CN101271986A - 电池极片卷绕装置及方法 - Google Patents

电池极片卷绕装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池极片卷绕装置，该装置包括正极片供给机构、与正极片供给机构在水平方向间隔相对并在竖直方向上错开一定距离的负极片供给机构、提供隔膜进入正负极片供应机构之间的隔膜供给机构、以及位于正负极片供给机构之间水平间隙上下方的上下卷针，所述隔膜供给机构供给的隔膜穿过正负极片供给机构之间的间隙，而正极片供给机构和负极片供给机构供给的正极片和负极片分别位于该隔膜的上下两侧并部分重叠，所述上下卷针位于该重叠部分的上下方，上下卷针可相互贴合而将正负极片及隔膜夹紧，所述相互贴合的上下卷针可绕其中心轴旋转。

Description

电池极片卷绕装置及方法
【技术领域】
本发明涉及电池设备制造领域，尤其涉及电池电芯的制造方法及装置。
【背景技术】
对于现有的锂电池而言，其电芯通常是由相互重叠且被隔膜相互隔开的正负极片卷绕而成。
目前的一种电池极片卷绕装置及方法的示意图请参考图6及图7，其包括有一对相互平行的正极导板1’和负极导板2’，正极导板1’和负极导板2’上可分别设置电池正极片3’和负极片4’，所述电池正极片3’和负极片4’可以相对于相应的正极导板1’和负极导板2’水平移动。在上述负极导板2’和正极导板1’的右侧位置分别设有一对相对应的上卷针5’和下卷针6’。在所述正极导板1’和负极导板2’的左上侧位置设有一隔膜卷7’，并且在正负极导板之间的空间开口处的两侧设有隔膜导向辊8’，左边隔膜导向辊8’将隔膜9’导向正负极导板之间的空间，并且穿过两卷针5’、6’之间，最后在右边隔膜导向辊8’的导引下导出导板之间。
工作状态时，正负极片3’、4’分别在正负极导板1’、2’上向右移动，它们的末端同时移动到正负极片3’、4’右侧的上下卷针5’、6’之间。此时，上下卷针5’、6’向中间合并，从而夹紧正负极片3’、4’以及它们中间的隔膜9’。然后，以合并的的卷针中心轴为中心卷绕所述极片3’、4’以及夹在他们之间的隔膜9’，即可以形成卷绕形式的电池电芯。卷绕后的电池电芯的示意图请参考图6。
然而，在此种卷绕装置及方法中，正负极片3’、4’是从同一方向上送料的，即正负极片在送料过程中相互交叠，负极片4’中的钴酸锂容易掉落到正极片3’上，造成短路。并且，保证正负极片3’、4’同向重叠的送料机构结构繁杂，效率低下，不利于产品的大量生产。
因此有必要设计一种新的电池极片卷绕装置及方法，以避免上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电池极片卷绕装置及方法，其能够避免电池的正负极片因相互交叠而短路，并且卷绕装置结构简单，生产效率提高。
为了达到前述目的，本发明所设计的电池极片卷绕装置包括正极片供给机构、与正极片供给机构在水平方向间隔相对并在竖直方向上错开一定距离的负极片供给机构、提供隔膜进入正负极片供应机构之间的隔膜供给机构、以及位于正负极片供给机构之间水平间隙上下方的上下卷针，所述隔膜供给机构供给的隔膜穿过正负极片供给机构之间的间隙，而正极片供给机构和负极片供给机构供给的正极片和负极片分别位于该隔膜的上下两侧并部分重叠，所述上下卷针位于该重叠部分的上下两侧，上下卷针可相互贴合而将正负极片及隔膜夹紧，所述相互贴合的上下卷针可绕其中心轴旋转。
所述隔膜供给机构包括有隔膜卷以及导引隔膜的若干隔膜导向辊。
所述隔膜供给机构在卷针的左右两侧分别设有一供给销。
所述左侧的供给销在竖直方向上高于右侧的供给销。
所述隔膜从隔膜供给机构中拉出，绕过左侧的隔膜供给销的下方，并倾斜向下穿过正负极片供给机构之间的间隙，然后绕过右侧的隔膜供给销的上方向下延伸。
所述上下卷针连接于同一马达的转轴上，并可随该马达的转轴旋转，该上下卷针可以从该转轴的中心位置分别向上和向下运动，也可以返回到转轴中心位置相互紧贴。
所述正极片供给机构或负极片供给机构为气缸带动的传送带。
所述上下卷针为薄片状结构。
为了达到前述目的，本发明所设计的电池极片卷绕方法中正负极片分别从相对两侧供料以进行卷绕。
所述极片卷绕方法包括以下步骤：
(1)将上下卷针设定在相互分开的状态，将正负极片分别设置在正负极片供给机构上，将隔膜穿过正负极片供给机构之间的间隙；
(2)启动正负极片供给机构，将正负极片向两供给机构之间的间隙驱动，使正负极片部分重叠并分别位于隔膜的上下两侧；
(3)驱动上下卷针相互靠拢贴紧，将正负极片及它们之间的隔膜夹紧；
(4)贴近后的卷针在外力的驱动下绕其中心轴旋转将正负极片及隔膜卷绕。
所述隔膜通过设置隔膜供给销而倾斜穿过正负极片之间的间隙。
所述隔膜自正极片供给机构一侧向负极片供给机构一侧倾斜向下穿过正负极片之间的间隙。
所述正极片位于隔膜的下方而负极片位于隔膜的上方。
所述卷针安装在一马达的转轴上并通过马达的驱动而旋转。
与现有技术相比，本发明的优点为：由于正负极片分别从不同的两侧供给，因而在极片的供给过程中正负极片不会发生交叠，负极片中的钴酸锂也不会掉落到正极片上而造成短路。并且正负极片的供给机构设置在两侧便于机构的设置，在设计的空间上较为容易布置，装置的结构也较为简单。
【附图说明】
图1是本发明本发明所设计的电池极片卷绕装置的原理图。
图2是本发明本发明所设计的电池极片卷绕装置的立体图。
图3是本发明本发明所设计的电池极片卷绕装置的平面示意图。
图4是图3中圈IV处的局部放大图。
图5是利用本发明电池极片卷绕装置及方法卷绕后的电池极片示意图。
图6是现有的电池极片卷绕装置的原理图。
图7是是利用现有的电池极片卷绕装置及方法卷绕后的电池极片示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1至图4，本发明所设计的电池极片卷绕装置的一种实施方式包括一正极片供给机构1、与正极片供给机构1在水平方向间隔一定间距并在竖直方向上错开的负极片供给机构2、提供隔膜进入正负极片供应机构之间的隔膜供给机构3、以及位于正负极片供给机构之间的上下卷针4。
在本实施方式中，正负极片供给机构1、2分别位于不同水平面上且分布在左右两侧，其中右侧的负极片供给机构2的位置高于左侧的正极片供给机构1的位置。电池的正负极片5、6分别设置于所述正负极片供给机构1、2上，其中正极片5可以相对于正极片供给机构1向右运动并伸出该正极片供给机构1，负极片6可以相对于负极片供给机构2向左运动并伸出该负极片供给机构2。上下卷针4在竖直方向上相对，且可以相向移动直至贴紧。贴紧后的上下卷针4能够绕着同一轴线旋转。
在本实施方式中，正负极片供给机构1、2是由气缸带动的传送带，在其它方式中极片供给机构也可以是其它形式，只要能够按照指定方向和距离传送极片即可。并且，在本实施方式中，上下卷针4是连接于一马达的转轴上，可随该马达的转轴旋转，该上下卷针可以从该转轴的中心位置分别向上和向下运动，也可以返回到转轴中心位置相互紧贴。当然，卷针4的设计也可以是其它方式，只要卷针能够从分开状态运动到相互贴合状态，同时贴合后的卷针能够绕其中心旋转即可。
隔膜供给机构3从所述正负极片供给机构1、2的上方供给隔膜9，所述隔膜供给机构3在卷针4的左右两侧分别设有一供给销7，其中左侧的供给销在竖直方向上略高于右侧的供给销的位置，所述供给销7能够导引隔膜9供给的方向。在本实施方式中，隔膜供给机构3由隔膜卷30以及导引隔膜的若干隔膜导向辊31组成，当然在其它实施方式中，隔膜供给机构也可以是其它方式，只要能够持续供给隔膜9即可。
在本卷绕装置工作之前的初始状态，隔膜9从上方的隔膜供给机构3中拉出，绕过左侧的隔膜供给销7的下方，并倾斜向下穿过正负极片供给机构1、2之间的间隙，然后绕过右侧的隔膜供给销7的上方向下延伸。与此同时，正负极片5、6分别设置在正负极片供给机构1、2上，且未延伸到二者之间的间隙中。上下卷针4此时也处于上下分离的状态。
卷绕装置工作时，首先启动正负极片供给机构1、2的气缸，此时正极片供给机构1传送带上的正极片5向右方运动，而负极片供给机构2上的负极片6向左方运动。当左右极片分别运动到两供给机构1、2之间间隙的预定位置时，正极片5位于隔膜9的下方而下极片6位于隔膜9的上方，并且正负极片5、6在水平方向上部分重叠。此时移动上下卷针4，使其相互贴合，直到夹紧正负极片5、6以及正负极片之间的隔膜9。卷针4夹紧上述极片5、6及隔膜9以后，在外界马达(未示出)的驱动下两卷针4绕其转轴旋转，从而将正负极片5、6及其之前的隔膜9卷绕成电芯。
卷绕后的极片的示意图请参考图5。工作人员可以根据电池生产的需要确定卷绕的圈数，然后在卷绕后的极片外侧用胶带等进行捆扎，以形成最后的电池电芯。
综上所述，在本实施方式中电池极片的卷绕方法包括以下步骤：
(1)将上下卷针设定在相互分开的状态，将正负极片分别设置在正负极片供给机构上，将隔膜穿过正负极片供给机构之间的间隙；
(2)启动正负极片供给机构，将正负极片向两供给机构之间的间隙驱动，使正负极片部分重叠并分别位于隔膜的上下两侧；
(3)驱动上下卷针相互靠拢贴紧，将正负极片及它们之间的隔膜夹紧；
(4)贴近后的卷针在外力的驱动下绕其中心轴旋转将正负极片及隔膜卷绕。
在本发明中，由于正负极片5、6分别从不同的两侧供给，因而在极片的供给过程中正负极片不会发生交叠，负极片6中的钴酸锂也不会掉落到正极片5上而造成短路。并且正负极片的供给机构设置在两侧便于机构的设置，在设计的空间上较为容易布置，装置的结构也较为简单。

Claims (14)

1. 一种电池极片卷绕装置，其特征在于：该装置包括正极片供给机构、与正极片供给机构在水平方向间隔相对并在竖直方向上错开一定距离的负极片供给机构、提供隔膜进入正负极片供应机构之间的隔膜供给机构、以及位于正负极片供给机构之间水平间隙上下方的上下卷针，所述隔膜供给机构供给的隔膜穿过正负极片供给机构之间的间隙，而正极片供给机构和负极片供给机构供给的正极片和负极片分别位于该隔膜的上下两侧并部分重叠，所述上下卷针位于该重叠部分的上下方，上下卷针可相互贴合而将正负极片及隔膜夹紧，所述相互贴合的上下卷针可绕其中心轴旋转。
2. 如权利要求1所述的电池极片卷绕装置，其特征在于：所述隔膜供给机构包括有隔膜卷以及导引隔膜的若干隔膜导向辊。
3. 如权利要求2所述的电池极片卷绕装置，其特征在于：所述隔膜供给机构在卷针的左右两侧分别设有一供给销。
4. 如权利要求3所述的电池极片卷绕装置，其特征在于：所述左侧的供给销在竖直方向上高于右侧的供给销。
5. 如权利要求4所述的电池极片卷绕装置，其特征在于：所述隔膜从隔膜供给机构中拉出，绕过左侧的隔膜供给销的下方，并倾斜向下穿过正负极片供给机构之间的间隙，然后绕过右侧的隔膜供给销的上方向下延伸。
6. 如权利要求5所述的电池极片卷绕装置，其特征在于：所述上下卷针连接于同一马达的转轴上，并可随该马达的转轴旋转，该上下卷针可以从该转轴的中心位置分别向上和向下运动，也可以返回到转轴中心位置相互紧贴。
7. 如权利要求6所述的电池极片卷绕装置，其特征在于：所述正极片供给机构或负极片供给机构为气缸带动的传送带。
8. 如权利要求7所述的电池极片卷绕装置，其特征在于：所述上下卷针为薄片状结构。
9. 使用权利要求1中电池极片卷绕装置的极片卷绕方法，其特征在于：正负极片分别从相对两侧供料以进行卷绕。
10. 如权利要求9所述的电池极片卷绕方法，其特征在于：该卷绕方法包括以下步骤：
(1)将上下卷针设定在相互分开的状态，将正负极片分别设置在正负极片供给机构上，将隔膜穿过正负极片供给机构之间的间隙；
(2)启动正负极片供给机构，将正负极片向两供给机构之间的间隙驱动，使正负极片部分重叠并分别位于隔膜的上下两侧；
(3)驱动上下卷针相互靠拢贴紧，将正负极片及它们之间的隔膜夹紧；
(4)贴近后的卷针在外力的驱动下绕其中心轴旋转将正负极片及隔膜卷绕。
11. 如权利要求10所述的电池极片卷绕方法，其特征在于：所述隔膜通过设置隔膜供给销而倾斜穿过正负极片之间的间隙。
12. 如权利要求11所述的电池极片卷绕方法，其特征在于：所述隔膜自正极片供给机构一侧向负极片供给机构一侧倾斜向下穿过正负极片之间的间隙。
13. 如权利要求12所述的电池极片卷绕方法，其特征在于：所述正极片位于隔膜的下方而负极片位于隔膜的上方。
14. 如权利要求13所述的电池极片卷绕方法，其特征在于：所述卷针安装在一马达的转轴上并通过马达的驱动而旋转。
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