电池极片热复合装置及电池叠片设备的制作方法

[0001]
本实用新型涉及锂离子设备技术领域，特别涉及一种电池极片热复合装置。本实用新型还涉及一种电池叠片设备。


背景技术：

[0002]
在使用传统能源作为动力供给的汽车工业环境下，环境污染问题引起了人们对环境保护和资源利用的重视。积极发展新能源汽车，实现汽车工业的电气化，是实现我国对国外汽车工业“弯道超车”这一目标的战略性措施。
[0003]
锂离子设备技术是电动汽车发展的关键技术。方形叠片技术是目前最先进的锂离子电池制造技术之一，其中，叠片速度快慢直接决定整线产能与电芯制造成本。
[0004]
目前大都采用z型叠片技术，已经量产的全球最快的叠片速度为0.6s/片，使用该叠片方法速度较慢，造成设备台数需求量大，占地面积大，购置成本高，后期维护成本、能源消耗大，因而，可以同时堆叠多片的热复合叠片方式，成为了叠片技术发展的趋势。但受限于普通辊压式复合方式对齐度难以保证，无成熟检测方案，且存在极片端面压裂的问题，至今无法大批量使用。
[0005]
现有的极片和隔膜首先需要加热压合，形成的电池极片需要在加工线路上行进，这就需要使用大量的转辊，且多处的转辊均需驱动旋转以使各个环节正常运行；这不仅需要较多地配设驱动电机，且经常会产生各环节转动速度不一致、进而导致电池极片堆积或拉扯撕裂的问题。


技术实现要素：

[0006]
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池极片热复合装置，以优化电池极片热复合装置的驱动配置，提升由极片和隔膜形成的电池极片在加热压合及行进过程中行进速度的一致性。
[0007]
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0008]
一种电池极片热复合装置，用于将极片和隔膜叠合形成的电池极片压合为一体，包括：
[0009]
主驱动机构，所述主驱动机构具有分设于所述电池极片上下且构成对所述电池极片的夹持的两组驱动单元，两所述驱动单元异向转动以构成对所述电池极片行进的驱使；
[0010]
热合机构，所述热合机构沿所述电池极片的行进方向设置于所述主驱动机构的上游，且具有分设于所述电池极片上下、套设于可自由旋转的转动辊上、而可往复转动的两组加热带；两所述加热带配置有可提升自身温度的加热部件，并具有与所述电池极片紧密贴合而随所述电池极片行进的转动，以构成对所述电池极片的加热压合。
[0011]
进一步的，所述驱动单元包括间隔设置的从动辊和主动辊、以及套设于所述从动辊和所述主动辊上的驱动带，所述驱动带随所述主动辊的旋转而往复转动，而构成所述驱动单元对所述电池极片行进的驱使。
[0012]
进一步的，所述转动辊为间隔设置的入端转辊和出端转辊，位于所述行进方向上游的所述入端转辊的径向尺寸小于所述出端转辊的径向尺寸。
[0013]
进一步的，还包括两组分设于所述电池极片上下的pet膜机构，所述pet膜机构包括收放膜转辊、以及装设于所述收放膜转辊上的pet薄膜；所述pet薄膜由所述收放膜转辊上引出，于所述热合机构的上游汇入，并贴合于所述电池极片的上或下表面，再从所述主驱动机构的下游分出，而引回至所述收放膜转辊。
[0014]
进一步的，所述收放膜转辊包括卷装有所述pet薄膜并可自由旋转的放膜辊，以及可驱动旋转、以卷起所述pet薄膜而将所述pet薄膜引回的收膜辊。
[0015]
进一步的，于汇入之前和/或分出之后的所述pet薄膜上配设有张紧单元，所述张紧单元构成对行经的所述pet薄膜的预设力度下的张紧。
[0016]
进一步的，还包括设置于所述热合机构上游的裁切机构，由极片放卷机构引出的所述极片、以及由隔膜放卷机构引出的所述隔膜分散开来地汇入所述裁切机构；于所述裁切机构内设置有引导辊组、以及可等长度地裁断所述极片的裁切刀，所述引导辊组因所述隔膜的带动而转动，并构成对所述裁切刀上游的所述极片的引导；行经所述裁切机构的所述极片和所述隔膜叠合而形成所述电池极片。
[0017]
进一步的，于所述热合机构的上游设有与所述热合机构间隔开来、且构成对所述电池极片的引导的导向辊；所述电池极片热复合装置还包括设于所述导向辊和所述热合机构之间、对裁切成段的所述极片构成检测的ccd检测单元。
[0018]
进一步的，于所述行进方向上，所述主驱动机构的构成对所述电池极片夹持的部分的长度在裁切成段的所述极片的长度的三倍以上；所述导向辊和所述热合机构之间的距离小于裁切成段的所述极片于所述行进方向上的长度。
[0019]
相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
[0020]
(1)本实用新型所述的电池极片热复合装置，采用转动并夹持电池极片的驱动单元以驱使电池极片行进，从而通过热合机构，在通过热合机构的过程中带动热合机构中加热带的随动转动，从而使热合机构完成对电池极片的加热压合，驱动的配置简洁有效，同步性好，利于提升由极片和隔膜形成的电池极片在加热压合及行进过程中行进速度的一致性。
[0021]
(2)驱动单元采用驱动带套设在从动辊和主动辊上的形式，可有效增加对电池极片的夹持面积，从而提升驱动电池极片行进的效果。
[0022]
(3)转动辊采用尺寸较小的入端转辊和尺寸较大的出端转辊组配使用，不仅利用增大出端转辊一侧的压合力度，在靠近出端转辊的加热带环绕空间内，也便于布置加热功率较大的加热部件，使电池极片在热合过程中加热升温的强度和压合力度配合着逐渐增加，从而利于提升热复合的效果。
[0023]
(4)pet膜机构的设置，可在电池极片经过热合机构和主驱动机构时，在电池极片的上下表面贴合一层透明、防护和拉伸性能良好的pet薄膜，从而可提升电池极片在行进过程中对主驱动机构上游机构的驱动能力，且可对极片的自身以及极片在隔膜上叠合位置的保持形成良好的防护。
[0024]
(5)使用放膜辊放出pet薄膜，使用和电池极片的行进速度相匹配的收膜辊转动以收起分出的pet薄膜，可使pet膜机构的整体布置灵活简洁，便于技术实施。
[0025]
(6)在pet薄膜上加设张紧单元，可改善当pet薄膜的引出或引回速度和电池极片的行进速度不一致时，对pet薄膜的拉拽力骤然变化所产生的不良影响。
[0026]
(7)裁切机构通过引导辊组的设置可实现对极片被裁断前后的良好引导，从而可在热合之前预先完成对极片的裁切，使装置产出单片的供叠片工艺使用的叠合片单体。
[0027]
(8)在热合机构上游设置导向辊，也可将裁切机构中的导出辊和导向辊合为一个，从而完成对极片和隔膜汇集叠合及引导，形成电池极片以进入热合机构；在导向辊和热合机构之间加设ccd检测单元，可在热合之前完成对极片自身及其在隔膜上叠放位置的检测，从而保障热合后的产品质量。
[0028]
(9)导向辊和热合机构之间的距离设置为小于裁切后的极片的长度，可在极片被热合在隔膜上之前，保持极片和隔膜之间的夹持固定，以防止裁断后的极片在隔膜上的位置变动；而将主驱动机构的夹持长度设为裁断后极片的长度的三倍以上，可使电池极片具有足够的进一步压合过程以及驱动受力面积。
[0029]
本实用新型的另一个目的在于提出一种电池叠片设备，用于将极片和隔膜压合成电池极片并叠片，所述电池叠片设备中使用有本实用新型所述的电池极片热复合装置。
[0030]
相对于现有技术，本实用新型提出的电池叠片设备具有本实用新型所述电池极片热复合装置所具备的技术优势。
附图说明
[0031]
构成本实用新型的一部分的附图，是用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明是用于解释本实用新型，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0032]
图1为本实用新型实施例所述的电池极片热复合装置的系统构成示意图；
[0033]
图2为本实用新型实施例所述的电池叠片设备的总体构成示意图；
[0034]
图3为图1中标记3所示的裁切机构的配置结构示意图；
[0035]
图4为图1中a所示部分的局部放大图；
[0036]
图5为图4中c所示部分的局部放大图；
[0037]
图6为图1中b所示部分的局部放大图；
[0038]
附图标记说明：
[0039]
1-极片放卷机构，101-第一极片，102-第二极片，120-电池极片，121-裁切口，2-隔膜放卷机构，201-隔膜，3-裁切机构，301-引入辊组，302-引入配合辊，303-裁刀座，304-裁刀板，305-裁切刀，306-导出辊，307-调整气缸；
[0040]
40-放膜辊，400-pet薄膜，401-导向辊，411-转向辊，412-张紧辊，42-收膜辊，5-ccd检测单元，6-热合机构，600-加热带，601-入端转辊，602-出端转辊，7-主驱动机构，700-驱动带，701-从动辊，702-主动辊；
[0041]
8-张力辊，801-缓存机构，802-副驱动辊组，803-转塔机构，804-机械手，805-叠片机构。
具体实施方式
[0042]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可
以相互组合。
[0043]
此外，在本实用新型的描述中，涉及到的左、右、上、下等方位名词，是为了描述方便而基于图示状态下的用语，不应理解为构成对本实用新型结构的限定；提到的第一、第二、第三等也均是为了便于描述，而不能理解为指示或暗示相对的重要性。
[0044]
本实施例涉及一种电池极片热复合装置，可优化电池极片热复合装置的驱动配置，提升由极片和隔膜形成的电池极片在加热压合及行进过程中行进速度的一致性。该电池极片热复合装置用于将电池极片压合为一体，电池极片是由极片和隔膜共同叠合而成。该装置包括主驱动机构和热合机构；所述主驱动机构具有分设于所述电池极片上下且构成对所述电池极片的夹持、异向转动以驱使所述电池极片行进的两组驱动单元；沿所述电池极片的行进方向，热合机构设置于所述主驱动机构的上游，且具有分设于所述电池极片上下、套设于可自由旋转的转动辊上而可往复转动的两组加热带；两所述加热带配置有可提升自身温度的加热部件，并与所述电池极片紧密贴合而随所述电池极片的行进而转动，以构成对所述电池极片的加热压合。
[0045]
基于上述的总体设计原则，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。本实施例的电池极片热复合装置的一种示例性系统构成如图1所示，本实用新型的电池叠片设备的一种示例性系统构成如图2所示；该电池极片热复合装置设置于电池叠片设备的上游段，其主要包括热合机构6和主驱动机构7，并可在热合机构6的上游配设裁切机构3。
[0046]
如图1和图2所示，在电池叠片设备的起始处可上下对称的布置两组极片放卷机构1，分别成卷的套装有第一极片101和第二极片102，作为正极片和负极片使用。在两个极片放卷机构1的中间设置隔膜放卷机构2，隔膜放卷机构2上成卷的套装有隔膜201。当然，除了使得极片为两层而包括有正极片和负极片的情况，仅一层极片和隔膜201相叠合的情形也适用于本实施例所述的热复合装置。
[0047]
如图3并图4所示，位于热合机构6上游的裁切机构3，将从两个极片放卷机构1分别引出的两层极片、以及由隔膜放卷机构2引出的隔膜201分散开来地汇入；在裁切机构3内设置有引导辊组、以及可等长度地裁断极片的裁切刀305，引导辊组因隔膜201的带动而转动，并构成对裁切刀305上游的极片的引导；行经裁切机构3的两层极片和隔膜201叠合而形成电池极片120。裁切机构3通过引导辊组的设置可实现对极片被裁断前后的良好引导，从而可在热合之前预先完成对极片的裁切，使装置产出单片的供叠片工艺使用的叠合片单体。
[0048]
为了使热合而成的电池极片120可以在后续的叠片工序折叠，使相邻的两层极片之间都有隔膜201，即因折叠而相邻的第一极片101和第二极片102之间也被隔膜201隔离开来，如图4中所示，以电池极片120的行进方向为宽度方向，则被裁切后的极片之间的裁切口121的宽度尺寸应比裁切后的极片的宽度尺寸稍长，优选地，长2mm。这样，裁切口121部分的隔膜201便被叠夹在两相邻的极片之间。
[0049]
其中，引导辊组的布置形式有多种选择，如图3所示的，可以分设为位于隔膜201上下的两组；每组包括相互贴合而可带动一起转动的两个引入辊组301、以及一个位于第一极片101或者第二极片102外侧的引入配合辊302；贴合隔膜201的引入辊组301被隔膜201驱动旋转，带动另一个引入辊组301转动，从动的引入辊组301和引入配合辊302夹持着第一极片101或者第二极片102向前导向地行进。为了实现裁切口121的宽度尺寸要求，如图3中所示，在引入辊组301上可加设调整气缸307，间歇性的调整引入辊组301脱离隔膜201，使得极片
间歇性的供给，获得裁切口121所需的宽度尺寸。
[0050]
裁切机构3的裁切刀305可对称地设置两组，分别用于裁切第一极片101和第二极片102。两裁切刀305可固装在裁刀座303上，对应裁切刀305的刀头，可设置可对第一极片101和第二极片102的行进形成导向、并可承接刀头的切断的裁刀板304。两个裁切刀305可间隔固定的时间进行一次裁切动作，以切断极片，裁切成段的极片由裁切刀305下游的导出辊306引导，使得两层极片和隔膜201叠合而形成电池极片120。
[0051]
如图4及图5所示，由于裁切，在两段的极片之间形成有裁切口121，而隔膜201并未被裁断，这样，上下两层极片贴合在隔膜201上，共同行进，隔膜201提供了用于电池极片120行进的拉拽力。在热合机构6的上游设有与热合机构6间隔开来、且构成对电池极片120的引导的导向辊401；电池极片热复合装置还包括设于导向辊401和热合机构6之间、对裁切成段的极片构成检测的ccd检测单元5。在热合机构6上游设置导向辊401，也可将裁切机构3中的导出辊306和导向辊401合为一个，从而完成对极片和隔膜201汇集叠合及引导，形成电池极片120以进入热合机构6；在导向辊401和热合机构6之间加设ccd检测单元5，可在热合之前完成对极片自身及其在隔膜201上叠放位置的检测，从而保障热合后的产品质量。
[0052]
如图1所示，本实施例中，主驱动机构7具有分设于电池极片120上下且构成对电池极片120的夹持的两组驱动单元，两驱动单元异向转动，即方向相反转动，使两驱动单元和电池极片120相接触处的运动切线和电池极片120需要行进的方向相同，以驱使电池极片120行进的两组驱动单元。主驱动机构7的具体结构可以为两组单独的主动辊702夹持电池极片120行进；优选地，如图6中所示，驱动单元包括间隔设置的从动辊701和主动辊702、以及套设于从动辊701和主动辊702上的驱动带700，驱动带700随主动辊702的旋转而往复转动，而构成驱动单元对电池极片120行进的驱使。采用驱动带700套设在从动辊701和主动辊702上的形式，可有效增加对电池极片120的夹持面积，从而提升驱动电池极片120行进的效果。
[0053]
沿电池极片120的行进方向，热合机构6设置于主驱动机构7的上游，且具有分设于电池极片120上下、套设于可自由旋转的转动辊上而可往复转动的两组加热带600；两加热带600配置有可提升自身温度的加热部件，并与电池极片120紧密贴合而随电池极片120的行进而转动。在隔膜201的表面预先涂装有热合胶，由于加热带600自身的温度、以及对电池极片120的夹持压力，而可构成对电池极片120的加热压合，从而将两层极片和隔膜201压合为一体。优选地，转动辊为间隔设置的入端转辊601和出端转辊602，位于行进方向上游的入端转辊601的径向尺寸小于出端转辊602的径向尺寸。这种组配方式，不仅利用增大出端转辊602一侧的压合力度，在靠近出端转辊602的加热带600环绕空间内，也便于布置加热功率较大的加热部件，使电池极片120在热合过程中加热升温的强度和压合力度配合着逐渐增加，从而利于提升热复合的效果。
[0054]
需要指出的是，在电池极片120行进的方向上，热合机构6和主驱动机构7的长度可灵活适配，但优选地，主驱动机构7的构成对电池极片120夹持的部分的长度在裁切成段的极片的长度的三倍以上；导向辊401和热合机构6之间的距离小于裁切成段的极片于行进方向上的长度。导向辊401和热合机构6之间的距离设置为小于裁切后的极片的长度，可在极片被热合在隔膜201上之前，保持极片和隔膜201之间的夹持固定，以防止裁断后的极片在隔膜201上的位置变动；而将主驱动机构7的夹持长度设为裁断后极片的长度的三倍以上，
可使电池极片120具有足够的进一步压合过程以及驱动受力面积。
[0055]
此外，如图1并结合图4和图6所示，本实施例中，电池极片热复合装置还包括两组分设于电池极片120上下的pet膜机构，pet膜机构包括收放膜转辊、以及装设于收放膜转辊上的pet薄膜400；pet薄膜400由收放膜转辊上引出，于热合机构6的上游汇入，并贴合于电池极片120的上或下表面，再从主驱动机构7的下游分出，而引回至收放膜转辊。pet膜机构的设置，可在电池极片120经过热合机构6和主驱动机构7时，在电池极片120的上下表面贴合一层透明、防护和拉伸性能良好的pet薄膜400，从而可提升电池极片120在行进过程中对主驱动机构7上游机构的驱动能力，且可对极片的自身以及极片在隔膜201上叠合位置的保持形成良好的防护。
[0056]
其中，收放膜转辊可以为配设的若干导向辊，使pet薄膜400循环往复地转动；pet薄膜400在从主驱动机构7分出后汇入收放膜转辊，经过各收放膜转辊的导向后再从热合机构6的前端汇入到电池极片120中。在本实施例中，收放膜转辊包括卷装有pet薄膜400并可自由旋转的放膜辊40，以及可驱动旋转、以卷起pet薄膜400而将pet薄膜400引回的收膜辊42。使用放膜辊40放出pet薄膜400，使用和电池极片120的行进速度相匹配的收膜辊42转动以收起分出的pet薄膜400，可使pet膜机构的整体布置灵活简洁，便于技术实施。
[0057]
为改善当pet薄膜400的引出或引回速度和电池极片120的行进速度不一致情况，可在汇入之前和/或分出之后的pet薄膜400上配设张紧单元，张紧单元构成对行经的pet薄膜400的预设力度下的张紧；从而可改善对pet薄膜400拉拽力的骤然变化所产生的不良影响。具体地，如图1所示，张紧单元包括两个用于导向的转向辊411，和一个可对pet薄膜400形成弹力拉拽的张紧辊412；在转向辊411和张紧辊412之间，存在一定量的pet薄膜400缓冲长度，张紧辊412的弹力可根据pet薄膜400工况下的拉拽力度的情况灵活调整，以预先设定。
[0058]
如图2所示，在本实施例中，电池叠片设备还包括位于电池极片热复合装置下游并依次布置的张力辊8、缓存机构801、副驱动辊组802、转塔机构803、机械手804和叠片机构805。
[0059]
其中，张力辊8可采用和张紧辊412类似的结构形式，经过张力辊8之后的电池极片120在缓存机构801处可缓冲一定的长度量，再经过副驱动辊组802的导向进入转塔机构803。通过转塔机构803上的机械手804的抓取移动，以及叠片机构805的叠片，从而完成从极片的压和到叠片的整个工艺过程，最终形成供封装为电池电芯的叠片组。该处的转塔机构803、机械手804和叠片机构805可采用现有的成熟技术，具体的结构不再赘述。
[0060]
本实施例所述的电池极片热复合装置及其电池叠片设备，采用转动并夹持电池极片120的驱动单元以驱使电池极片120行进，从而通过热合机构6，在通过热合机构6的过程中带动热合机构6中加热带600的随动转动，从而使热合机构6完成对电池极片120的加热压合，驱动的配置简洁有效，同步性好，利于提升由极片和隔膜201形成的电池极片120在加热压合及行进过程中行进速度的一致性。
[0061]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。