CN101612678A - 一种隔膜切断方法及切断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电芯卷绕中的隔膜切断方法，包括以下步骤：a.将两片隔膜夹紧；b.用加热部件对两片隔膜进行加热使两片隔膜局部黏合在一起；c.在两片隔膜黏合处，或两片隔膜黏合处与电芯之间，将两片隔膜切断。本发明还提供采用该切断方法的切断装置。采用本发明切断方法和切断装置，可以先将隔膜黏合在一起，然后再切断，卷绕过程可以连续进行，而且避免了在隔膜上产生颗粒以影响电芯质量；极片内包时也能很好地保证电芯的外观；隔膜黏合在一起可以防止隔膜反弹，卷绕时不需要预卷，避免了电芯卷绕时因预卷而浪费隔膜。

Description

一种隔膜切断方法及切断装置

【技术领域】

本发明涉及电池制造技术，尤其是一种生产效率高且质量稳定的电芯卷绕后切断隔膜的方法及采用该方法的切断装置。

【背景技术】

现有技术中，电池电芯的卷绕过程如下：参照图1，卷针有两个工位：上工位(即图1中半针401、402所在的位置)和下工位(即图1中电芯500的位置)。当一个卷针在上工位卷绕预定的圈数后，转换工位至下工位(两个半针上卷绕着极片、隔膜形成卷芯500)，转换工位的过程中未剪断的隔膜也被向下拉出；然后另一个卷针的半针401、402在上工位将隔膜夹住；在将正极片、负极片相间地插入隔膜之间之前，需要在上工位和下工位之间将隔膜切断。现有的隔膜切断方式有热切断和冷切断两种。

冷切断的实现方式是：如图1所示，工位转换后，卷针(由两个半针401和402构成)在汽缸作用下伸出穿过隔膜601，夹紧机构700夹住隔膜601和602，由冷切刀232在汽缸作用下切断隔膜601和602，然后卷针预卷一定的角度(使隔膜601和602在夹紧机构700松开后不至于向上反弹回去)，再由夹紧机构700松开隔膜601和602，夹紧机构700复位、左右机械手开始送料以将正极片、负极片相间地插入隔膜之间，卷针400开始电芯的卷绕。这种方式的缺点是，由于卷绕前卷针要预卷一定的角度防止隔膜反弹回去，所以比较浪费隔膜。

热切断的实现方式是：如图2所示，在铜制热切刀231内装热电藕，在机器启动时接通热电藕的电源加热热切刀231，等待一段时间当热切刀231的温度达到一定时开始卷绕，工位转换后，卷针(由两个半针401和402构成)在汽缸作用下伸出穿过隔膜601，再由热切刀231和热切刀挡块123同时动作夹住隔膜601和602，由热切刀231产生的高温熔断隔膜，同时使601和602在熔断处黏合在一起，在隔膜熔断的同时隔膜在自身张力的作用下会向上反弹回去，但由于隔膜601和隔膜602在熔断处黏合在了一起，所以隔膜601和隔膜602会被卷针401挡在熔断黏合处而停止反弹，此时左右机械手在不预卷的情况下开始送料以将正极片、负极片相间地插入隔膜之间，卷针400开始下一电芯的卷绕。这种隔膜切断方式的缺陷是，由于隔膜切断方式是熔断，所以隔膜会由于温度过高而剧烈收缩从而在熔断口处产生颗粒，因为隔膜本身很薄，因而很容易被熔断处产生的颗粒刺破；且由于在熔断口处产生的颗粒大大小和排布是无规则的，故当电池极片为内包时，则隔膜熔断口处的不规则凸起颗粒对电芯的外观影响很大；特别地，因切断是热熔断，而切口的隔膜601和602要求黏合在一起，这样对温度控制的要求很高，当温度过高时，热切刀231就会把隔膜601和602同时熔断而不能将隔膜601和602黏合在一起，从而使半针401不能阻挡隔膜反弹，卷针400上没有隔膜，法正常连续卷绕，当温度过低时，就会出现热切刀231熔不断隔膜的情况，由于隔膜601和602没熔断造成上下工位的卷针之间由隔膜连接，在继续卷绕时就会出现上下工位的卷芯之间互相拉扯的情况，因而影响正常卷绕。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产效率高且质量稳定的隔膜切断方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电芯卷绕中的隔膜切断方法，包括以下步骤：

a.将两片隔膜夹住；

b.用加热部件对两片隔膜进行加热使两片隔膜局部黏合在一起；

c.在两片隔膜黏合处，或两片隔膜黏合处与电芯之间，将两片隔膜切断。

本发明隔膜切断方法的设计思路是先将两片隔膜黏合在一起，再在两片隔膜黏合处或两片隔膜黏合处与电芯之间将两片隔膜切断。步骤b中的加热过程只需将隔膜黏合在一起而不需要熔断，所以加热的温度不会很高，可以避免因温度过高而造成隔膜剧烈收缩从而在熔断处产生大小不一且排布无规则的颗粒，温度控制也相对较容易；步骤c中将隔膜切断时，隔膜已黏合在一起，卷针可以在黏合处阻挡隔膜的反弹。

在此基础上，进一步地：

作为本发明隔膜切断方法的改进，在步骤a中用夹紧部件将两片隔膜夹紧，夹紧部件包括步骤b中所用的加热部件。这样，可以将夹紧部件和加热部件结合起来，卷绕设备的结构和卷绕工序可以得到简化。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种生产效率高且质量稳定的隔膜切断装置。

为解决该技术问题，本发明提供一种采用上述本发明方法的切断装置，包括可相互靠紧以将两片隔膜夹紧的夹紧机构、可切断隔膜的切刀机构和可使两片隔膜局部黏合在一起的加热部件；切刀机构上设有刀具。

采用本发明切断装置，夹紧机构夹紧两片隔膜后加热部件先将隔膜黏合在一起，然后切刀机构再将隔膜切断，不会产生熔断方式出现的颗粒，而且卷针可以在黏合处阻挡隔膜的反弹。

在此基础上，进一步地：

作为本发明隔膜切断装置的具体形式，夹紧机构包括左夹紧机构和右夹紧机构；左夹紧机构包括左夹块和驱动左夹块的左驱动机构，右夹紧机构包括右夹块和驱动右夹块的右驱动机构。

作为本发明隔膜切断装置的改进，加热部件包括左夹块或右夹块。左夹块和右夹块二者之一或全部作为直接加热隔膜的部件，可以使卷绕设备的结构和卷绕工序得到简化。

切刀机构可以设于左夹紧机构或右夹紧机构上。切刀机构可以采用普通冷切断方式所用的切刀机构。

为防止加热部件的热量传到其它零部件上影响其它零部件的正常工作和寿命，在作为加热部件的左夹块或右夹块与相应的左驱动机构或右驱动机构之间，设有隔热板。

为避免操作者碰到加热部件发生烫伤，在加热部件朝向操作者的一侧设有防护机构。

本发明的有益效果是：采用本发明切断方法和切断装置，可以先将隔膜黏合在一起，然后再切断，卷绕过程可以连续进行，而且避免了在隔膜上产生颗粒以影响电芯质量；极片内包时也能很好地保证电芯的外观；隔膜黏合在一起可以防止隔膜反弹，卷绕时不需要预卷，避免了电芯卷绕时因预卷而浪费隔膜。

【附图说明】

下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明作进一步的详细说明：

图1是现有技术中冷切断方式的示意图；

图2是现有技术中热切断方式的示意图；

图3是本发明隔膜切断装置一种具体实施方式的装配分解示意图；

图4是图3中的左夹紧机构的立体示意图；

图5是图3中的右夹紧机构的立体示意图；

图6是图3所示隔膜切断装置在第一工作位的立体示意图；

图7是图3所示隔膜切断装置在第二工作位的立体示意图；

图8是本发明的隔膜切断装置在第二工作位的主视图；

图9是图3所示隔膜切断装置的应用示意图；

图10是采用本发明隔膜切断方法/装置进行切断后的隔膜的结构示意图。

【具体实施方式】

图3-图10示出了本发明的一种具体实施方式。

如图3、图6、图7和图8所示的隔膜切断装置，安装在机架(图中未示出)上，包括左夹紧机构和右夹紧机构，位置在上工位和下工位(参见图1和图2)之间，上卷针和下卷针都由两个半针构成，电芯500卷绕在下卷针上，半针401、402构成上卷针。

如图3，图4所示，左夹紧机构包括左夹块123和左驱动机构，左驱动机构包括固定部件和滑动部件，固定部件和滑动部件之间形成滑动配合。固定部件包括左安装板110；左汽缸100处于两条滑轨111之间，左汽缸100通过脚座112固定在左安装板110上。滑动部件包括依次连接的滑板120、汽缸连接板121、中间板122和。其中，滑板120为两块，相互平行设置，两滑板120底部均设有凸条124；左安装板110上，在两滑板120下方分别设有两条平行的滑轨111，凸条124形状与滑轨111相适配使得每个凸条124和相应的滑轨111之间可以沿左汽缸100的活塞杆伸缩方向相对滑动；两滑板120与汽缸连接板121固定连接，并在连接处设有三角形衬板125进行加强；汽缸连接板121上在两滑板120之间设有面向汽缸的汽缸连接件126；中间板122的两端设有沿竖直方向开设的腰形槽127，左夹块123和中间板122通过螺栓/螺帽旋紧固定，螺栓穿过腰形槽127，改变螺栓在腰形槽127中的位置可以调节左夹块123和中间板122二者在竖直方向上的相对位置，以方便将左夹块123和右挡块231二者对齐、夹紧隔膜601/隔膜602。

如图3、图5所示，右夹紧机构包括右挡块231和右驱动机构，右驱动机构包括固定部件和滑动部件，滑动部件和固定部件之间形成滑动配合。固定部件包括右安装板210，右安装板210上平行设有两条滑轨211；右汽缸200通过脚座212固定在右安装板210上并处于两条滑轨211之间；在右安装板210朝向操作者的一侧设有热防护装置，热防护装置包括防护座213和防护板214，防护板214通过防护座213与右安装板210相接，防护板214包括防护平板和防护立板，防护平板和防护立板垂直相接，防护板214横截面呈倒“L”形。滑动部件包括依次连接的滑板220、汽缸连接板221、中间板222、隔热板223；其中，滑板220为两块，相互平行设置，两滑板220底部均设有凸条224；右安装板210上，在两滑板220下方分别设有两条平行的滑轨211，凸条224形状与滑轨211相适配使得每个凸条224和相应的滑轨211之间可以沿右汽缸200的活塞杆伸缩方向相对滑动；两滑板220与汽缸连接板221固定连接，并在连接处设有三角形衬板225进行加强；汽缸连接板221上在两滑板220之间设有面向汽缸的汽缸连接件226；中间板222的两端设有沿竖直方向开设的腰形槽227，汽缸连接板221和中间板222之间通过螺栓/螺帽旋紧固定，螺栓穿过腰形槽227，改变螺栓在腰形槽227中的位置可以调节右挡块231和中间板222二者在竖直方向上的相对位置，以方便将左夹块123和右挡块231二者对齐、夹紧隔膜601/隔膜602。隔热板223包括隔热横板和隔热竖板，隔热横板和隔热竖板相互垂直，隔热板223横截面呈“L”形；切刀机构包括冷切刀232、冷切刀安装板234、压板235和冷切刀汽缸300，右挡块231安装在隔热板223的隔热竖板上，右挡块231上设有用于加热的热电藕233，隔热板223的作用是防止右挡块231的热量传到右汽缸200、冷切刀汽缸300和周围其它部件上影响这些部件的正常工作和寿命；冷切刀232安装在冷切刀安装板234和压板235之间，冷切刀安装板234与冷切刀汽缸300活塞杆相连，冷切刀汽缸300安装在隔热板223的隔热横板下方。

具体实施时切刀机构也可以设在左夹紧机构上。

该隔膜切断装置的切断方法如下：

如图9所示，当卷绕完的电芯500转换至下工位后，两个半针401和402伸出穿过隔膜601，在卷绕机的PLC控制下，参见图6，右汽缸200和左汽缸100的活塞杆均伸出，右汽缸200推动凸条224在滑轨211上滑动，滑板220随着凸条224的滑动带动右挡块231和切刀机构同时向前移动；与此同时，左汽缸100也在卷绕机的PLC控制下推动左夹块123前进，当左夹块123和右挡块231接触后，如图7、图8所示，隔膜601、602被左夹块123和右挡块231夹住，右挡块231利用来自热电藕233的热量将隔膜601和隔膜602黏合，在两隔膜在被夹处黏合后，由PLC控制冷切刀汽缸300运动，冷切刀汽缸300带动冷切刀232沿隔膜601和隔膜602的宽度方向运动并切断隔膜601和隔膜602；下工位的电芯500继续卷绕，下方的隔膜断头被卷到电芯上，上方的隔膜断头在自身张力作用下向上回弹，直至半针401阻挡在隔膜601和隔膜602的黏合处。当冷切刀汽缸300活塞杆达到行程时马上复位，同时右汽缸200和左汽缸100也在PLC控制下同时复位，并带动相应的部件复位，隔膜切断完成。在隔膜切断工序完成后，上工位卷针继续卷绕，卷绕完成并转换工位后重复以上过程，从而实现电芯的连续卷绕。

如图10所示，经本发明装置和方法切割出来的隔膜，标记1为冷切刀切割处，两层隔膜在此处被切断，切口整齐、均匀；标记2为隔膜601和隔膜602的黏合部位，隔膜601和隔膜602在此很好地黏合成一个整体；标记3为自然隔膜层，两层隔膜在此层相互分开，并呈自然状态。

本发明方法中，热电藕可以提前进行发热启动，因为热电藕发热需要一定的时间，若先将热电藕预热，在汽缸启动后的黏合过程可以比较迅速的完成，提高工作效率。

可以根据隔膜的具体情况对热电藕发热温度进行灵活调节，以适应不同的隔膜。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种电芯卷绕中的隔膜切断方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.将两片隔膜夹住；

b.用加热部件对两片隔膜进行加热使两片隔膜局部黏合在一起；

c.在两片隔膜黏合处，或两片隔膜黏合处与电芯之间，将两片隔膜切断。

2、根据权利要求1所述的电芯卷绕中的隔膜切断方法，其特征在于：在步骤a中用夹紧部件将两片隔膜夹紧，所述夹紧部件包括步骤b中所用的加热部件。

3、采用权利要求1所述电芯卷绕中的隔膜切断方法的切断装置，其特征在于：包括可相互靠紧以将两片隔膜夹紧的夹紧机构、可切断隔膜的切刀机构和可使两片隔膜局部黏合在一起的加热部件；所述切刀机构上设有刀具。

4、根据权利要求3所述的切断装置，其特征在于：所述夹紧机构包括左夹紧机构和右夹紧机构；所述左夹紧机构包括左夹块和驱动所述左夹块的左驱动机构，所述右夹紧机构包括右夹块和驱动所述右夹块的右驱动机构。

5、根据权利要求4所述的切断装置，其特征在于：所述加热部件包括所述左夹块或右夹块。

6、根据权利要求5所述的切断装置，其特征在于：所述切刀机构设于所述左夹紧机构或右夹紧机构上。

7、根据权利要求6所述的切断装置，其特征在于：在作为加热部件的所述左夹块或右夹块与相应的所述左驱动机构或右驱动机构之间，设有隔热板。

8、根据权利要求7所述的切断装置，其特征在于：在所述加热部件朝向操作者的一侧设有防护机构。

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