叠片机及电芯制造设备的制作方法

1.本实用新型涉及电池制造技术领域，具体涉及一种叠片机及电芯制造设备。


背景技术：

2.目前，在锂电池的生产过程中，传统叠片方法为正负极片反复翻叠的方式，具体地，提前切割好正负极极片，然后用隔膜连续翻转来交替包裹正负极极片来完成，其放置极片和堆叠系统在同一工位，致使该种叠片方法带来的生产效率很低。
3.为了解决上述问题，现有技术中提供了一种多个叠片单元同时供应热复合极片的叠片机，多个叠片单元自后向前依次设置，叠片机会随着极片层数的增加而增长，不适用于太厚的电池，电池越厚，极片层数越多，设备越长，结构复杂，叠片机的造价越高，且叠片效率低。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的采用多个叠片单元同时供应热复合极片的叠片机结构复杂导致热复合叠片机的叠片效率低、造价高的缺陷，从而提供一种叠片机及电芯制造设备。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种叠片机，包括：机架；滚叠机构，包括转台和多个固定部，转台绕水平轴线可转动地设置在机架上，多个固定部沿转台的周向间隔设置在转台上，每个固定部用于固定上游输送来的复合料带上的复合单元；叠台机构，设置在滚叠机构的一侧，在转台的转动下，多个固定部将连续的复合料带叠放在叠台机构上。
6.可选的，复合料带包括至少一层隔膜和若干极片，相邻的两层隔膜之间设置若干间隔的极片，最上层的隔膜的上表面上和最下层的隔膜的下表面上均设置有若干间隔的极片，每层隔膜的两侧的极片的极性相反。
7.可选的，相邻的两个固定部与隔膜接触的侧边之间的距离大于等于极片的宽度。
8.可选的，滚叠机构还包括抚平机构，抚平机构为复合料带中位于相邻的两个固定部之间的隔膜提供朝向前进方向的作用力，以抚平隔膜。
9.可选的，抚平机构设置在转台上，任意相邻的两个固定部之间设有抚平机构。
10.可选的，抚平机构包括抚平杆、连接部及抽出驱动机构，抚平杆位于隔膜远离转台的中心的一侧，抚平杆可活动地设置在连接部上，抽出驱动机构设置在转台上，抽出驱动机构与连接部连接，抽出驱动机构通过连接部驱动抚平杆沿平行于转台的旋转轴线的方向直线运动，以抽出或推入抚平杆。
11.可选的，连接部上设有滑槽，抚平杆的一端位于滑槽中，在转台和叠台机构的作用下，抚平杆可在滑槽中滑动。
12.可选的，滑槽呈朝向转台的中心拱起弯曲的弧形，或者，滑槽沿转台的径向延伸。
13.可选的，连接部包括连接板和连接杆，滑槽设置在连接板上，连接杆的第一端与抽出驱动机构连接，连接杆的第二端与连接板连接。
14.可选的，抚平机构还包括弹性件，弹性件的一端与抚平杆连接且另一端与连接部连接，在弹性件的作用下，抚平杆可复位至初始状态。
15.可选的，抚平机构还包括支撑件，支撑件固定在转台上且与连接部相对设置，支撑件上设有导向槽，抚平杆远离连接部的一端可插入导向槽中。
16.可选的，叠台机构设置在滚叠机构的下方。
17.可选的，叠台机构包括叠片台和压刀机构，叠片台可升降地设置，压刀机构对应于叠片台的侧部设置且适于对复合料带进行按压。
18.可选的，固定部为真空吸附机构。
19.可选的，固定部的数量为两个、三个或四个。
20.本实用新型还提供了一种电芯制造设备，包括：上述的叠片机。
21.本实用新型具有以下优点：
22.1、叠片时，上游输送来的复合料带到达转台的第一个固定部所在的位置时，第一个固定部固定复合料带上的复合单元，转台继续旋转，其余的固定部也依次固定复合料带上的复合单元，当该第一个固定部到达叠台机构所在的位置时，第一固定部松开极片，复合单元叠放在叠台机构上，转台继续旋转，第二个固定部拉动第一个固定部和第二个固定部之间的隔膜叠放在极片上，如此循环，实现连续的复合料带叠合。上述叠片机通过转台的连续旋转将复合料带连续的叠放在叠台机构上，与现有技术中采用多个叠片单元同时供应热复合极片的叠片机相比，滚叠机构和叠台机构的占用空间小，节约空间，结构简单，易于实现，成本低，并且通过转台的连续旋转进行叠片，叠片效率高。
23.2、滚叠机构还包括抚平机构，抚平机构为复合料带中位于相邻的两个固定部之间的隔膜提供朝向前进方向的作用力，以抚平隔膜，抚平机构的设置保证隔膜始终受到前进方向的作用力，抚平机构引导和控制隔膜的张力，进而可以抚平隔膜，使得隔膜可以完美贴合在叠台机构上的每层极片上，防止隔膜产生褶皱影响电芯质量，提高电芯质量。
24.3、抚平机构设置在转台上，任意相邻的两个固定部之间设有抚平机构，当一个固定部转动至叠台机构所在的位置时，该固定部将复合单元放在叠台机构上后，转台继续转动，该固定部后方的隔膜叠放在叠台机构上，与此同时，抚平机构随着转台做旋转运动，抚平机构可以抚平隔膜，如此往复，形成连续的料带翻转叠片动作，保证叠片的质量和效率。将抚平机构设置在转台上，不需要再另外设置驱动抚平机构的机构，简化整体结构。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1示出了本实用新型实施例的叠片机的简易主视示意图；
27.图2示出了图1的叠片机的抚平机构的主视示意图；
28.图3示出了图2的抚平机构的后视示意图；
29.图4示出了图2的抚平机构的俯视示意图；
30.图5示出了图2的抚平机构的左视示意图；
31.图6示出了本实用新型实施例的复合料带的分解示意图。
32.附图标记说明：
33.10、滚叠机构；11、转台；12、固定部；13、抚平机构；131、抚平杆；132、连接板；1321、滑槽；133、连接杆；20、叠台机构；50、复合料带；51、隔膜；511、待弯曲段；52、正极片；53、负极片。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型的描述中，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，或一体地连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.如图1所示，本实施例的叠片机包括：机架、滚叠机构10及叠台机构20，滚叠机构10包括转台11和多个固定部12，转台11绕水平轴线可转动地设置在机架上，多个固定部12沿转台11的周向间隔设置在转台11上，每个固定部12用于固定上游输送来的复合料带50上的复合单元；叠台机构20设置在滚叠机构10的一侧，在转台11的转动下，多个固定部12将连续的复合料带50叠放在叠台机构20上。其中，复合单元是指一段料带，该料带包括隔膜和设置在隔膜上的极片。
39.应用本实施例的叠片机，叠片时，上游输送来的复合料带50到达转台11的第一个固定部12所在的位置时，第一个固定部12固定复合料带50上的复合单元，转台11继续旋转，其余的固定部12也依次固定复合料带50上的复合单元，当该第一个固定部12到达叠台机构20所在的位置时，第一固定部12松开极片，复合单元叠放在叠台机构20上，转台11继续旋转，第二个固定部12拉动第一个固定部12和第二个固定部12之间的隔膜叠放在极片上，如此循环，实现连续的复合料带叠合。上述叠片机通过转台11的连续旋转将复合料带50连续的叠放在叠台机构20上，与现有技术中采用多个叠片单元同时供应热复合极片的叠片机相比，滚叠机构10和叠台机构20的占用空间小，节约空间，结构简单，易于实现，成本低，并且通过转台11的连续旋转进行叠片，叠片效率高。
40.需要说明的是，滚叠是指采用旋转的方式进行叠片，水平轴线在图1中是沿垂直于
纸面的方向。
41.在本实施例中，复合料带50包括至少一层隔膜51和若干极片，相邻的两层隔膜51之间设置若干间隔的极片，最上层的隔膜51的上表面上和最下层的隔膜51的下表面上均设置有若干间隔的极片，每层隔膜51的两侧的极片的极性相反。隔膜51为一层时，隔膜51的上表面上的极片为负极片53，隔膜的下表面上的极片为正极片52，在隔膜51的延伸方向上，正极片52和负极片53对齐设置。优选地，正极片和负极片粘接在隔膜上。可以理解，作为可替换的实施方式，隔膜51的上表面上的极片为正极片，隔膜的下表面上的极片为负极片，或者，复合料带50包括三层隔膜，三层隔膜从上至下依次为上隔膜、中隔膜及下隔膜，例如，上隔膜的上表面设有负极片，上隔膜和中隔膜之间设有正极片，中隔膜和下隔膜之间设有负极片，下隔膜的下表面上设有正极片，或者，隔膜的层数为五层以上的奇数，此时可以实现多层隔膜、多层极片同时滚叠和拉叠，进一步提高叠片效率。
42.需要说明的是，图6中的两个双点画线的之间没有极片的隔膜在叠片时发生弯曲，该段隔膜可以称为待弯曲段511，待弯曲段511沿隔膜51的延伸方向的长度大于等于单个极片的宽度，极片的宽度方向沿复合料带50的延伸方向设置，极片的长度方向沿复合料带50的宽度方向设置。
43.在本实施例中，相邻的两个固定部12与隔膜51接触的侧边之间的距离大于等于极片的宽度，保证隔膜可以叠放在极片上。
44.在本实施例中，滚叠机构10还包括抚平机构13，抚平机构13为复合料带50中位于相邻的两个固定部12之间的隔膜51提供朝向前进方向的作用力，以抚平隔膜51，抚平机构13的设置保证隔膜始终受到前进方向的作用力，抚平机构13引导和控制隔膜的张力，进而可以抚平隔膜，使得隔膜可以完美贴合在叠台机构20上的每层极片上，防止隔膜产生褶皱影响电芯质量，提高电芯质量。
45.在本实施例中，抚平机构13设置在转台11上，任意相邻的两个固定部12之间设有抚平机构13，当一个固定部12转动至叠台机构20所在的位置时，该固定部12将复合单元放在叠台机构20上后，转台11继续转动，该固定部后方的隔膜51叠放在叠台机构20上，与此同时，抚平机构13随着转台11做旋转运动，抚平机构13可以抚平隔膜51，如此往复，形成连续的料带翻转叠片动作，保证叠片的质量和效率。将抚平机构13设置在转台上，不需要再另外设置驱动抚平机构的机构，简化整体结构。可以理解，作为可替换的实施方式，也可以将抚平机构13设置在机架上并位于隔膜51远离转台的中心的一侧，此时抚平机构13的数量为一个，需要设置驱动抚平机构13的驱动机构，在抚平隔膜时，该驱动机构可以驱动抚平机构13抚平隔膜，在不需要抚平隔膜时，驱动机构驱动抚平机构13恢复至初始状态。
46.优选地，在转台11的旋转方向上，每个抚平机构13靠近其对应的固定部的前侧设置。在叠片时，图1中的a位置处的隔膜的张力不受控制，隔膜易出现无序翻折和复合褶皱的情况，抚平机构13设置在a位置处可以引导和控制隔膜的张力，进而可以抚平a位置的隔膜，使得隔膜可以完美贴合在叠台机构20上的每层极片上，防止隔膜产生褶皱影响电芯质量，提高电芯质量。
47.在本实施例中，如图1至图5所示，抚平机构13包括抚平杆131、连接部及抽出驱动机构，抚平杆131位于隔膜51远离转台11的中心的一侧，抚平杆131可活动地设置在连接部上，抽出驱动机构设置在转台11上，抽出驱动机构与连接部连接，抽出驱动机构通过连接部
驱动抚平杆131沿平行于转台11的旋转轴线的方向直线运动，以抽出或推入抚平杆131。抚平杆131沿水平轴线的长度大于复合料带的宽度，抚平杆131与隔膜接触，抚平杆131随着转台11做旋转运动，抚平杆131抚平隔膜，当隔膜完全抚平后抽出驱动机构驱动抚平杆从复合料带中抽出，在图1中，沿垂直于纸面的方向向外或向里抽出抚平杆131，等到下一个周期旋转到a位置时，抽出驱动机构驱动抚平杆131相应插进复合料带对隔膜进行抚平动作，如此往复，形成连续的料带翻折叠片动作，保证叠片的质量和效率。抚平机构13的结构简单，便于实现。具体地，抚平杆131呈圆柱状。可以理解，抚平机构13的具体结构并不局限于此，只要能够实现抚平隔膜的机构均可。
48.优选地，抽出驱动机构为气缸，通过气缸驱动连接部沿平行于转台11的旋转轴线的方向直线运动，进而使抚平杆131沿平行于转台11的旋转轴线的方向直线运动。可以理解，作为可替换的实施方式，抽出驱动机构为电缸等其他直线驱动机构。
49.在本实施例中，连接部上设有滑槽1321，抚平杆131的一端位于滑槽1321中，在转台11和叠台机构20的作用下，抚平杆131可在滑槽1321中滑动。从抚平杆131与叠台机构20上的隔膜接触到抚平杆131离开叠台机构20上的隔膜，抚平杆131可在滑槽1321中滑动，滑槽1321的结构简单，便于加工制造，降低成本。
50.优选地，抚平机构13还包括弹性件，弹性件的一端与抚平杆131且另一端与连接部连接，在弹性件的作用下，抚平杆131可复位至初始状态，便于抚平杆131复位。具体地，弹性件为拉簧等。
51.在本实施例中，滑槽1321呈朝向转台11的中心拱起弯曲的弧形。具体地，滑槽1321呈半圆形。可以理解，作为可替换的实施方式，滑槽1321沿转台11的径向延伸，弹性件设置在滑槽1321中，弹性件的一端与抚平杆131朝向转台11的中心的一侧连接且另一端与滑槽1321靠近转台11的一端连接，在转台11旋转至抚平杆131与叠台机构20上的极片接触后，转台11继续旋转，由于叠台机构20的位置不动，在叠台机构20的作用下，抚平杆131压缩弹簧，在抚平杆131离开叠台机构20上的极片后，抚平杆131在弹性件的作用下自动复位。
52.在本实施例中，连接部包括连接板132和连接杆133，滑槽1321设置在连接板132上，连接杆133的第一端与抽出驱动机构连接，连接杆133的第二端与连接板132连接，连接杆133方便连接抽出驱动机构和连接板132。优选地，连接板132呈凸轮状。可以理解，也可以采用矩形板等来代替凸轮状的连接板132。
53.在本实施例中，抚平机构13还包括支撑件，支撑件固定在转台11上且与连接部相对设置，支撑件上设有导向槽，抚平杆131远离连接部的一端可插入导向槽中，在抚平隔膜时，抚平杆131远离连接部的一端插入导向槽中，通过支撑件来支撑抚平杆131，抚平杆131运动更稳定，避免抚平杆131发生倾斜的情况，抚平效果也更好。
54.在本实施例中，如图1所示，叠台机构20设置在滚叠机构10的下方，充分利用竖向空间，空间利用率高，节省成本，组装难度下降。
55.在本实施例中，叠台机构20包括叠片台和压刀机构，叠片台可升降地设置，压刀机构对应于叠片台的侧部设置且适于对复合料带50进行按压。通过叠片台的升降机构叠合复合料带，在叠片台上每叠完一次复合单元，叠片台下降预定距离，方便叠下一次的复合单元。优选地，压刀机构的数量为两个且相对设置，两个压刀机构对应于叠片台的两个侧部设置，每个压刀机构包括两个压刀组件，两个压刀组件可以相互靠近或相互远离，两个压刀组
件相互靠近时可以按压复合料带50，两个压刀机构交替按压。
56.在本实施例中，固定部12为真空吸附机构，通过真空来吸附复合单元，通过破除真空来放下复合单元，通过真空吸附机构吸附复合单元，不会对复合单元造成损伤，避免极片与隔膜发生错位，保证对齐精度。可以理解，作为可替换的实施方式，固定部12采用压刀机构等。
57.在本实施例中，固定部12的数量为四个。可以理解，在其他实施例中，固定部12的数量为二或三个或五个以上。
58.在本实施例中，叠片机还包括输送机构，输送机构用于输送复合料带。具体地，输送机构为输送带等。
59.在本实施例中，叠片机还包括多个叠片单元，每个叠片单元包括机架、滚叠机构10和叠台机构20，多个叠片单元沿转台11的水平轴线方向依次排布，每个叠片单元为一个工位，可以实现多工位滚拉叠片。
60.本实用新型还提供了一种电芯制造设备，其包括：上述的叠片机。叠片机通过滚叠和拉叠的方式实现循环叠片，叠片效率高，结构简单化，能够稳定机械性能。
61.在本实施例中，电芯制造设备还包括极片制造设备和粘接设备等，极片制造设备用于制造正极片和负极片，正极片和负极片制造之后通过粘接设备粘接在隔膜上，然后通过叠片机进行叠片。极片制造设备和粘接设备等均采用现有技术中的结构，在此不再详细赘述。
62.下面结合图1和图6对叠片机的叠片过程进行说明：
63.输送机构带着整条复合料带50往叠台机构20的方向运动；复合料带50上的复合单元到达指定位置，被第一个真空吸附机构吸附，并跟随转台11旋转，其余的真空吸附机构依次吸附复合单元；然后第一个真空吸附机构到达叠片台的上方时，第一个真空吸附机构释放复合单元，两个压刀组件相互靠近，按压复合单元，与此同时，第一个真空吸附机构前侧的抚平杆131在气缸的驱动下抽出至复合料带的外侧；然后叠片台下降预定距离；转台11继续旋转时，第二个真空吸附机构会带着复合单元拉动隔膜贴合，从而图1中的a处的隔膜容易褶皱，第二个真空吸附机构前侧的抚平机构13抚平a处的隔膜，让其完美贴合叠片台上的极片上；
64.叠合好后，待弯曲段511背拉贴在叠片台上的极片的上方，与下一个极片形成中间隔膜层，以此完成离子交换膜的搭建；循环往复，完成热复合的叠片过程。
65.从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：
66.1、叠片机包括滚叠机构10和叠台机构20，滚叠机构10包括转台11和多个真空吸附机构，可实现连续旋转叠片的动作，结构简单，易于实现连续叠片工艺，可持续叠片，生产效率较传统折叠方法有明显提高，且复合效果好、高效。
67.2、叠片机还包括抚平机构13，抚平机构13可以引导和控制隔膜的张力，可以确保隔膜不褶皱，并且提升极片对齐度，有效的防止出现隔膜褶皱的情况。
68.3、在上层输送复合料带，在下层滚叠，空间利用率高，节省成本，组装难度下降。
69.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或
变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。