CN102024980B - 电芯卷绕装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电芯卷绕装置，包括正极放料机构、隔膜放料机构、负极放料机构、集流网放料机构、负极成型机构和卷绕机构。负极成型机构用于分别从所述负极放料机构和集流网放料机构获取负极和集流网，将所述负极和集流网合膜以形成复合负极带。卷绕机构用于分别从所述正极放料机构、隔膜放料机构和负极成型机构获取正极带、隔膜和复合负极带，将所述正极带、隔膜和复合负极带裁切成型并卷绕成筒状。本发明的电芯卷绕装置可全自动加工正、负极片，并将正、负极和隔膜卷绕成筒状，大大提高电芯的加工效率及合格率，产品质量稳定，可用于生产各种类型的卷绕式电池和电容的电芯。

Description

电芯卷绕装置

技术领域

本发明涉及电池电芯制备技术领域，特别涉及一种电芯卷绕装置。

背景技术

现有电池或电容电芯的结构主要有叠片式和卷绕式，其中卷绕式电芯通常由正极片、负极片和隔膜卷绕而成。

现有的卷绕式电芯的极片制作和电芯卷绕过程是分离的。首先用单独的设备制作正极片和负极片，再将成型正极片和负极片人工转移到卷绕装置中。

现有的卷绕装置通常包括正极放料机构、隔膜放料机构、负极放料机构和卷绕机构，此外，卷绕装置可包括吸盘，用于从负极片放料机构和正极放料机构吸取成型锂片和正极片并送到卷绕机构。卷绕机构将成型正极片、隔膜和成型负极片卷绕成型后，切断隔膜并贴终止胶。

现有的卷绕装置自动化程度低，生产效率低。目前尚未见有同时完成电芯卷绕过程和电芯极片制作的设备的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可自动完成极片加工和电芯卷绕工作，生产效率高，成本低的电芯卷绕装置。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种电芯卷绕装置，包括正极放料机构、隔膜放料机构、负极放料机构、卷绕机构、集流网放料机构和负极成型机构，其中：

本发明在现有电芯卷绕装置的基础上添加集流网放料机构和负极成型机构，负极成型机构用于分别从负极放料机构和集流网放料机构获取负极和集流网，将所述负极和集流网合膜以形成复合负极带。

上述电芯卷绕装置在工作时，正极材料、隔膜材料、负极材料和集流网材料分别从相应的放料机构放入；然后负极成型机构分别从负极放料机构和集流网放料机构获取负极和集流网，将负极和集流网合膜以形成复合负极带；最后卷绕机构分别从正极放料机构、隔膜放料机构和负极成型机构获取正极带、隔膜和复合负极带，将正极带、隔膜和复合负极带裁切成型并卷绕成筒状。

上述电芯卷绕装置中，负极放料机构与负极成型机构之间设置有至少一个用于将负极导入负极成型机构的导向辊，集流网放料机构与负极成型机构之间设置有至少一个用于将集流网导入负极成型机构的导向辊。

上述电芯卷绕装置中，负极成型机构为对辊成型机构，所述对辊成型机构包括相对设置的主动辊和从动辊，主动辊与驱动装置传动连接，可带动从动辊转动，将负极和集流网合膜。

上述电芯卷绕装置中，从动辊还可以与可调弹力系统连接，通过可调弹力系统将从动辊压向主动辊。

上述电芯卷绕装置中，在负极放料机构与负极成型机构之间还可以设置有对辊压平机构，用于将负极辊压平整。

上述电芯卷绕装置中，对辊压平机构与负极成型机构之间还可以设置有纠偏感应器，用于检测负极的传送位置，在负极偏离预定传送轨道时控制负极放料机构调整负极的传送。

本发明的电芯卷绕装置中还可以包括负极隔膜机构，负极隔膜机构用于在所述负极与负极成型机构之间提供对辊隔膜，以防止负极放料机构出来的负极粘结在负极成型机构上。

上述电芯卷绕装置中，负极隔膜机构包括隔膜放卷装置和隔膜收卷装置，隔膜收卷装置可在驱动装置驱动下旋转，以从隔膜放卷装置获得隔膜并卷绕在隔膜收卷装置上。

本发明的电芯卷绕装置中，负极成型机构与卷绕机构之间还可以设置有张力调节机构，用于调节复合负极带的张力。

上述电芯卷绕装置中，张力调节机构包括配重滑轮、与所述配重滑轮相对的配重压辊，以及直线滑轨；其中：直线滑轨上设置供复合负极带通过的通道；配重滑轮可在驱动装置的驱动下运动，以向配重压辊施加不同压力；配重压辊可滑动设置于直线滑轨上，其在压力作用下沿直线滑轨运动，以向通过所述通道的复合负极带施加压力。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的电芯卷绕装置可全自动加工正、负极片，并将成型正、负极和隔膜卷绕成筒状，大大提高电芯的加工效率及合格率，产品质量稳定，可用于锂电池、锂离子电池和电容电芯的制造。此外，本发明的电芯卷绕装置可生产多种外形的电芯，如柱式或方形等。

附图说明

图1是实施例中电芯卷绕装置的结构示意图；

图2是图1中负极成型机构50的放大结构示意图；

图3是图1中张力调节机构100的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明电芯卷绕装置结构原理作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例的电芯卷绕装置，可全自动完成电芯正、负极的成型和卷绕工作，其主要包括正极放料机构10、隔膜放料机构40、负极放料机构20、集流网放料机构30、负极成型机构50(用于完成负极的成型和送料工作)和卷绕机构60。可以理解的，电芯卷绕装置还包括必要的控制设备来控制其工作。

正极放料机构10包括可转动连接于机座上的料盘，用于装载卷绕成盘状的正极带，例如碳片。料盘与卷绕机构60之间还设置有用于导向的多个导向辊，以及用于夹持并将正极带拉向卷绕机构60的对辊牵引机构等。为保证送料精度，可用驱动装置，例如电机驱动料盘转动，以释放正极带。

如图2所示，负极放料机构20和集流网放料机构30各包括一个可转动连接于机座上的料盘，分别用于装载卷绕成盘状的负极(例如锂带)和集流网。集流网为金属材料制成，可以是不锈钢、碳钢、镍等金属或合金材料制成，用于增大电池反应面积。本实施例中，为确保负极送料精度，装载负极的料盘由电机驱动旋转，以释放负极。

负极成型机构50用于从负极放料机构20和集流网放料机构30获取负极和集流网，将负极和集流网合膜，使负极与集流网相粘结形成复合负极带，并将该复合负极带传送到卷绕机构60。本实施例中，负极成型机构50为对辊成型机构，包括相对设置的主动辊51和从动辊52。主动辊51与驱动装置(图未示)，如电机传动连接。从动辊52与可调弹力系统53连接。可调弹力系统53用于将从动辊52压向主动辊51，使从动辊52抵靠主动辊51，以控制负极合膜压力。可调弹力系统53可包括螺栓组件。当螺栓旋转向从动辊52移动时，从动辊52被压向主动辊51，使主动辊51与从动辊52之间压力增大。当螺栓旋转向远离从动辊52的方向移动时，其对从动辊52施加的压力减轻，从而使主动辊51与从动辊52之间的压力减小。

负极放料机构20与负极成型机构50之间还依次设置有对辊压平机构70和纠偏感应器80。对辊压平机构70用于将负极辊压平整，完成负极的整形。纠偏感应器80用于检测负极的传送位置，在负极偏离预定传送轨道时向控制负极放料机构前后移动，以调整负极的传送位置，使得负极从对辊压平机构70的出料口到卷绕机构60都是在一条直线上传送。

负极隔膜机构40用于在负极负极与负极成型机构50之间提供对辊隔膜，以防止在负极片压辊成型过程中负极与主动辊51或从动辊52粘结。对辊隔膜为绝缘材料制成，可以是塑料薄膜或玻璃纤维。本实施例中，负极与主动辊51之间设置有集流网，因此不需要再设置对辊隔膜。负极隔膜机构40由隔膜放卷装置41和隔膜收卷装置42组成。对辊隔膜从从动辊51和负极之间穿过，一端连接隔膜放卷装置41，另一端连接隔膜收卷装置42。隔膜放卷装置41和隔膜收卷装置42各包括一个可转动装配在机座上的料盘。隔膜收卷装置42的料盘与驱动装置，例如电机传动相连。该驱动装置驱动隔膜收卷装置42旋转，以从隔膜放卷装置41拉取对辊隔膜。负极放料机构20、集流网放料机构30、负极隔膜机构40与负极成型机构50之间还分别设置有至少一个用于将负极、集流网和对辊隔膜导入负极成型机构50的导向辊。

负极成型机构50与卷绕机构60之间还设置有张力调节机构100。参见图3，张力调节机构100包括配重滑轮101、位于配重滑轮101下方的配重压辊102，以及直线滑轨103。复合负极带从直线滑轨103前方通过。直线滑轨103沿复合负极带运动方向的两侧分别设置有至少一个支撑辊104，用于支撑负极片。配重滑轮101可在驱动装置，例如汽缸的驱动下做上下运动，以向配重压辊102施加不同压力。配重压辊102可滑动设置于直线滑轨103上，其在压力作用下沿直线滑轨103运动。工作中，当需要调节复合负极带的张力时(例如通过张力检测仪检测得知)，配重滑轮101在驱动装置的驱动下向下运动，向配重压辊102施加向下的压力，配重压辊102在压力下沿直线滑轨103向下滑动，对通过直线滑轨103的复合负极带施加压力，达到调节复合负极带张力的目的。

张力调节机构100一侧还设置有距离传感器。该距离传感器与卷绕控制系统电连接，用于测量所通过的复合负极带的长度，以供卷绕控制系统控制实现负极片的定长卷绕。

隔膜放料机构包括两个隔膜放料部：第一隔膜放料部92和第二隔膜放料部94，分别用于在正极放料机构10和负极放料机构之间，以及负极放料机构和卷绕机构60之间提供隔膜，以隔离电池正极和复合负极带中的负极以及复合负极带中的集流网和正极。本实施例中，第一隔膜放料部92和第二隔膜放料部94各包括一个可转动连接于机座上的料盘，分别用于装载卷绕成盘状的隔膜。隔膜为绝缘材料制成，可以是玻璃纤维或聚四氟乙烯膜。可以理解的，第一隔膜放料部92和第二隔膜放料部94与卷绕机构60之间还设置有用于将隔膜拉向卷绕机构60的送料机构，在此不再赘述。

卷绕机构60用于分别从正极放料机构10、隔膜放料机构和负极成型机构50获取正极带、隔膜和复合负极带，将所述正极带、隔膜和复合负极带裁切成型并卷绕成筒状。可以理解的，为实现上述功能，卷绕机构60可包括至少两个机械手以实现正、负极片在裁切前和裁切后的传送，实现卷绕动作的单针或多针卷绕部，多个用于裁切正极带、负极片和隔膜的冲刀或裁刀等。卷绕机构60还应包括终止胶送料机构、用于切断终止胶的冲刀或裁刀、以及用于将终止胶贴在卷绕成型的电芯上的传送装置。

综上所述，本发明电芯卷绕装置可自动加工正、负极并将成型正负极卷绕成电芯，产品一致性高，产品质量稳定、可靠，原料浪费现象可控。可用于制造电池，例如锂电池、锂离子电池，或电容的电芯。特别适用于圆柱型或方形卷绕式电池或电容的制造。

Claims (9)

1.电芯卷绕装置，包括正极放料机构、隔膜放料机构、负极放料机构和卷绕机构，其特征在于：还包括集流网放料机构和负极成型机构，其中：

所述负极成型机构用于分别从负极放料机构和集流网放料机构获取负极和集流网，将负极和集流网合膜以形成复合负极带；

所述卷绕机构用于分别从正极放料机构、隔膜放料机构和负极成型机构获取正极带、隔膜和复合负极带，将正极带、隔膜和复合负极带裁切成型并卷绕成筒状；

所述负极成型机构为对辊成型机构，所述对辊成型机构包括相对设置的主动辊和从动辊，所述主动辊与驱动装置传动连接，可带动从动辊转动，将所述负极和集流网合膜。

2.根据权利要求1所述的电芯卷绕装置，其特征在于，所述负极放料机构与负极成型机构之间设置有至少一个用于将负极导入负极成型机构的导向辊，所述集流网放料机构与负极成型机构之间设置有至少一个用于将集流网导入负极成型机构的导向辊。

3.根据权利要求2所述的电芯卷绕装置，其特征在于，所述从动辊与可调弹力系统连接，所述可调弹力系统用于将从动辊压向主动辊。

4.根据权利要求1所述的电芯卷绕装置，其特征在于：所述负极放料机构与负极成型机构之间还设置有对辊压平机构，用于将负极辊压平整。

5.根据权利要求4所述的电芯卷绕装置，其特征在于，所述对辊压平机构与负极成型机构之间还设置有纠偏感应器，用于检测负极的传送位置，在负极偏离预定传送轨道时控制负极放料机构调整负极的传送。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电芯卷绕装置，其特征在于：所述电芯卷绕装置还包括负极隔膜机构，用于在所述负极与负极成型机构之间提供 对辊隔膜，以防止所述负极粘结在所述负极成型机构上。

7.根据权利要求6所述的电芯卷绕装置，其特征在于：所述负极隔膜机构包括隔膜放卷装置和隔膜收卷装置，所述隔膜收卷装置可在驱动装置驱动下旋转，以从隔膜放卷装置获得隔膜并卷绕在隔膜收卷装置上。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电芯卷绕装置，其特征在于，所述负极成型机构与卷绕机构之间设置有张力调节机构，用于调节复合负极带的张力。

9.根据权利要求8所述的电芯卷绕装置，其特征在于：所述张力调节机构包括配重滑轮，与所述配重滑轮相对的配重压辊，以及直线滑轨；所述直线滑轨上设置供复合负极带通过的通道；所述配重滑轮可在驱动装置的驱动下运动，以向配重压辊施加不同压力；所述配重压辊可滑动设置于直线滑轨上，其在压力作用下沿直线滑轨运动，以向通过所述通道的复合负极带施加压力。 

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