放卷与所述卷针组件之间。

作为一种电芯卷绕机的优选方案，所述纠偏组件还包括第一隔膜纠偏组件、第二隔膜纠偏组件及第三隔膜纠偏组件，所述第一隔膜纠偏组件位于所述第一隔膜放卷与所述卷针组件之间，所述第二隔膜纠偏组件位于所述第二隔膜放卷与所述卷针组件之间，所述第三隔膜纠偏组件位于所述第三隔膜放卷与所述卷针组件之间。

一种电芯卷绕方法，以上任一方案所述的电芯卷绕机，还包括以下步骤：

将所述阴极极片放置在所述阴极放卷上、所述阳极极片放置在所述阳极放卷上、所述第一隔离膜放置在所述第一隔膜放卷上、所述第二隔离膜放置在所述第二隔膜放卷上、所述第三隔离膜放置在所述第三隔膜放卷上，其中，所述第一隔离膜的放置方向与所述第二隔离膜的放置方向相反以使所述第一隔离膜和所述第二隔离膜上的绝缘层能够与所述阴极极片贴合；

确定所述电芯卷绕机生产第一裸电芯或第二裸电芯；

生产所述第一裸电芯时，转动所述阴极放卷、所述阳极放卷、所述第三隔膜放卷、所述第一隔膜放卷及所述卷针，以使所述阳极极片、所述第三隔离膜、所述阴极极片及所述第一隔离膜从内至外依次叠设，其中，所述卷针和所述第一隔膜放卷沿第一转动方向转动；

生产所述第二裸电芯时，转动所述阴极放卷、所述阳极放卷、所述第三隔膜放卷、所述第二隔膜放卷及所述卷针，以使所述阴极极片、所述第三隔离膜、所述阳极极片及所述第二隔离膜从内至外依次叠设，其中，所述卷针和所述第二隔膜放卷沿第二转动方向转动，所述第二转动方向与所述第一转动方向相反。

本发明的有益效果为：本发明公开的电芯卷绕机能够加工第一裸电芯和第二裸电芯，当第一裸电芯和第二裸电芯的数量不匹配，通过控制卷绕机的第一隔膜放卷和第二隔膜放卷的转动方向即可实现对第一裸电芯或者第二裸电芯的生产，降低了卷绕机放缓生产速度或停机等待的几率，提高了卷绕机的经济效益，增加了用户使用满意度。

本发明公开的电芯卷绕方法由于包括前文所述的电芯卷绕机，同样能够提高卷绕机的经济效益，增加用户使用满意度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例提供的电芯卷绕机在生产第一裸电芯的示意图；

图2是本发明具体实施例提供的电芯卷绕机在生产第二裸电芯的示意图。

图中：

1、卷针组件；11、第一卷针；12、第二卷针；13、卷针本体；

21、第一隔膜放卷；22、第二隔膜放卷；23、第三隔膜放卷；

31、阴极放卷；32、阳极放卷；

411、第一阴极张紧组件；412、第二阴极张紧组件；421、第一阳极张紧组件；422、第二阳极张紧组件；43、第一隔膜张紧组件；44、第二隔膜张紧组件；45、第三隔膜张紧组件；

51、第一隔膜压紧件；52、第二隔膜压紧件；

61、阴极缓存组件；62、阳极缓存组件；

71、阴极主动辊；72、阳极主动辊；

81、阴极纠偏组件；82、阳极纠偏组件；83、第一隔膜纠偏组件；84、第二隔膜纠偏组件；85、第三隔膜纠偏组件；

9、下料件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种电芯卷绕机，如图1和图2所示，其包括卷针组件1、第一隔膜放卷21、阴极放卷31、阴极张紧组件、第二隔膜放卷22、阳极放卷32、阳极张紧组件及第三隔膜放卷23，第一隔膜放卷21设于卷针的一侧且被配置为放置第一隔离膜，阴极放卷31与第一隔膜放卷21设于卷针的同一侧且被配置为放置阴极极片，阴极张紧组件位于阴极放卷31与卷针组件1之间且被配置为能够张紧阴极极片，第二隔膜放卷22设于卷针组件1的另一侧且被配置为放置第二隔离膜，第二隔膜放卷22和第一隔膜放卷21相对于卷针组件1对称设置，阳极放卷32与第二隔膜放卷22设于卷针组件1的同一侧且被配置为放置阳极极片，阳极放卷32和阴极放卷31相对于卷针组件1对称设置，阳极张紧组件位于阳极放卷32与卷针组件1之间且被配置为能够张紧阳极极片，阳极张紧组件和阴极张紧组件相对于卷针组件1对称设置，第三隔膜放卷23设于阴极张紧组件和阳极张紧组件之间且被配置为放置第三隔离膜。

本实施例的卷针的个数为两个，如图1和图2所示，两个卷针分别为第一卷针11和第二卷针12，卷针组件1还包括卷针本体13，卷针本体13本身可转动，第一卷针11和第二卷针12能够相对于卷针本体13转动，且第一卷针11和第二卷针12能够相对于卷针本体13伸出或者收缩，其中第一卷针11用于加工第一裸电芯时处于伸出状态,或者第二卷针12用于加工第二裸电芯时处于伸出状态。

加工第一裸电芯时，在第一卷针11上加工完成一个第一裸电芯之后，转动卷针本体13，使第二卷针12转动至原本第一卷针11所在的位置，并将收缩的第二卷针12伸出，同时第一卷针11转动至原本第二卷针12所在的位置。此时，电芯卷绕机可以继续在第二卷针12上加工第一裸电芯，同时，下料件9将第一卷针11上的第一裸电芯从第一卷针11的一端卸下。具体地，本实施例的卷针的伸出或者收缩均是通过气缸实现的，即气缸能够推动收缩的卷针使卷针向前伸出。同理，气缸还能够向后拉动伸出的卷针以使卷针向后收缩。

进一步地，在第一卷针11上加工第一裸电芯时，为了防止第一裸电芯从第一卷针11上脱落，第一卷针11的另一端上设有第一限位凸台(图中未示出)，第一限位凸台能够将第一裸电芯限制在第一卷针11上以防止第一裸电芯从第一卷针11的另一端脱落。相应的，在第二卷针12上设有第二限位凸台(图中未示出)，第二限位凸台与第一限位凸台对应设置。

具体地，当生产第一裸电芯时，将第一隔膜放卷21和第三隔膜放卷23沿与阴极放卷31的转动方向相同的方向转动，同时控制阳极放卷32的转动方向，使阳极放卷32的转动方向与阴极放卷31的转动方向相反，此时第二隔膜放卷22不工作。相应的，当生产第二裸电芯时，将第二隔膜放卷22沿与阳极放卷32的转动方向相同的方向转动，同时控制第三隔膜放卷23和阴极放卷31的转动方向，且阴极放卷31的转动方向与阳极放卷32的转动方向相反，此时第一隔膜放卷21不工作。由此可知，当该电芯卷绕机由生产第一裸电芯转换至生产第二裸电芯，只需使第一隔膜放卷21停止工作，并开启第二隔膜放卷22，使第二隔膜放卷22的转动方向与阳极放卷32的转动方向相同即可，这种切换方式非常方便，方便了操作者进行切换。

进一步地，当放置在第一隔膜放卷21上的第一隔膜卷料和放置在第二隔膜卷料上的第二隔膜卷料均为双面涂层隔离膜时。具体地，双面涂层隔离膜的一侧的表面上涂覆有pvdf(聚偏氟乙烯)涂层，另一侧涂覆有pvdf涂层和陶瓷粉涂层，且陶瓷粉涂层位于pvdf涂层上。其中pvdf涂层和陶瓷粉涂层均属于电池加工技术领域的常用涂层，此处不做具体介绍。由于加工第一裸电芯或者加工第二裸电芯时，要求涂覆有陶瓷粉涂层的一侧紧贴阴极极片，因此双面涂层隔离膜在第一隔膜放卷21和第二隔膜放卷22上的放置方向相反以保证陶瓷粉涂层与阴极极片接触。

本实施例提供的电芯卷绕机能够加工第一裸电芯和第二裸电芯，当第一裸电芯和第二裸电芯的数量不匹配，通过控制卷绕机的第一隔膜放卷21和第二隔膜放卷22的工作状态即可实现对第一裸电芯或者第二裸电芯的生产，降低了卷绕机放缓生产速度或停机等待的几率，提高了卷绕机的经济效益，增加了用户使用满意度。

如图1和图2所示，本实施例的电芯卷绕机还包括第一隔膜压紧件51和第二隔膜压紧件52，第一隔膜压紧件51能够压紧第一隔离膜以使第一隔膜放卷21停止对卷针供给第一隔离膜，第二隔膜压紧件52能够压紧第二隔离膜以使第二隔膜放卷22停止对卷针供给第二隔离膜。第一隔膜压紧件51与第二隔膜压紧件52的结构相同，下面以第一隔膜压紧件51为例进行详细说明：

第一隔膜压紧件51包括隔膜过辊和胶压辊，隔膜过辊和胶压辊平行设置，其中隔膜过辊是固定不动的，胶压辊能够靠近或者远离隔膜过辊，隔膜过辊和胶压辊紧贴时，第一隔离膜能够被夹在两者之间，即第一隔膜放卷21无法为电芯卷绕机供给第一隔离膜，当该电芯卷绕机需要第一隔离膜时，将胶压辊朝向远离隔膜过辊的方向移动，隔膜过辊和胶压辊之间存在间隙，第一隔离膜能够穿过该间隙而被送至卷针组件1上。具体地，隔膜过辊的移动可通过气缸进行实现。由此可知，第一隔膜压紧件51和第二隔膜压紧件52分别用于夹紧第一隔离膜和第二隔离膜。

如图2所示，本实施例的电芯卷绕机还包括阴极缓存组件61、阴极主动辊71、阳极缓存组件62及阳极主动辊72，阴极缓存组件61位于阴极放卷31与卷针组件1之间且被配置为缓存阴极极片，阴极主动辊71位于阴极缓存组件61与卷针组件1之间，阳极缓存组件62位于阳极放卷32与卷针之间且被配置为缓存阳极极片，阳极主动辊72位于阳极缓存组件62与卷针组件1之间。

具体地，本实施例的阴极张紧组件包括第一阴极张紧组件411和第二阴极张紧组件412，如图2所示，第一阴极张紧组件411位于阴极放卷31和阴极缓存组件61之间，第二阴极张紧组件412位于阴极主动辊71与卷针组件1之间。本实施例的阳极张紧组件包括第一阳极张紧组件421和第二阳极张紧组件422，第一阳极张紧组件421位于阳极放卷32和阳极缓存组件62之间，第二阳极张紧组件422位于阳极主动辊72与卷针组件1之间，且第一阴极张紧组件411与第一阳极张紧组件421的结构相同，第二阴极张紧组件412与第二阳极张紧组件422的结构相同。

下面以第一阴极张紧组件411和第二阴极张紧组件412为例进行说明，第一阴极张紧组件411包括低摩擦气缸(图中未示出)和第一摆杆件，低摩擦气缸能够驱动第一摆杆件移动使阴极极片处于张紧状态，理想状态下，要求第一阴极张紧组件411的张紧力为第一预设张紧力。在实际运行时，一般控制该第一阴极张紧组件411的张紧力在第一预设张紧力的基础上上浮或者下降5％，以保证阴极极片被张紧。具体地，这种第一阴极张紧组件411属于现有技术，此处不再赘述。第二阴极张紧组件412包括电机(图中未示出)和第二摆杆，电机能够驱动第二摆杆件移动使阴极极片处于张紧状态，理想状态下，要求第二阴极张紧组件412的张紧力为第二预设张紧力，实际运行时，一般控制该第二阴极张紧组件412的张紧力在第二预设张紧力的基础上上浮或者下降5％，以保证阴极极片被张紧，其中第一预设张紧力和第二预设张紧力相同，具体地，这种第二阴极张紧组件412属于现有技术，此处不再赘述。

如图2所示，本实施例的电芯卷绕机还包括第一隔膜张紧组件43、第二隔膜张紧组件44及第三隔膜张紧组件45，其中第一隔膜张紧组件43位于第一隔膜放卷21与第一隔膜压紧件51之间，第二隔膜张紧组件44位于第二隔膜放卷22与第二隔膜压紧件52之间，第三隔膜张紧组件45位于卷针组件1与第三隔膜压紧件之间。

为了防止加工而成的第一裸电芯或者第二裸电芯的侧表面出现参差不齐的情况，本实施例的电芯卷绕机还包括纠偏组件，纠偏组件能够使叠设的阴极极片、阳极极片、第三隔离膜分别与第一隔离膜或者第二隔离膜的边缘对齐。具体地，如图2所示，本实施例的纠偏组件包括阴极纠偏组件81、阳极纠偏组件82、第一隔膜纠偏组件83、第二隔膜纠偏组件84及第三隔膜纠偏组件85，第一隔膜纠偏组件83位于第一隔膜放卷21与卷针组件1之间，第二隔膜纠偏组件84位于第二隔膜放卷22与卷针组件1之间，第三隔膜纠偏组件85位于第三隔膜放卷23与卷针组件1之间。

具体地，本实施例的阴极纠偏组件81的个数为四个，图1和图2中并未完全示出四个阴极纠偏组件81，四个阴极纠偏组件81分别设于阴极放卷31与卷针组件1之间，其中一个阴极纠偏组件81位于第一阴极张紧组件411与阴极放卷31之间，且采用线性纠偏组件。一个阴极纠偏组件81位于阴极主动辊71与第二阴极张紧组件412之间，且采用蛇形纠偏组件。另外两个阴极纠偏组件81位于第二阴极张紧组件412与卷针组件1之间且靠近卷针组件1设置，这种设置能够防止阴极极片的偏斜，进一步保证阴极极片的精度，其中，靠近卷针组件1的阴极纠偏组件81采用线性纠偏组件，而另一个阴极纠偏组件81采用蛇形纠偏组件。为提高生产过程中阴极极片的适应性，阴极纠偏组件81的行程一般选用10mm-20mm。当然，在其他实施例中，阴极纠偏组件81的行程及各个阴极纠偏组件81的具体结构并不限于本实施例的这种情况，还可以为其他形式，具体根据实际需要选择。

进一步地，本实施例的阳极纠偏组件82的个数、分布方式及具体结构分别与阴极纠偏组件81相同，且阳极纠偏组件82和阴极纠偏组件81相对于卷针组件1对称设置。

本实施例的电芯卷绕机还包括下料件9，下料件9被配置为卸下卷针上的第一裸电芯或者第二裸电芯。下面以卸下第一卷针11上的第一裸电芯为例进行说明，下料件9上设有夹持件，第一卷针11上设有夹持槽，夹持件能够伸入夹持槽内以使第一卷针11上的第一裸电芯定位在下料件9上，此时，第一卷针11相对于下料件9向里运动，以使第一裸电芯与第一卷针11脱离。卸下来的第一裸电芯采用压板机进行预压已完成第一裸电芯的初步成形。

本实施例的电芯卷绕机还包括驱动阴极放卷31转动的阴极放卷31动力件、驱动阳极放卷32转动的阳极放卷动力件、驱动第一隔膜放卷21转动的第一隔膜放卷动力件、驱动第二隔膜放卷22转动的第二隔膜放卷动力件及驱动第三隔膜放卷23转动的第三隔膜放卷动力件，具体地，上述动力件均为电机。在本发明的其他实施例中，动力件并不限于本实施例的电机，还可以为减速机或者其他能够驱动零部件转动的动力件，具体根据实际需要设置。

本实施例还提供一种电芯卷绕方法，包括以上任一方案所述的电芯卷绕机，还包括以下步骤：

将阴极极片放置在阴极放卷31上、阳极极片放置在阳极放卷32上、第一隔离膜放置在第一隔膜放卷21上、第二隔离膜放置在第二隔膜放卷22上、第三隔离膜放置在第三隔膜放卷23上，其中，第一隔离膜的放置方向与第二隔离膜的放置方向相反以使第一隔离膜和第二隔离膜上的绝缘层能够与阴极极片贴合；

确定电芯卷绕机生产第一裸电芯或第二裸电芯；

如图1所示，生产第一裸电芯时，转动阴极放卷31、阳极放卷32、第三隔膜放卷23、第一隔膜放卷21及卷针，以使阳极极片、第三隔离膜、阴极极片及第一隔离膜从内至外依次叠设，其中，卷针、第一隔膜放卷21、阴极放卷31、第三隔膜放卷23均沿第一转动方向转动，阳极放卷32沿第二转动方向转动，第二转动方向与第一转动方向相反；

如图2所示，生产第二裸电芯时，转动阴极放卷31、阳极放卷32、第三隔膜放卷23、第二隔膜放卷22及卷针，以使阴极极片、第三隔离膜、阳极极片及第二隔离膜从内至外依次叠设，其中，阴极放卷31和第三隔膜放卷23均沿第一转动方向转动，卷针、第二隔膜放卷22及阳极放卷32沿第二转动方向转动。

本实施例提供的电芯卷绕方法由于包括前文的电芯卷绕机，同样能够提高卷绕机的经济效益，增加用户使用满意度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。