一种减少极片报废的卷绕机构的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池生产技术领域，尤其涉及一种减少极片报废的卷绕机构。

背景技术：

锂电池作为新能源行业凸起的新兴能源，具有比能量高、循环寿命长、自放电率低、无记忆性以及无污染的优点，被广泛应用于消费、动力等各个领域。

现有技术中，方形锂电池电芯通常采用卷绕式加以制造，由于极片的公差以及制程波动等因素，常常会出现极耳错位的情况。为了克服极片错位的问题，传统方法是在卷绕的卷针上面贴附铁氟龙，通过改变卷针周长去改变极耳的位置；另外一种方法则是通过阳极、阴极和隔膜不同厚度的极片通过厚薄配对使用；但上述两种方法不仅耗时耗力，且在当前工序极片厚度未作标识的情况下、或在极片厚度超过规格上限时，仍然会导致严重的电芯极耳错位。

此外，三元体系电芯的隔膜通常会涂覆一层pvdf(聚偏氟乙烯)，pvdf是一种介电性较强的物质，在外加电场的作用下pvdf会吸附在设备金属物品表面；且由于卷针通常为金属卷针，卷绕时在卷针和隔膜之间的磁场引力的下，隔膜会粘附在卷针表面，导致在拔针过程中将卷芯内层隔膜抽出，造成拔针不良。另外，在多次重复卷绕拔针动作之后，卷针表面携带的静电也会加重拔针不良的情况。

基于上述情况，极耳错位和拔针不良造成的卷芯报废基本占据了卷绕工序报废卷芯量的三分之二，若能够消耗这种报废或者改善这两种不良的情况，将会节省大量成本，增加产线优率及极片利用率。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种减少极片报废的卷绕机构，解决现有的极片卷绕技术中极片错位以及拔针不良的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

一种减少极片报废的卷绕机构，所述卷绕机构通过主控系统控制，包括：用于放卷阳极极片的阳极放卷机构，用于放卷阴极极片的阴极放卷机构，用于放卷隔离膜的隔离膜放卷机构，用于将阳极极片和阴极极片以隔离膜隔开并进行卷绕制备卷芯的卷针，以及用于下料所述卷芯的下料机构；

所述卷针包括内针，所述内针包括相对设置的第一侧和第二侧；所述内针的第一侧设有第一驱动端，所述第一驱动端驱动连接有第一外针；所述内针的第二侧设有第二驱动端，所述第二驱动端驱动连接有第二外针；

所述阳极放卷机构、阴极放卷机构和隔离膜放卷机构的放卷端均设有测厚装置；所述测厚装置和所述卷针均与所述主控系统连接。

可选的，所述卷针的两侧分别设有用于检测卷绕形态的ccd相机。

可选的，所述隔离膜放卷机构与所述卷针之间形成隔离膜放卷路径，所述隔离膜放卷路径的一侧设有去静电装置，所述去静电装置位于所述隔离膜放卷路径靠近所述卷针的一端。

可选的，所述卷针的一侧设有除尘装置。

可选的，所述第一外针和第二外针呈对称设置，所述第一驱动端和第二驱动端呈对称设置。

可选的，所述第一外针和第二外针的外表面覆盖有防静电层，所述防静电层为陶瓷层。

可选的，所述第一外针和第二外针的外周面以及所述第一外针和第二外针之间的连线组合形成卷绕路径，所述卷绕路径呈椭圆形。

可选的，所述去静电装置为离子风棒、离子风枪、离子风机、离子风嘴和离子风蛇中的一种或多种。

可选的，所述第一驱动端和第二驱动端均为独立的气缸。

可选的，所述内针上设有双向气缸，所述双向气缸的活塞杆分别为所述第一驱动端和第二驱动端。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种减少极片报废的卷绕机构，将卷针的外针拆分开来以实现卷针外周长的灵活调整，并将测厚装置对阳极极片、阴极极片和隔离膜厚度的实时检测结果作为依据以调整卷针的外周长，从而克服了卷绕过程中极耳常常错位的技术难点。此外，可调节外周长的卷针还能够在拔针过程中避免内层隔离膜被抽出，从而降低了拔针不良的几率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型提供的一种减少极片报废的卷绕机构的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种减少极片报废的卷绕机构中卷针的结构示意图。

上述图中：10、卷针；11、内针；121、第一驱动端；122、第二驱动端；131、第一外针；132、第二外针；21、阴极放卷机构；211、阴极极片；22、阳极放卷机构；221、阳极极片；23、隔离膜放卷机构；231、隔离膜；24、ccd相机；25、去静电装置；26、测厚装置；27、除尘装置；31、托盘；32、下料拉带。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。

现有的卷绕设备通常采用椭圆形的卷针进行电池极片的卷绕，在卷绕过程中通过测量极片厚度或者观察极耳错位情况，并根据所检测到的错位情况在卷针两侧圆弧处对贴附铁氟龙的数量进行调整，以改变卷针的周长，从而达到正常卷绕的目的。

上述的卷绕方式费时费力，且由于卷绕效果与极片来料的情况有较大关系，若不能根据极片和隔膜来料情况同步进行卷针的调整，仅通过上述方式仍然难以卷绕出极耳一致性较好的卷芯。另外，在重复进行拔针动作之后卷针表面会携带静电，再加上隔膜表面的pvdf与卷针之间磁场的作用，在拔针时容易导致内圈的隔膜被带出，造成拔针不良的后果。

极耳错位和拔针不良造成的卷芯报废基本占据了卷绕工序报废卷芯量的三分之二，若能够消耗这种报废或者改善这两种不良的情况，将会节省大量成本，增加产线优率及极片利用率。本实用新型旨在于提供一种减少极片报废的卷绕机构，以克服现有技术中极耳错位和拔针不良的技术缺陷。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

请结合参考图1和图2，本实用新型实施例提供一种减少极片报废的卷绕机构，所述卷绕机构通过主控系统控制。

本实施例采用mes系统(manufacturingexecutionsystem，制造企业生产过程执行系统)作为主控系统。

具体地，该卷绕机构包括与主控系统连接的纠偏仪、放卷机构、用于将阳极极片221和阴极极片211以隔离膜231隔开并进行卷绕制备卷芯的卷针10，以及用于下料的下料机构。其中，放卷机构与卷针10之间设有传送机构，该传送机构能够将阳极极片221/阴极极片211/隔离膜231自动送到卷针10处，不需要进行人工牵引。此外，下料机构包夹持装置、托盘31和下料拉带32；卷绕完成后，夹持装置从卷针10上抽出卷芯并放置于托盘31中，通过下料拉带32将托盘31传送至下一加工工位，以完成卷芯的下料。

其中，放卷机构包括：

用于放卷阳极极片221的阳极放卷机构22，该阳极放卷机构22与卷针10之间形成阳极放卷路径；用于放卷阴极极片211的阴极放卷机构21，该阴极放卷机构21与卷针10之间形成阴极放卷路径；用于放卷隔离膜231的隔离膜231放卷机构23，该隔离膜231放卷机构23与卷针10之间形成隔离膜231放卷路径；具体地，阴极放卷机构21远离阳极放卷机构22的一侧设有一隔离膜231放卷机构23，阴极放卷机构21与阳极放卷机构22之间也设有一隔离膜231放卷机构23。

卷绕过程中，卷针10首先对两层隔离膜231进行卷绕，再依次再带入阳极极片221，阴极极片211进行卷绕，从而形成由内至外依次为隔离膜231、阳极极片221、隔离膜231和阴极极片211的卷芯。

在本实施例中，卷针10包括内针11，该内针11包括相对设置的第一侧和第二侧；内针11的第一侧设有第一驱动端121，第一驱动端121驱动连接有第一外针131；内针11的第二侧设有第二驱动端122，第二驱动端122驱动连接有第二外针132。第一外针131和第二外针132呈对称设置，第一驱动端121和第二驱动端122呈对称设置。

在本实施例的其中一个实施方式中，第一驱动端121和第二驱动端122均为独立的气缸。

在本实施例的另外一个实施方式中，内针11上设有双向气缸，双向气缸的活塞杆分别为第一驱动端121和第二驱动端122。

基于上述结构，在调节卷针10的外周长时，通过第一驱动端121和第二驱动端122同时做外伸/缩进的动作，带动第一外针131和第二外针132进行背向/相向运动，从而使得卷针10的外周长增加或减小。

进一步地，阳极放卷机构22、阴极放卷机构21和隔离膜231放卷机构23的放卷端均设有测厚装置26，该测厚装置26与主控系统连接。通过该测厚装置26实时检测阳极极片221、阴极极片211以及两层隔离膜231的厚度，并将所检测到的厚度数值反馈给主控系统；主控系统将捕捉到的厚度数值反馈到第一驱动端121和第二驱动端122上，并通过调整卷针10的外周长以动态控制极片极耳的位置，以避免出现极耳错位的情况。

例如，在调整过程中若发现极片整体厚度超过预设的上限阈值，则第一驱动端121和第二驱动端122带动第一外针131和第二外针132做相向运动，使卷针10的外周长减小；若极片整体厚度小于预设的下限阈值则相反，在此不再赘述。

此外，当卷绕完成进行拔针时，第一驱动端121和第二驱动端122带动第一外针131和第二外针132做相向运动，直至卷针10外周长小于当前卷绕完成的卷芯的内周长，使卷针10与卷芯之间形成空隙，再将卷芯抽出即可。该动作能够避免在拔针过程中将卷芯内层的隔离膜231带出，进而避免了拔针不良的情况出现。

本实施例中，卷针10的两侧分别设有用于检测卷绕形态的ccd相机24，该ccd相机24用于在卷绕过程中检测阳极极片221与阴极极片211之间的宽度差是否符合要求；当阳极极片221与阴极极片211之间的宽度差超出预设的宽度差阈值时则判定为ng。具体地，该宽度差阈值范围为2～4mm。

进一步地，隔离膜231放卷路径的一侧设有去静电装置25，去静电装置25位于隔离膜231放卷路径靠近卷针10的一端。此外，在本实施例中，第一外针131和第二外针132的外表面覆盖有防静电层，该防静电层采用陶瓷制成。

通过设置去静电装置25以及防静电层以减少隔离膜231上以及隔离膜231与卷针10之间所产生的静电，进而降低出现拔针不良的几率。

可选的，去静电装置25为离子风棒、离子风枪、离子风机、离子风嘴和离子风蛇中的一种或多种，只要能够去除静电即可，在此不做过多限定。

此外，为了进一步提高所卷绕成的卷芯的良品率，卷针10的一侧还设有除尘装置27，该除尘装置27能够及时去除卷芯上吸附的灰尘。

基于上述实施例，本实用新型所提供的卷绕机构的工作原理如下：

假设所需卷绕的卷芯中，阴极极片211厚度为116μ±2m，阳极极片221厚度为135±3μm，隔膜厚度21±4μm；由于制程的波动，阴极极片211、阳极极片221、隔膜来料会有所波动，由于设备的容错能力是有限的，异常物料在卷绕过程容易出现极耳错位，严重时有可能导致整个卷芯的报废。可以理解的是，该报废的卷芯本身极片除了厚度稍微偏离规格外，是没有其他异常的，因此我们可以通过本实施例提供的卷绕机构进行重新卷绕。

首先，拆解报废的卷芯，将正极极片、负极极片分别卷至对应的放卷机构上，经纠偏仪纠偏之后，再通过传动机构将正极极片、负极极片向卷针10处传动，并通过新更换的隔离膜231将正极极片和负极极片以进行卷绕。

而后，通过测厚装置26检测厚度，将所检测到的厚度数据反馈给主控系统；在主控系统中经过处理得到对应的卷针10外周长的数据，并以该卷针10外周长的数据为依据，通过第一驱动端121和第二驱动端122对卷针10的外周长进行调整。调整的原理如下：第一驱动端121和第二驱动端122接收到来自主控系统的数据信号，并根据该数据信号调整外伸/缩进的行程长度，进而达到调整卷针10外周长的目的。

当卷绕完成序号下料时，通过第一驱动端121和第二驱动端122的缩进以使得卷针10外周长小于卷芯内周长，再通过夹持机构将电芯拔出即可。

此外，若出现整卷厚度超规格的极片，同样能够通过以同样的方法去卷绕，以完成异常物料的消耗。

本实用新型提供的一种减少极片报废的卷绕机构，既能够用于极片的正常卷绕，也能够用于针对卷绕失败后所拆分出来的阳极极片221和阴极极片211进行卷绕。通过将卷针10的外针拆分开来，并采用两个驱动端驱动分别驱动两个外针做相向或背向运动，以实现卷针10外周长的调整；同时还通过测厚装置26对阳极极片221、阴极极片211和隔离膜231的厚度进行检测，根据所检测到的厚度作为依据进行卷针10外周长的调整，进而达到调整极耳位置的目的。此外，该卷针10的设置还能够在拔针过程中与卷芯之间形成缝隙，以降低拔针不良的几率。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。