叠片装置及具有其的电池生产线的制作方法

1.本实用新型涉及电池生产设备技术领域，具体涉及一种叠片装置及具有其的电池生产线。


背景技术：

2.叠片是电池生产的工艺之一，在叠片工艺中，需要将正极片、隔膜和负极片依次叠置，并且在热压后形成电芯。现有技术中，为了防止正极片和负极片的边缘接触短路，因此正极片、隔膜和负极片的尺寸关系通常设置为：隔膜最大，并起到分隔正极片和负极片的作用；负极片面积小于隔膜的面积；正极片的面积小于负极片的面积。
3.在上述结构中，由于正极片、隔膜和负极片的尺寸均不同，因此三者需要单独裁切，导致工艺步骤复杂。同时，在进行叠片时，需要保证三个尺寸、四片物料(隔膜-负极片-隔膜-正极片)的对齐度，使得加工精度要求高，设备成本高。


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电池叠片工艺中工艺复杂，精度要求高的缺陷，从而提供一种叠片装置及具有其的电池生产线。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种叠片装置，包括：叠片台；第一极片加工机构，包括沿朝向叠片台方向依次设置的第一放卷结构、热复合结构、第一切断结构以及第一夹取结构，第一放卷结构包括负极料带放卷结构以及两个隔膜料带放卷结构；第二极片加工机构，与第一极片加工机构相对设置，并且叠片台位于第一极片加工机构和第二极片加工机构之间，第二极片加工机构包括沿朝向叠片台方向依次设置的第二放卷结构、第二切断结构以及第二夹取结构，第二放卷结构包括正极料带放卷结构。
6.可选地，第一夹取结构和第二夹取结构均包括：沿朝向叠片台方向依次设置的第一夹爪、第二夹爪和第三夹爪，第一夹爪、第二夹爪和第三夹爪均能够沿物料的流转方向移动。
7.可选地，第二夹爪和第三夹爪均能够沿垂直于物料的流转方向移动。
8.可选地，第一夹爪能够在第一切断结构或者第二切断结构的上下游之间移动。
9.可选地，第一夹爪的夹板、第二夹爪的夹板和第三夹爪的夹板能够嵌套设置。
10.可选地，第一切断结构和第二切断结构均为模切刀。
11.可选地，热复合结构为热压辊。
12.可选地，第二极片加工机构还包括输送结构，输送结构位于第二放卷结构和第二切断结构之间。
13.可选地，负极料带放卷结构的下游和/或正极料带放卷结构的下游设置有位置检测结构。
14.本发明还提供了一种电池生产线，包括上述的叠片装置。
15.本实用新型具有以下优点：
16.利用本实用新型的技术方案，叠片装置在叠片时，第一极片加工机构将负极料带和隔膜料带放卷，并通过热复合结构进行复合得到复合料带，第一切断结构对复合料带进行裁切形成包括负极片和隔膜的复合单元。第二极片加工机构将正极料带进行放卷，第二切断结构对正极料带进行裁切并形成多个正极片。第一夹取结构将复合单元放置在叠片台上，第二夹取结构将正极片放置在叠片台上，通过第一夹取结构和第二夹取结构的交替方式完成叠片。由于复合单元的负极片和隔膜的宽度相同，因此在进行叠片时，只需要保证复合单元与正极片的对齐度即可，因此精度控制难度降低。同时，叠片装置不必再对负极料带和隔膜料带单独进行裁切，因此简化了生产工艺。因此本实用新型的技术方案解决了现有技术中的电池叠片工艺中工艺复杂，精度要求高的缺陷。
附图说明
17.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。
18.图1示出了本实用新型的叠片装置的结构示意图；
19.图2示出了图1中a处放大示意图；
20.图3示出了图1中叠片装置的第一夹取结构或第二夹取结构与极片配合的结构示意图；
21.图4示出了图1中叠片装置的第一夹取结构或第二夹取结构的结构示意图；
22.图5示出了图1中叠片装置的第一夹爪、第二夹爪和第三夹爪的结构示意图；
23.图6示出了图1中叠片装置进行叠片的动作一的示意图；
24.图7示出了图1中叠片装置进行叠片的动作二的示意图；
25.图8示出了图1中叠片装置进行叠片的动作三的示意图；
26.图9示出了图1中叠片装置进行叠片的动作四的示意图；
27.图10示出了图1中叠片装置进行叠片的动作五的示意图；
28.图11示出了图1中叠片装置进行叠片的动作六的示意图；
29.图12示出了图1中叠片装置进行叠片的动作七的示意图；
30.图13示出了图1中叠片装置进行叠片的动作八的示意图；
31.图14示出了图1中叠片装置进行叠片后的电芯结构示意图；以及
32.图15示出了图14中电芯的主视示意图。
33.附图标记说明：
34.10、叠片台；20、第一极片加工机构；21、第一放卷结构；211、负极料带放卷结构；212、隔膜料带放卷结构；22、热复合结构；23、第一切断结构；24、第一夹取结构；30、第二极片加工机构；31、第二放卷结构；32、第二切断结构；33、第二夹取结构；34、输送结构；40、位置检测结构；101、第一夹爪；102、第二夹爪；103、第三夹爪；200、电芯；201、负极片；202、隔膜；203、正极片。
具体实施方式
35.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。
36.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。
37.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。
38.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。
39.如图1所示，本实施例的一种叠片装置包括叠片台10、第一极片加工机构20和第二极片加工机构30。其中，第一极片加工机构20包括沿朝向叠片台10方向依次设置的第一放卷结构21、热复合结构22、第一切断结构23以及第一夹取结构24，第一放卷结构21包括负极料带放卷结构211以及两个隔膜料带放卷结构212。第二极片加工机构30与第一极片加工机构20相对设置，并且叠片台10位于第一极片加工机构20和第二极片加工机构30之间。第二极片加工机构30包括沿朝向叠片台10方向依次设置的第二放卷结构31、第二切断结构32以及第二夹取结构33，第二放卷结构31包括正极料带放卷结构。
40.利用本实施例的技术方案，叠片装置在叠片时，第一极片加工机构20将负极料带和隔膜料带放卷，并通过热复合结构22进行热复合得到复合料带，第一切断结构23对复合料带进行裁切形成包括负极片201和隔膜202的复合单元。第二极片加工机构30将正极料带进行放卷，第二切断结构32对正极料带进行裁切并形成多个正极片203。第一夹取结构24将复合单元放置在叠片台10上，第二夹取结构33将正极片203放置在叠片台上，通过第一夹取结构24和第二夹取结构33的交替方式完成叠片。由于复合单元的负极片201和隔膜202的宽度相同，因此在进行叠片时，只需要保证复合单元与正极片203的对齐度即可，因此精度控制难度降低。同时，叠片装置不必再对负极料带和隔膜料带单独进行裁切，因此简化了生产工艺。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的电池叠片工艺中工艺复杂，精度要求高的缺陷。
41.需要说明的是，上述的第一放卷结构21包括一个负极料带放卷结构211和两个隔膜料带放卷结构212。负极料带放卷结构211和隔膜料带放卷结构212均为转轴。结合图1可以看到，负极料带放卷结构211和其中一个隔膜料带放卷结构212处于近似同一水平位置，并且负极料带放卷结构211稍微高于该隔膜料带放卷结构212。另一个隔膜料带放卷结构212位于上述两个放卷结构的上方。
42.结合图1可以看到，一个负极料带和两个隔膜料带放卷后，形成了三层结构，也即“隔膜料带-负极料带-隔膜料带”的形式，并继续向下游输送。
43.需要说明的是，上述的热复合结构22用于对放卷后的负极料带和两层隔膜料带进行热复合，从而形成复合料带。
44.需要说明的是，上述的第一切断结构23用于对复合料带进行裁切，从而形成复合单元。结合图14和图15本领域技术人员可以理解，一个复合单元包括两层隔膜202以及位于两层隔膜202之间的负极片201，并且通过第一切断结构23的裁切，负极片201和隔膜202等宽。
45.需要说明的是，第一夹取结构24用于将裁切后的复合单元移送至叠片台10上，或者，第一夹取结构24用于夹住复合料带的端部，并将其拉拽至第一切断结构23的下游。
46.需要说明的是，第二极片加工机构30和第一极片加工机构20分别位于叠片台10的两侧，二者在周向的位置关系在本实例中为180
°
，也即相对设置。当然，本实施例中的“相对设置”也包括第一极片加工机构20和第二极片加工机构30在周向上呈其他角度的情况。
47.在第二极片加工机构30中，第二放卷结构31能够对正极料带进行放卷，放卷后的正极料带通过第二切断结构32进行切割，并形成多个正极片203。
48.需要说明的是，第二夹取结构33与上述的第一夹取结构24的作用类似，也即第二夹取结构33用于将裁切后的正极片203移送至叠片台10上，或者，第二夹取结构33用于夹住正极片203的端部，并将其拉拽至第二切断结构32的下游。
49.因此，通过第一夹取结构24和第二夹取结构33的往复上料，使得复合单元和正极片往复叠置，从而实现叠片，形成“隔膜-负极片-隔膜-正极片”的叠片形式。
50.此外，叠片台10上设置有压紧机构，压紧机构能够对物料进行压紧，从而保证复合单元和正极片203叠合后叠片的位置准确。
51.如图3至图5所示，在本实施例的技术方案中，第一夹取结构24和第二夹取结构33均包括：沿朝向叠片台10方向依次设置的第一夹爪101、第二夹爪102和第三夹爪103，第一夹爪101、第二夹爪102和第三夹爪103均能够沿物料的流转方向移动。
52.具体而言，结合图5可以看到，第一夹取结构24和第二夹取结构33的结构相同，区别仅在与二者沿着叠片台10呈镜像对称布置，并且夹取的物料有所不同。因此以下以第一夹取结构24的结构和工作方式进行说明。
53.结合图3和图4可以看到，第一夹爪101、第二夹爪102、和第三夹爪均包括相对设置的两个，以夹住物料的两侧。第一夹爪101、第二夹爪102和第三夹爪103均包括上爪和下爪，上爪和下爪通过音圈电机控制开闭，以夹紧物料。
54.结合图3和图4可以看到，第一夹爪101、第二夹爪102和第三夹爪103均固定在同一个直线轨道上，三者可通过直线驱动机构独立运动，也即第一夹爪101、第二夹爪102和第三夹爪103可以在图5所示的左右方向上独立移动。其中，第一夹爪101的主要作用是拉拽料带，第二夹爪102和第三夹爪103的主要作用是将切割后的物料转移至叠片台10上。
55.优选地，第二夹爪102和第三夹爪103均能够沿垂直于物料的流转方向移动。具体而言，当第二夹爪102和第三夹爪103将物料放置在叠片台10上后，需要与物料分离，并返回至第一切断结构23附近。结合图5可以看到，第二夹爪102和第三夹爪103可以在图5所示的上下方向上移动，从而在完成物料转移后退出，并与物料分离。
56.优选地，第一夹爪101能够在第一切断结构23或者第二切断结构32的上下游之间移动。以第一切断结构23为例，第一切断结构23的上下游方向，也即图1所示的左右方向。也即，第一夹爪101能够在第一切断结构23的左右方向移动。当完成一次物料裁切后，第一夹爪101移动至第一切断结构23的上游位置并夹紧物料的端部，然后第一夹爪101移动至第一切断结构23的下游位置，从而准备进行下一次裁切。
57.如图5所示，在本实施例的技术方案中，第一夹爪101的夹板、第二夹爪102的夹板和第三夹爪103的夹板能够嵌套设置。从图5可看到，由于第一夹爪101、第二夹爪102和第三夹爪103需要靠近设置，因此三者的夹板结构有所不同。从俯视视角来看，第一夹爪101的夹板呈“匚”型，第二夹爪102的夹板呈矩形，第三夹爪103的夹板朝向第一夹爪101的夹板凸出。第一夹爪101的夹板、第二夹爪102的夹板和第三夹爪103互相靠近时，三者的夹板可以嵌套起来。
58.本领域技术人员可以理解，对于第一夹取结构24而言，第一夹爪101夹取的物料为复合料带，第二夹爪102和第三夹爪103转移的物料为复合单元。
59.如上述所述，第二夹取结构33的结构与上述第一夹取结构24的结构相同，区别仅在与设置方向和夹取的物料不同(对于第二夹取结构33而言，第一夹爪101夹取的物料为正极料带，第二夹爪102和第三夹爪103转移的物料为正极片203)，故在此不再赘述。
60.有限地，第一切断结构23和第二切断结构32均为模切刀。
61.优选地，热复合结构22为热压辊。热压辊能够对两层隔膜料带和一层负极料带进行热复合，从而形成复合料带。同时，热压辊也能够对复合料带起到输送的作用。
62.如图1所示，在本实施例的技术方案中，第二极片加工机构30还包括输送结构34，输送结构34位于第二放卷结构31和第二切断结构32之间。并且输送结构优选为输送辊。
63.如图1所示，在本实施例的技术方案中，负极料带放卷结构211的下游和/或正极料带放卷结构的下游设置有位置检测结构40。位置检测结构40为ccd传感器，ccd传感器用于检测负极料带和正极料带的位置度。
64.基于上述结构，以下介绍上述叠片装置进行叠片的具体动作：
65.动作一：如图6所示，叠片装置处于初始位置，此时第一夹取结构24的第一夹爪101位于第一切断结构23的上游位置，第一夹取结构24的第二夹爪102和第三夹爪103位于第一切断结构23的下游位置。第二夹取结构33的第一夹爪101位于第二切断结构32的上游位置，第二夹取结构33的第二夹爪102和第三夹爪103位于第二切断结构32的下游位置；
66.动作二：如图7所示，第一切断结构23进行裁切，并形成一个复合单元；
67.动作三：如图8所示，第一夹取结构24的第二夹爪102和第三夹爪103将复合单元移动至叠片台10上，同时，叠片台10上的压紧机构将复合单元压紧；
68.动作四：如图9所示，第一夹取结构24移动至第一切断结构23的下游，并拉拽复合料带；
69.动作五：如图10所示，第一夹取结构24的第二夹爪102和第三夹爪103移动回第一切断结构23的下游位置，并且第一夹取结构24的第一夹爪101、第二夹爪102和第三夹爪103互相靠近，第一夹取结构24的第三夹爪103夹住复合料带的端部。同时，第二切断结构32进行裁切，并形成一个正极片203；
70.动作六：如图11所示，第一夹取结构24的第一夹爪101和第二夹爪102移动回原位。
第二夹取结构3的第二夹爪102和第三夹爪103将正极片203移动至叠片台10上，并叠置在复合单元的上方，同时，叠片台10上的压紧机构将正极片203压紧；
71.动作七：如图12所示，第二夹取结构33移动至第二切断结构32的下游，并拉拽正极料带；
72.动作八：第二夹取结构33的第二夹爪102和第三夹爪103移动回第二切断结构32的下游位置，并且第二夹取结构33的第一夹爪101、第二夹爪102和第三夹爪103互相靠近，第二夹取结构33的第三夹爪103夹住复合料带的端部。
73.然后，各个夹爪移动回动作一的初始位置，并不断进行动作一至动作八的循环，从而完成叠片。
74.本实施例还提供了一种电池生产线，包括上述的叠片装置。
75.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发明创造的保护范围之中。