CN102522586B - 极片运送装置及应用该极片运送装置的叠片设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种极片运送装置，其包括：第一机械臂，其末端设置有第一吸盘，用于从第一取料位置吸取第一极片并将第一极片运送到第一整形位置；第二机械臂，与第一机械臂相对固定设置，其末端设置有第二吸盘，用于从第一整形位置吸取整形好的第一极片并将第一极片运送到第一叠片位置；枢轴，所述第一机械臂和第二机械臂绕所述枢轴做枢转运动。本发明还提供一种叠片设备，其包括：具有以所述极片运送装置作为基本结构的极片运送装置；夹棍，用于夹持隔离膜；叠片台，位于所述夹棍下方。该叠片设备将正极极片和负极极片所需的取料装置和整形装置整合在同一运送装置上，使得叠片设备的机械设计和控制都得到了简化，降低了成本。

Description

极片运送装置及应用该极片运送装置的叠片设备

技术领域

本发明涉及一种极片运送装置，尤其涉及一种应用于电池设备领域的极片运送装置。

本发明还涉及一种叠片设备，尤其涉及一种应用该极片运送装置的叠片设备。

背景技术

一般而言，电池的组成主要包括电池壳体、电池芯、电池芯盖。其中，电池芯主要由电解液与电池芯结构所构成，而电池芯结构主要由正极、负极、隔离膜等材料构成，电解液则充斥在电池壳体与电池芯结构之间。其中，隔离膜将电池芯结构中的正极与负极隔开，防止短路。将电池芯结构置入电池壳体中，再将电池芯盖与电池壳体以焊接等方式密合后，最后将电解液注入电池内，即完成电池的主要制造流程。

具体来说，随着对于能源的不同需求，人们开发出了许多不同种类的电池，如镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等。其中锂离子电池因其优越的性能（如电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好等）而得到人们广泛的应用。锂离子电池又可分为多种，如锂钴电池(LiCoO₂)、锂锰电池(LiMnO₂)、锂镍电池(LiNiO₂)及磷酸铁理电池(LiFePO₄)等，上述分类是根据锂离子电池正极材料的不同而做出的。

目前，电池的形状一般分为圆柱型（Cylinder）与方型（Prismatic）两种形状，而电池的形状涉及到电池芯结构的制成与设计。针对圆柱型电池，其电池芯结构通常为卷绕体，而对于方型电池，其电池芯结构通常为叠片体。叠片体的制程主要有三种:Z字型叠片法、隔离膜制袋法、隔离膜切片法。

下面以Z字型叠片法为例，对叠片体的制程进行一下简要的说明，该方法的主要流程为：首先，配制用于形成电极表面的活性材料层的悬浮液，将悬浮液涂覆到电极的主表面上，然后经过干燥并压制以制造电池的正极极片和负极极片。将正极极片和负极极片相互配合使得活性材料层相互面对，同时在正极极片和负极极片之间放置一具有弹性薄膜特性的隔离膜。沿着正极极片和负极极片的标记区域将正极极片和负极极片弯曲成垂直截面为Z字形。由于隔离膜具有弹性薄膜特性且夹在正极极片和负极极片之间，因此，隔离膜也被弯曲成与正极极片和负极极片相同的形状。以上即为Z字型叠片法的主要制程。

在实际的生产过程中，叠片体的制作是通过机械设备来完成的。根据不同的制程，叠片设备主要分为：Z型叠片机，卷绕式叠片机。Z型叠片机用于生产方型电池的叠片体，卷绕式叠片机用于生产圆柱型电池的叠片体。

 现有的大型锂离子动力电池的叠片体就是由Z型叠片机生产的，目前常用的Z型叠片机通常由取料嘴、整形嘴、极片料槽、整形装置、底座、隔离膜夹持装置，叠片台、叠片体运送装置等装置组成。取料嘴、整形嘴、极片料槽、整形装置分为两组，以横向和纵向方向设置。

取料嘴和整形嘴上一般还设有吸盘，用于吸取极片料槽和整形装置上的极片。极片料槽用于存放尚未被叠片的极片，整形装置用于将取料嘴运送来的极片进行定位以方便下一步的叠片。位于底座上的叠片台通过底座的左右往复运动完成极片的叠片。

隔离膜夹持装置用于夹持隔离膜，并将隔离膜拉成一直线，以方便将正负极片放置于隔离膜上。叠片过程中只用一条隔离膜分隔所有正极极片与负极极片。因此，Z字型叠片法的隔离膜只有在叠片体完成时才会被切断，一个叠片体的隔离膜实际都是相连的。

叠片体运送装置用于将制作完成的叠片体从叠片装置中运送出来。

在生产过程中，横向方向设置的机械臂通过其上设置的取料嘴从极片料槽中吸取极片，同时其上的整形嘴从整形装置中吸取经过整形定位的极片，然后上述机械臂向叠片台方向移动，与此同时叠片台向机械臂方向移动，待吸取有极片的整形嘴运动到叠片台的上方时，机械臂停止运动，并下压将极片放置在隔离膜上，同时取料嘴将从极片料槽中吸取的极片放置到整形装置上进行整形。

纵向方向设置的机械臂的运动过程与横向设置的机械臂相同，但当横向机械臂将极片运送至叠片台进行叠片时，纵向机械臂返回极片料槽和整形装置处进行吸取极片。

由上述可知，横向机械臂和纵向机械臂的运动行程为两个独立且垂直的行程，不仅移动时间较长，机械设计与相应控制也较为复杂。

有鉴于此，有必要对现有的叠片设备的结构予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极片运送装置，该装置具有可绕同一枢轴转动的机械臂，极片运送轨迹为圆弧形，移动时间短，效率高

本发明的另一目的在于提供一种应用上述极片运送装置的叠片设备。

为实现上述发明目的之一，本发明的一种极片运送装置，其包括：

第一机械臂，其末端设置有第一吸盘，用于从第一取料位置吸取第一极片并将第一极片运送到第一整形位置；

第二机械臂，与第一机械臂相对固定设置，其末端设置有第二吸盘，用于从第一整形位置吸取整形好的第一极片并将第一极片运送到第一叠片位置；

枢轴，所述第一机械臂和第二机械臂绕所述枢轴做枢转运动；

其中，所述第一取料位置、第一整形位置、和第一叠片位置位于以枢轴为圆心、第一吸盘到枢轴的距离为半径的圆弧轨迹上。

 [0018] 作为本发明的进一步改进， 该装置还包括：

第三机械臂，其末端设置有第三吸盘，用于从第二取料位置吸取第二极片并将第二极片运送到第二整形位置；

第四机械臂，与第三机械臂相对固定设置，其末端设置有第四吸盘，用于从第二整形位置吸取整形好的第二极片并将第二极片运送到第二叠片位置；其中

所述第三机械臂和第四机械臂绕所述枢轴做枢转运动。

作为本发明的进一步改进，所述第一机械臂和第二机械臂相交并在形成一夹角。

作为本发明的进一步改进，所述夹角为锐角。

作为本发明的进一步改进，所述第一机械臂和第三机械臂之间设置有一固定夹角。

作为本发明的进一步改进，所述固定夹角为180度。

作为本发明的进一步改进，所述第一极片为正极片和负极片中的一个，而所述第二极片为正极片和负极片中的另外一个。

为实现上述发明目的之一，本发明的一种叠片设备，其包括：

上述极片运送装置； 

夹棍，用于夹持隔离膜；

叠片台，位于所述夹棍下方；其中

所述夹棍和所述叠片台中至少一个可在第一叠片位置和第二叠片位置间运动，以控制隔离膜与第一极片和第二极片配合。

作为本发明的进一步改进，所述叠片台可在第一叠片位置和第二叠片位置间运动 。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：极片运送装置运送极片时的运送轨迹为圆弧形，可在将极片运送到整形位置的同时，将前一片整形完成的极片运送到叠片位置，减少了隔离膜左右移动的行程，提高了叠片体的生产效率，减少了叠片花费的时间。

此外，叠片设备将正极极片和负极极片所需的取料装置和整形装置整合在同一运送装置上，使得叠片设备的机械设计和控制都得到了简化，降低了成本。

附图说明

图1为本发明的极片运送装置的一具体实施方式示意图；

图2为本发明的极片运送装置的另一具体实施方式示意图；

图3为本发明的叠片设备的一具体实施方式的工作过程的示意图；

图4为图3所示叠片设备的不同时刻的工作过程的示意图；

图5为图3所示叠片设备的不同时刻的工作过程的示意图；

图6为图3所示叠片设备的不同时刻的工作过程的示意图；

图7为本发明的叠片设备的叠片过程的一具体实施方式示意图。

具体实施方式

下面将结合实施方式对本发明进行详细的描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做的等效变换或等效替代均包含在本发明的保护范围内。

本实施方式中第一机械臂为取料臂51，第二机械臂为整形臂53，第一吸盘和第二吸盘统称吸盘80.

如图1所示，极片运送装置包括取料臂51，用于从极片料槽处获取极片并运送到整形位置；整形臂53，用于获取经过整形的极片并运送到叠片位置。取料臂51和整形臂53相交并形成一夹角，作为一种优选实施方式，上述夹角为锐角（如60°），当然也可以设计成其他角度如直角或者钝角。取料臂51和整形臂53上还设有吸盘80。

在取料臂51和整形臂53相交处设有一枢轴60，取料臂51和整形臂53可绕枢轴60做枢转运动。

在运送极片时，取料臂51通过其上设置的吸盘80吸取极片，并绕枢轴60做枢转运动，从而将极片运送到整形位置，与此同时，整形臂53也通过吸盘80吸取极片，并将整形位置处的极片运送到叠片位置。需要说明的是，取料臂51将极片从极片料槽运送到整形位置的动作和整形臂53将极片从整形位置运送到叠片位置的动作是同时完成的。上述两个动作完成后，取料臂51和整形臂53做旋转运动回到最初的位置，继续运送剩余的极片到指定位置。且极片运送的轨迹为圆弧形，设取料臂51从极片料槽吸取极片的位置为取料位置，则取料位置、整形位置和叠片位置位于以枢轴60为圆心，吸盘80到枢轴60的距离为半径的圆弧轨迹上。

如下实施方式中第一机械臂为第一取料臂51，第二机械臂为第一整形臂53，第三机械臂为第二取料臂52，第四机械臂为第二整形臂54，第一吸盘、第二吸盘、第三吸盘、第四吸盘统称吸盘80。

如图2所示，为本发明的另一具体实施方式的示意图，该图所示的极片运送装置包括：第一取料臂51，用于从正极极片料槽处获取正极极片并运送到整形位置；第二取料臂52，用于从负极极片料槽处获取负极极片并运送到整形位置；第一整形臂53，用于获取经过整形的正极极片并运送到叠片位置；第二整形臂54，用于获取经过整形的负极极片并运送到叠片位置；第一取料臂51、第二取料臂52、第一整形臂53、第二整形臂54相交，且第一取料臂51和第二取料臂52形成一固定夹角，作为一种优选的实施方式，上述固定夹角为180°，当然在能够保证极片顺利运送的前提下，固定夹角也可设计成小于180°或大于180°的其它角度。第一整形臂和第二整形臂之间的夹角可根据需要设计成锐角（如60°）或直角或钝角。第一取料臂51、第二取料臂52、第一整形臂53、第二整形臂54上还设有吸盘80。

在第一取料臂51、第二取料臂52、第一整形臂53、第二整形臂54相交处设有一枢轴60，它们可绕枢轴60做枢转运动。

在运送极片时，第一取料臂51通过其上设置的吸盘80吸取正极极片，并绕枢轴60做枢转运动，从而将正极极片运送到整形位置，与此同时，第一整形臂53也通过吸盘80吸取正极极片，并将整形位置处的正极极片运送到叠片位置。需要说明的是，第一取料臂51将正极极片从正极极片料槽运送到整形位置的动作和第一整形臂53将正极极片从整形位置运送到叠片位置的动作是同时完成的。上述两个动作完成后，第一取料臂51和第一整形臂53做旋转运动回到最初的位置，继续运送剩余的正极极片到指定位置。且正极极片运送的轨迹为圆弧形，设第一取料臂51从正极极片料槽吸取极片的位置为取料位置，则取料位置、整形位置和叠片位置位于以枢轴60为圆心，吸盘80到枢轴60的距离为半径的圆弧轨迹上。

负极极片与上述正极极片运送的过程及运送轨迹相同，在此不再赘述，但应强调的是，本实施方式中，负极极片的运送动作和正极极片的运送动作是由同一极片运送设备完成的，二者并不是独立的运动过程。但在其它实施方式中，上述两个动作可以相互独立，即第一取料臂51、第一整形臂53的转动方向和第二取料臂52、第二整形臂54的转动方向并不是时刻保持一致的。

如图3所示，为具有图2所示极片运送装置的叠片设备的具体实施方式示意图。该叠片设备采用Z字型叠片法，适于生产方型电池的叠片体，故属于一种Z字型叠片设备。

但此实施方式并不是对该极片运送装置的限制，该极片运送装置同样可用于其它类型的叠片设备以完成极片的运送。

以下实施方式中，第一机械臂为第一取料臂51，第二机械臂为第一整形臂53，第三机械臂为第二取料臂52，第四机械臂为第二整形臂54。 

上述叠片设备包括：极片运送装置50，用于运送需要叠片的极片至指定位置，其结构特征与图2所示的具体实施方式相同，在此不再重复叙述；

夹棍30，用于夹持隔离正极极片和负极极片的隔离膜；

叠片台40，位于夹棍30的下方，为正极极片和负极极片的叠片制程提供了一操作平台；

料槽系统20，其包括正极极片料槽21，用于存放尚未进行叠片的正极极片，负极极片料槽22，用于存放尚未进行叠片的负极极片；

整形系统10，其包括第一整形装置11，用于对极片运送装置运来的正极极片进行整形定位，以便于后续的叠片制程，第二整形装置12，用于对极片运送装置运来的负极极片进行整形定位。整形系统的周侧还设有气缸70，用于辅助整形系统10进行极片的定位。

极片运送装置50在叠片设备中的工作过程与上述实施例中所介绍的工作过程相同，下面主要介绍极片整形装置50配合叠片台40以及夹棍30进行叠片的工作过程。

图3中第二整形臂54和第二取料臂52之间的箭头表示：极片运送装置50将沿箭头方向绕枢轴60做旋转运动，将第一整形装置11整形好的正极极片运送到叠片台40处进行叠片，与此同时，叠片台40上方的夹棍30夹持隔离膜运动到叠片台40的另一侧，将还未接触极片的隔离膜拉出，正极极片在压力的作用下放置在隔离膜上。

如图4所示，表示了正极极片进行叠片时极片运送装置50和夹棍30停留的位置。

如图5所示，第一取料臂51和第一整形臂53之间的箭头表示：极片运送装置50将沿箭头方向绕枢轴60做旋转运动，第一整形臂53离开叠片台40上方的位置，第二整形臂54运送在第二整形装置12处整形好的负极极片至叠片台40，进行叠片。同时，叠片台40上方的夹棍30夹持隔离膜运动到叠片台40的另一侧，将还未接触极片的隔离膜拉出，负极极片在压力的作用下放置在新拉出的隔离膜上，并与相邻的正极极片通过隔离膜相隔离，极片运送装置50和夹棍30如此往复运动，正极极片和负极极片被包裹在隔离膜中最终形成一叠片体。

如图6所示，表示了负极极片进行叠片时极片运送装置50和夹棍30停留的位置。

如图7所示，其为叠片设备另一具体实施方式的示意图。该实施方式中第二机械臂为第一整形臂53，第四机械臂为第二整形臂54。

本实施方式与上述实施方式不同之处在于：本实施方式中夹棍30是静止不动的，叠片台40在夹棍30下方做左右往复运动。当叠片台40处于实线位置处，第二整形臂54将整形好的负极极片运送到叠片台40位置处进行叠片，负极极片在压力的作用下被放置到隔离膜上，然后，叠片台40运动到虚线位置处，同时牵引隔离膜运动，拉出一段未接触极片的隔离膜，此时，第一整形臂53将整形好的正极极片运送到叠片台40位置处进行叠片，正极极片在压力的作用下被放置到隔离膜上，同时与负极极片通过隔离膜进行隔离，叠片台40如此往复运动，正极极片和负极极片被被包裹在隔离膜中形成一叠片体。

本实施方式中第一整形臂53和第二整形臂54之间的夹角可根据需要设计成锐角（但不等于60°）直角或钝角。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种极片运送装置，其特征在于，该装置包括：

第一机械臂，其末端设置有第一吸盘，用于从第一取料位置吸取第一极片并将第一极片运送到第一整形位置；

第二机械臂，与第一机械臂相对固定设置，其末端设置有第二吸盘，用于从第一整形位置吸取整形好的第一极片并将第一极片运送到第一叠片位置；

枢轴，所述第一机械臂和第二机械臂绕所述枢轴做枢转运动；

其中，所述第一取料位置、第一整形位置、和第一叠片位置位于以枢轴为圆心、第一吸盘到枢轴的距离为半径的圆弧轨迹上。

2.根据权利要求1所述的极片运送装置，其特征在于，该装置还包括：

第三机械臂，其末端设置有第三吸盘，用于从第二取料位置吸取第二极片并将第二极片运送到第二整形位置；

第四机械臂，与第三机械臂相对固定设置，其末端设置有第四吸盘，用于从第二整形位置吸取整形好的第二极片并将第二极片运送到第二叠片位置；其中

所述第三机械臂和第四机械臂绕所述枢轴做枢转运动。

3.根据权利要求1所述的极片运送装置，其特征在于，所述第一机械臂和第二机械臂相交并形成一夹角。

4.根据权利要求3所述的极片运送装置，其特征在于，所述夹角为锐角。

5.根据权利要求2所述的极片运送装置，其特征在于，所述第一机械臂和第三机械臂之间设置有一固定夹角。

6.根据权利要求5所述的极片运送装置，其特征在于，所述固定夹角为180度。

7.根据权利要求2所述的极片运送装置，其特征在于，所述第一极片为正极片和负极片中的一个，而所述第二极片为正极片和负极片中的另外一个。

8.一种叠片设备，其特征在于，包括：

如权利要求2所述的极片运送装置；

夹棍，用于夹持隔离膜；

叠片台，位于所述夹棍下方；其中

所述夹棍和所述叠片台中至少一个可在第一叠片位置和第二叠片位置间运动，以控制隔离膜与第一极片和第二极片配合。

9.根据权利要求8所述的叠片设备，其特征在于，所述叠片台可在第一叠片位置和第二叠片位置间运动 。

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