CN102290607A - 一种极片卷绕方法及极片卷绕装置 - Google Patents

一种极片卷绕方法及极片卷绕装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种极片卷绕方法及极片卷绕装置，极片卷绕方法包括以下步骤：步骤A：将隔膜贴近芯棒并与芯棒成相对位置；步骤B：利用加热熔接的方式将所述隔膜粘结在所述芯棒表面；步骤C：将正、负极片贴近所述芯棒并利用所述隔膜隔开，使所述正、负极片成前后相对状态后，开始卷绕。本发明对现有的极片卷绕工艺进行改进，不仅提高了电芯卷绕的工艺速度，提高了电池生产效率，而且与双面胶粘结隔膜与芯棒的方式相比，利用加热熔接的方式使隔膜与芯棒之间通过一种或两种材料熔融而直接连为一体，将隔膜牢固、准确地粘结在芯棒上，有效保证了电芯的品质，提高了其合格率。

Description

一种极片卷绕方法及极片卷绕装置
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种极片卷绕方法及极片卷绕装置。
背景技术
现有的大圆柱锂离子蓄电池等电池的生产过程中，通过极片卷绕工艺形成电芯时，首先需要人工利用双面胶将隔膜与电池芯棒粘连在一起，接着放入正负极片开始进行极片卷绕，且每个电芯的卷绕都采用这种处理方式逐一处理。
然而，这种人工粘连隔膜与芯棒的方式一方面降低了电芯卷绕的工艺速度，导致电池生产效率低下；另一方面可能受到操作方式、客观环境等因素的影响造成粘结不牢固或位置偏移等问题，会在一定程度上导致电芯的品质不良或合格率低下。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种提高生产效率、改善工艺质量的极片卷绕方法及极片卷绕装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种极片卷绕方法，包括以下步骤：
步骤A：将隔膜贴近芯棒并与芯棒成相对位置；
步骤B：利用加热熔接的方式将所述隔膜粘结在所述芯棒表面；
步骤C：将正、负极片贴近所述芯棒并利用所述隔膜隔，使所述正、负极片成前后相对状态，开始卷绕。
优选地，所述步骤B具体包括以下子步骤：
步骤B1：通过加热驱动机构使热烫刀自动进给，利用所述热烫刀的熔接端将所述隔膜粘结在所述芯棒表面；
步骤B2：通过加热驱动机构使所述热烫刀自动回退。
一种实施例，所述热烫刀中设置加热管或者其他的加热设备。
优选地，所述芯棒上还设置定位部，所述步骤A中，还包括利用所述定位部对所述芯棒进行定位的步骤。
所述芯棒为塑料芯棒或表面覆盖塑料薄膜的金属芯棒。
所述步骤B中，所述隔膜粘结在所述芯棒表面的熔接处的痕纹呈点状或条状。
优选地，所述步骤B中，加热熔接的温度大于或等于所述隔膜、塑料芯棒或塑料薄膜的熔点。
本发明还保护了一种极片卷绕装置，包括用于将正、负极片卷绕在芯棒上的卷绕机，还包括加热熔接件，用于当隔膜贴近并与安装在所述卷绕机上的芯棒成相对位置后，利用加热熔接的方式将所述隔膜粘结在所述芯棒表面。
优选地，所述加热熔接件为带有热烫端的热烫刀，所述热烫刀中设置发热管或者其他的加热设备。
进一步地，还包括控制器、熔接架和加热驱动机构，所述控制器与所述加热驱动机构连接，所述热烫刀安装在所述熔接架上且与所述加热驱动机构的动力输出端相连。
本发明的有益效果是：本发明对现有的锂离子电池生产过程中的极片卷绕工艺进行改进，不仅提高了电芯卷绕的工艺速度，提高了电池生产效率，而且与双面胶粘结隔膜与芯棒的方式相比，利用加热熔接的方式使隔膜与芯棒之间通过一种或两种材料熔融而直接连为一体，将隔膜牢固、准确地粘结在芯棒上，有效保证了电芯的品质，提高了其合格率。
附图说明
图1为本发明一种实施例的极片卷绕方法流程图；
图2为本发明一种实施例的极片卷绕装置示意图；
图3为本发明一种实施例芯棒上熔接处的痕纹示意图；
图4为本发明另一种实施例芯棒上熔接处的痕纹示意图；
图5为本发明第一种实施例的芯棒结构剖面图；
图6为本发明第一种实施例的芯棒结构右视图；
图7为本发明第二种实施例的芯棒结构剖面图；
图8为本发明第二种实施例的芯棒结构右视图；
图9为本发明第三种实施例的芯棒结构剖面图；
图10为本发明第三种实施例的芯棒结构右视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明对大圆柱锂离子蓄电池等电池生产过程中的极片卷绕工艺进行改进，利用加热熔接的方式替代现有技术中手工粘贴双面胶的方式，将用于隔开正、负极片的隔膜粘结在芯棒表面，从而提高极片卷绕效率和工艺质量。
具体地，如图1所示实施例的一种极片卷绕方法，包括以下步骤：
步骤S100：需要通过极片卷绕成型一个电芯时，如图2所示，卷绕机在PLC等控制器的控制下驱动隔膜20运动，优选还可借助过渡夹辊30使隔膜20保持一定的张力平稳移动，最终使其贴近并与芯棒10的位置相对。
步骤S101：控制器控制气缸等加热驱动机构，使热烫刀40按照图2的箭头方向自动进给一定距离，该热烫刀40可安装在与卷绕机独立的一个熔接架上，一端设置加热管，另一端为热烫端，本步骤的热烫刀40自动进给直到热烫端靠近或者接触隔膜20。
步骤S102：利用热烫刀40的熔接端，将隔膜20粘结在芯棒10表面从而形成牢固的连接。热烫刀40的热烫端可根据需要设置不同形状的触点，使本步骤隔膜20粘结在芯棒10表面的熔接处形成不同形状的痕纹50，例如触点可为连续的条形触点或者为非连续的多个点状触点，长度与隔膜20的宽度相同，最终在图3和图4的实施方式中分别形成条状和点状的熔接痕纹50。
为了使本步骤中隔膜20与芯棒10之间形成稳定、可靠的粘结而保证电芯的品质，加热熔接的温度即发热管的发热温度应至少能够将隔膜20和/或芯棒10表面的材料熔融，例如加热温度可取150～200℃，本实施方式选165℃。由于不同芯棒10可能具有不同材质，因此发热温度可能不同，例如图5至图8所示的实施方式中，芯棒10整体为塑料材质，其具有良好的耐电解液腐蚀性能并能与隔膜20很好地相熔粘连，因此加热温度可大于或等于隔膜20或塑料芯棒的熔点；如图9和图10所示的实施方式中，芯棒为表面覆盖塑料薄膜12的金属芯棒，该塑料薄膜12能够耐电解液腐蚀并能与隔膜很好地相熔粘，因此加热温度可大于或等于隔膜或塑料薄膜12的熔点。
步骤S103：控制器再次控制气缸等加热驱动机构，使热烫刀40自动回退至原始位置。
步骤S104：卷绕机将正、负极片贴近芯棒10并利用隔膜20隔开，使正、负极片成前后相对状态后，准备进行卷绕。
步骤S105：卷绕机的旋转轴旋转而带动正、负极片开始在芯棒10上卷绕形成电芯。
本实施方式中，根据电池形状的不同，芯棒10可能具有不同的形状，例如为大圆柱锂离子蓄电池的芯棒10，呈图5和图6所示的圆筒状，当然也可根据需要制成其他形状，使本发明应用于其他形状的蓄电池制造工艺。
优选地，为了便于加热熔接的顺利进行，芯棒10上还可设置定位结构，步骤S100中可利用定位部对芯棒20进行定位。例如图7至图10所示定位部可为设置在芯棒10两端的定位槽11，当然定位部还可为设置在芯棒10上的多边形内壁(替代现有技术中的圆筒状内壁)，当芯棒10安装在卷绕机的旋转轴上时，其定位部与旋转轴上相应的结构形成紧配合，避免其绕旋转轴自由转动而导致加热熔接的位置偏移。
本发明还提供了利用以上方法实现极片卷绕的一种极片卷绕装置，如图2所示，该装置主要包括加热熔接件和用于将正、负极片卷绕在芯棒10上的卷绕机，加热熔接件可为热烫刀40，用于当隔膜20贴近并对齐安装在卷绕机上的芯棒10后，利用加热熔接的方式将隔膜20粘结在芯棒10表面。
优选地，本实施方式的加热熔接件采用自动进给的方式实现加热熔接，当然可采用手工进给，例如自动进给的方式中，加热熔接件可与卷绕机采用同一控制器和控制程序，通过控制器、熔接架和加热驱动机构实现。例如，加热驱动机构可采用气缸等直线驱动机构，控制器与气缸相连，用于按照卷绕控制程序对其进行驱动；热烫刀40安装在熔接架上，且与气缸等的动力输出端相连。当控制器控制隔膜20贴近并对齐芯棒10后，气缸在控制器的控制下驱动热烫刀40自动进给直到热烫端靠近或者接触隔膜20，热烫刀40将隔膜20粘结在芯棒10表面后，气缸在控制器的控制下驱动热烫刀40自动回退，接着即可放入正、负极片而开始极片卷绕，卷绕完成后换上下一芯棒10再次重复热烫刀40自动进给等动作，依次完成多个电芯的制作。
本发明对现有的极片卷绕工艺进行改进，不仅提高了电芯卷绕的工艺速度，提高了电池生产效率，而且与双面胶粘结隔膜与芯棒的方式相比，利用加热熔接的方式使隔膜与芯棒之间通过一种或两种材料熔融而直接连为一体，将隔膜牢固、准确地粘结在芯棒上，有效保证了电芯的品质，提高了其合格率。
以上内容是结合具体的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 (10)

1.一种极片卷绕方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：将隔膜贴近芯棒并与芯棒成相对位置；
步骤B：利用加热熔接的方式将所述隔膜粘结在所述芯棒表面；
步骤C：将正、负极片贴近所述芯棒并利用所述隔膜隔开，使所述正、负极片成前后相对状态后，开始卷绕。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括以下子步骤：
步骤B1：通过加热驱动机构使热烫刀自动进给，利用所述热烫刀的熔接端将所述隔膜粘结在所述芯棒表面；
步骤B2：通过加热驱动机构使所述热烫刀自动回退。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热烫刀中设置加热管。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯棒上还设置定位部，所述步骤A中，还包括利用所述定位部对所述芯棒进行定位的步骤。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述芯棒为塑料芯棒或表面覆盖塑料薄膜的金属芯棒。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述隔膜粘结在所述芯棒表面的熔接处的痕纹呈点状或条状。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，加热熔接的温度大于或等于所述隔膜、塑料芯棒或塑料薄膜的熔点。
8.一种极片卷绕装置，包括用于将正、负极片卷绕在芯棒上的卷绕机，其特征在于，还包括加热熔接件，用于当隔膜贴近并与安装在所述卷绕机上的芯棒成相对位置后，利用加热熔接的方式将所述隔膜粘结在所述芯棒表面。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述加热熔接件为带有热烫端的热烫刀，所述热烫刀中设置发热管。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括控制器、熔接架和加热驱动机构，所述控制器与所述加热驱动机构连接，所述热烫刀安装在所述熔接架上且与所述加热驱动机构的动力输出端相连。
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