CN102969479B - 电池极片制片和电芯卷制一体设备 - Google Patents

电池极片制片和电芯卷制一体设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电池极片制片和电芯卷制一体设备,包括机架和控制系统,在机架的中心安装有将所述正极片供给装置传送过来的正极片、所述负极片供给装置传送过来的负极片、所述第一、第二隔膜供给装置输出的隔膜依次按照正极片、隔膜、负极片、隔膜顺序卷绕成电芯的卷绕装置;在卷绕装置的左下侧设有二次下料机械手和下料传送带机构,二次下料机械手下料的同时进行烫孔加工,便捷有效;机架上正极耳焊接装置的裹胶机构采用凸轮控制结构,精度高、稳定性好;正极耳焊接装置的正极耳支架上穿过该设备的机架并安装于机架的后侧,负极耳焊接装置负极耳支架上穿过该设备的机架并安装于机架的后侧,使得整个设备上各装置的布局更加合理,整体尺寸有效的减小。

Description

电池极片制片和电芯卷制一体设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池的制作设备,尤其涉及电池极片制片和电芯卷制一体设备。
【背景技术】
[0002]目前,电池正、负极片的制片及电芯的卷绕,通常采用单独的两款设备分别完成,首先正、负极片的制片设备在正、负极片上焊接极耳、贴保护胶带等工序后,根据不同的卷绕设备的要求,将正、负极片定长裁断或收料成卷,从而完成制片工作;然后,将收集好的制片移动到半自动或全自动卷绕设备上,通过卷绕设备将极片卷绕成形,制作成为电池的电芯。
[0003]由于制片和卷绕电芯采用了两款设备,工作人员需将收集好的制片搬运到卷绕设备上,这样便增加了工作人员的劳动强度,而且耽误时间,影响了工作效率。
[0004]同时,在制片时,对料卷的要求较高,目前的技术很难将成卷收料做到对齐度一致,很容易在后续的卷绕过程中增大纠偏的难度,使正、负极片偏斜,将产生电芯端面对齐度不一致现象,极大的影响了电池电芯的品质;在卷绕时,由于人工的直接接触,易使正、负极片交叉污染,直接影响最终的电池品质。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种纠偏效果好、精度高、生产效率高,提高电芯质量和降低生产劳动强度的电池极片制片和电芯卷制一体设备。
[0006] 为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案是:
[0007] 电池极片制片和电芯卷制一体设备,包括机架和控制系统,在机架的正极片运行方向上依次设有正极片供给装置、正极片纠偏检测装置、正极片除尘机构、正极片张力机构、正极耳焊接装置、正极片第一牵引装置、正极片缓存装置、正极片贴胶装置、正极片第二牵引装置、正极片张力缓存储料装置、正极片测长机构、正极片过程纠偏机构、正极片插入机构;在机架的负极片运行方向上依次设有负极片供给装置、负极片纠偏检测装置、负极片除尘机构、负极片张力机构、负极耳焊接装置、负极片第一牵引装置、负极片缓存装置、负极片贴胶装置、负极片第二牵引装置、负极片张力缓存储料装置、负极片测长机构、负极片过程纠偏机构、负极片插入机构;该设备还包括第一隔膜供给装置、第一光纤纠偏检测装置、第一隔膜除静电机构、第一隔膜张力机构、第二隔膜供给装置、第二光纤纠偏检测装置、第二隔膜除静电机构和第二隔膜张力机构;在机架的中心安装有将所述正极片供给装置传送过来的正极片、所述负极片供给装置传送过来的负极片、所述第一、第二隔膜供给装置输出的隔膜依次按照正极片、隔膜、负极片、隔膜顺序卷绕成电芯的卷绕装置。
[0008] 在卷绕装置的左下侧设有二次下料机械手和下料传送带机构,二次下料机械手由一次下料手和二次烫孔下料手组成,一次下料手夹住卷绕好的电芯移出卷绕位置,二次下料机械手平移并旋转转将电芯送至烫孔位置,烫孔后,二次下料机械手退回,电池被放置在下料输送带上,电芯经由短路测试工位检测后输出。
[0009] 所述正极耳焊接装置包括正极耳支架、正极耳放料盘、正极耳张力机构、正极耳校直机构、裹胶机构、正极耳切断机构、正极耳牵引机构和正极耳焊接机构,所述正极耳放料盘、正极耳张力机构、正极耳校直机构、裹胶机构、正极耳切断机构、正极耳牵引机构和正极耳焊接机构依次安装在正极耳支架上,所述正极耳支架穿过该设备的机架并安装于机架的后侧。
[0010] 所述负极耳焊接装置包括负极耳支架、负极耳放料盘、负极耳张力机构、负极耳校直机构、负极耳切断机构、负极耳牵引机构和负极耳焊接机构,所述负极耳放料盘、负极耳张力机构、负极耳校直机构、负极耳切断机构、负极耳牵引机构和负极耳焊接机构依次安装在负极耳支架上,所述负极耳支架穿过该设备的机架并安装于机架的后侧。
[0011] 在上述各装置或机构之间还设有承载正极片、负极片、隔膜的过渡承载装置。
[0012] 优选地,所述正极耳焊接装置上裹胶机构采用凸轮控制结构,控制精度高、稳定性好。
[0013] 优选地,所述正、负极耳焊接装置上正、负极耳焊接机构均采用超声波焊接装置。
[0014] 优选地,所述正极耳焊接装置上还设有对正极耳焊接处的正极片涂覆位置及极片边缘进行位置检测的焊位检测装置,根据实际检测的焊位情况,决定是否将极耳焊接在正极片上,如焊位处的正极片有瑕疵,放弃对该位置处正极片的焊接。
[0015] 优选地,所述负极耳焊接装置上还设有对负极耳焊接处的负极片涂覆位置及极片边缘进行位置检测的焊位检测装置,根据实际检测的焊位情况,决定是否将极耳焊接在负极片上,如焊位处的负极片有瑕疵,放弃对该位置处负极片的焊接。
[0016] 优选地,所述过渡承载装置为多个分别传送正极片、负极片和隔膜的过渡轮。
[0017] 优选地,所述正、负极片张力缓存储料装置均由磁粉离合器和张力检测器组成,通过磁粉离合器和张力检测器控制卷绕过程中的极片张力并预存足够的卷绕用极片,保证极片卷绕时连续、不间断。
[0018] 优选地,所述正、负极片除尘机构均包括一对毛刷,该对毛刷配置成极片行进路径轴对称地交错,且刷面对着极片表面。
[0019] 优选地,所述下料传送带机构旁的机架上还设有对传送的电芯进行短路检测的短路测试仪,保证制作的电芯为合格品输出。
[0020] 本发明的有益效果是:
[0021] 本发明通过将电池极片的制片和电芯卷制整合在一起,所有装置或机构放置在一个机架上,通过一个控制系统控制,最终形成电池极片制片与电芯卷制的一体设备,从而减轻了工作人员的劳动强度,并且缩短了工作时间,极大的提高了工作效率。
[0022] 同时,正极耳焊接装置的正极耳支架上穿过该一体设备的机架并安装于机架的后侦牝负极耳焊接装置负极耳支架上穿过该一体设备的机架并安装于机架的后侧,使得整个设备上各装置的布局更加合理,整体尺寸有效的减小。
[0023]另外,在卷绕装置的左下侧设有二次下料机械手和下料传送带机构,二次下料机械手由一次下料机械手和二次下料机械手组成,一次下料手夹住卷绕好的电芯移出卷绕位置,二次下料机械手平移并旋转转,将电芯送至烫孔位置。所谓烫孔加工就是通过加热的烫针对卷绕的电芯中心孔进行整形。烫孔后,二次下料机械手退回,电池被放置在下料输送带上,电芯经由短路测试工位检测后输出;整个电芯的加工便捷有效。
[0024] 而机架上正极耳焊接装置的裹胶机构采用凸轮控制结构,便于控制裹胶速度,稳定性好;该一体设备还设有正、负极片张力缓存储料装置,正、负极片张力缓存储料装置均由磁粉离合器和张力检测器组成,通过磁粉离合器和张力检测器控制卷绕过程中的极片张力并预存足够的卷绕用极片,保证极片卷绕时连续、不间断;在正、负极片张力缓存储料装置后侧还分别设有正、负极片测长机构和正、负极片过程纠偏机构,正、负极片测长机构上的滚轮与极片保持持续不间断接触,在滚轮上加装测长编码器,通过计算滚轮转动圈数,间接测量卷绕的长度,以便控制卷绕的过程;正、负极片过程纠偏机构对运行中的极片进行纠偏,保证卷绕的精度;在正、负极片供给装置极片输出侧分别设置的正、负极片纠偏检测装置和正、负极片除尘机构,可以在正、负极片的输出的初始阶段对极片分别进行自动纠偏和除尘,清理极片表面易落的粉尘,避免影响电池的性能,从而确保电芯的加工品质。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的结构示意图;
[0026] 图2是本发明正极耳焊接装置及机架的侧面安装结构放大示意图;
[0027]图3是本发明负极耳焊接装置及机架的侧面安装结构放大示意图。
【具体实施方式】
[0028] 电池极片制片和电芯卷制一体设备,如图1所示,包括机架1和控制系统,在机架1的正极片运行方向上依次设有正极片供给装置2、正极片纠偏检测装置3、正极片除尘机构
4、正极片张力机构5、正极耳焊接装置6、正极片第一牵引装置7、正极片缓存装置8、正极片贴胶装置9、正极片第二牵引装置10、正极片张力缓存储料装置11、正极片测长机构12、正极片过程纠偏机构13、正极片插入机构14 ;在机架1的负极片运行方向上依次设有负极片供给装置15、负极片纠偏检测装置16、负极片除尘机构17、负极片张力机构18、负极耳焊接装置19、负极片第一牵引装置20、负极片缓存装置21、负极片贴胶装置22、负极片第二牵引装置23、负极片张力缓存储料装置24、负极片测长机构25、负极片过程纠偏机构26、负极片插入机构27,正、负极片测长机构(12、25)上的滚轮与极片保持持续不间断接触,在滚轮上加装测长编码器,通过计算滚轮转动圈数,间接测量卷绕的长度,以便控制卷绕的过程,正、负极片过程纠偏机构(13、26)对运行中的极片进行纠偏,保证卷绕的精度;所述正、负极片张力缓存储料装置(11、24)均由磁粉离合器和张力检测器组成,通过磁粉离合器和张力检测器控制卷绕过程中的极片张力并预存足够的卷绕用极片,保证极片卷绕时连续、不间断;在上述各装置或机构之间还设有承载正极片、负极片、隔膜的过渡承载装置33,该过渡承载装置33为多个分别传送正极片、负极片和隔膜的过渡轮。所述正、负极片除尘机构(4、17)均包括一对毛刷,该对毛刷配置成极片行进路径轴对称地交错,且刷面对着极片表面,使得正、负极片除尘机构(4、17)在极片运动过程中,对极片表面进行清理,清除正、负极片表面的易落的粉尘,避免影响电池的性能。
[0029] 如图2所示,正极耳焊接装置6包括正极耳支架60、正极耳放料盘61、正极耳张力机构62、正极耳校直机构63、裹胶机构64、正极耳切断机构65、正极耳牵引机构66和正极耳焊接机构67,所述正极耳放料盘61、正极耳张力机构62、正极耳校直机构63、裹胶机构64、正极耳切断机构65、正极耳牵引机构66和正极耳焊接机构67依次安装在正极耳支架60上,正极耳支架60穿过该设备的机架1并安装于机架1的后侧,使得整个设备上各装置的布局更加合理,整体尺寸有效的减小;其中,正极耳焊接装置6上裹胶机构64采用凸轮控制结构,控制精度高、稳定性好。在正极耳焊接装置6上还设有对正极耳焊接处的正极片涂覆位置及极片边缘进行位置检测的焊位检测装置(图中未示),根据实际检测的焊位情况,决定是否将极耳焊接在正极片上,如焊位处的正极片有瑕疵,放弃对该位置处正极片的焊接。
[0030] 如图3所示,负极耳焊接装置19包括负极耳支架190、负极耳放料盘191、负极耳张力机构192、负极耳校直机构193、负极耳切断机构194、负极耳牵引机构195和负极耳焊接机构196,所述负极耳放料盘191、负极耳张力机构192、负极耳校直机构193、负极耳切断机构194、负极耳牵引机构195和负极耳焊接机构196依次安装在负极耳支架190上,所述负极耳支架190穿过该设备的机架并安装于机架的后侧,使得整个设备上各装置的布局更加合理,整体尺寸有效的减小;在负极耳焊接装置19上还设有对负极耳焊接处的负极片涂覆位置及极片边缘进行位置检测的焊位检测装置(图中未示),根据实际检测的焊位情况,决定是否将极耳焊接在负极片上,如焊位处的负极片有瑕疵,放弃对该位置处负极片的焊接。其中,正、负极耳焊接装置(6、19)上正、负极耳焊接机构(67、196)均采用超声波焊接
目.ο
[0031] 同时,正、负极片贴胶装置(9、22)为保证贴胶精度,在正、负极片运动过程中,对前序已经焊接的极耳、极片涂覆边缘,极片边缘进行检测,并根据检测结果,对已经裁切的胶带进行位置纠正,定准位置后贴胶。
[0032] 继续如图1所示,该设备还包括第一隔膜供给装置28、第一光纤纠偏检测装置280、第一隔膜除静电机构290、第一隔膜张力机构29、第二隔膜供给装置30、第二光纤纠偏检测装置300、第二隔膜除静电机构310和第二隔膜张力机构31 ;所述正极片供给装置2、负极片供给装置15、第一隔膜供给装置28和第二隔膜供给装置30分别通过电机控制放卷材料(正、负极极片料卷及隔膜料卷)的供给;在正极片供给装置2、负极片供给装置15、第一隔膜供给装置28、第二隔膜供给装置30上的料卷打开位置,还分别设有正极片纠偏检测装置3、负极片纠偏检测装置16、第一光纤纠偏检测装置280和第二光纤纠偏检测装置300,分别通过正极片纠偏检测装置3、负极片纠偏检测装置16、第一光纤纠偏检测装置280和第二光纤纠偏检测装置300,对正极片供给装置2、负极片供给装置15、第一隔膜供给装置28、第二隔膜供给装置30供给的料卷的进行自动纠偏,保证极片放料精度;所述正极片张力机构5、负极片张力机构18、第一隔膜张力机构29和第二隔膜张力机构31分别通过各自的张力摆臂,控制极片或隔膜运动过程中的张力。
[0033] 继续如图1所示,在机架1的中心安装有将所述正极片供给装置2传送过来的正极片、所述负极片供给装置15传送过来的负极片、所述第一、第二隔膜供给装置(28、30)输出的隔膜依次按照正极片、隔膜、负极片、隔膜顺序卷绕成电芯的卷绕装置32 ;卷绕装置32采用三个卷绕头工作,三个卷绕头同心轴联动,卷绕时速度互不干涉,可根据要求分别控制卷针在三个工位分别运动,三工位换位采用凸轮分割器控制,稳定性高;抽推针采用凸轮机构控制,速度快,稳定性高。工作时,正、负极片插入机构(14、27)分别将正、负极片插入第一个卷绕头,同时将第一隔膜供给装置28和第二隔膜供给装置30送给的隔膜一起卷绕,卷绕时压轮机构34对卷绕时的正、负极片进行位置纠正,控制正、负极片准确进入卷针,同时由极片切刀及隔膜切刀将极片和隔膜切断;第一个卷绕工位在卷绕完成后,转到第二卷绕工位进行贴胶,该工位上,由贴胶机构35给电芯贴胶。第二个卷绕工位完成切断、贴胶工位的处理后,转到第三工位即下料工位进行下料。三个卷绕工位分别依次完成电芯操作,上述过程循环进行。
[0034] 继续如图1所示,在卷绕装置32的左下侧设有二次下料机械手36和下料传送带机构37,二次下料机械手36由一次下料手360和二次烫孔下料手361组成,一次下料手360夹住卷绕好的电芯移送出卷绕位置,送到二次烫孔下料手361,二次烫孔下料手361夹住电芯、旋转平送出下料位置,将其送至烫孔位置,二次烫孔下料手361上的烫孔加工是通过其上加热的烫针对卷绕的电芯中心孔进行整形。
[0035] 在下料传送带机构37旁的机架1上还设有对传送的电芯进行短路检测的短路测试仪38,保证制作的电芯合格品输出。
[0036] 以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例,并非以此限制本发明的实施范围,凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.电池极片制片和电芯卷制一体设备,包括机架和控制系统,其特征在于: 在机架的正极片运行方向上依次设有正极片供给装置、正极片纠偏检测装置、正极片除尘机构、正极片张力机构、正极耳焊接装置、正极片第一牵引装置、正极片缓存装置、正极片贴胶装置、正极片第二牵引装置、正极片张力缓存储料装置、正极片测长机构、正极片过程纠偏机构、正极片插入机构; 在机架的负极片运行方向上依次设有负极片供给装置、负极片纠偏检测装置、负极片除尘机构、负极片张力机构、负极耳焊接装置、负极片第一牵引装置、负极片缓存装置、负极片贴胶装置、负极片第二牵引装置、负极片张力缓存储料装置、负极片测长机构、负极片过程纠偏机构、负极片插入机构; 该设备还包括第一隔膜供给装置、第一光纤纠偏检测装置、第一隔膜除静电机构、第一隔膜张力机构、第二隔膜供给装置、第二光纤纠偏检测装置、第二隔膜除静电机构和第二隔膜张力机构; 在机架的中心安装有将所述正极片供给装置传送过来的正极片、所述负极片供给装置传送过来的负极片、所述第一、第二隔膜供给装置输出的隔膜依次按照正极片、隔膜、负极片、隔膜顺序卷绕成电芯的卷绕装置; 在卷绕装置的左下侧设有二次下料机械手和下料传送带机构,二次下料机械手由一次下料手和二次烫孔下料手组成; 所述正极耳焊接装置包括正极耳支架、正极耳放料盘、正极耳张力机构、正极耳校直机构、裹胶机构、正极耳切断机构、正极耳牵引机构和正极耳焊接机构,所述正极耳放料盘、正极耳张力机构、正极耳校直机构、裹胶机构、正极耳切断机构、正极耳牵引机构和正极耳焊接机构依次安装在正极耳支架上,所述正极耳支架穿过该设备的机架并安装于机架的后侧; 所述负极耳焊接装置包括负极耳支架、负极耳放料盘、负极耳张力机构、负极耳校直机构、负极耳切断机构、负极耳牵引机构和负极耳焊接机构,所述负极耳放料盘、负极耳张力机构、负极耳校直机构、负极耳切断机构、负极耳牵引机构和负极耳焊接机构依次安装在负极耳支架上,所述负极耳支架穿过该设备的机架并安装于机架的后侧; 所述各装置或机构之间还设有承载正极片、负极片、隔膜的过渡承载装置; 所述正极耳焊接装置上裹胶机构采用凸轮控制结构。
2.根据权利要求1所述的电池极片制片和电芯卷制一体设备,其特征在于,所述正、负极耳焊接装置上正、负极耳焊接机构均采用超声波焊接装置。
3.根据权利要求1所述的电池极片制片和电芯卷制一体设备,其特征在于,所述正极耳焊接装置上还设有对正极耳焊接处的正极片涂覆位置及极片边缘进行位置检测的焊位检测装置。
4.根据权利要求1所述的电池极片制片和电芯卷制一体设备,其特征在于,所述负极耳焊接装置上还设有对负极耳焊接处的负极片涂覆位置及极片边缘进行位置检测的焊位检测装置。
5.根据权利要求1所述的电池极片制片和电芯卷制一体设备,其特征在于,所述过渡承载装置为多个分别传送正极片、负极片和隔膜的过渡轮。
6.根据权利要求1所述的电池极片制片和电芯卷制一体设备,其特征在于,所述正、负极片张力缓存储料装置均由磁粉离合器和张力检测器组成。
7.根据权利要求1所述的电池极片制片和电芯卷制一体设备,其特征在于,所述正、负极片除尘机构均包括一对毛刷,该对毛刷配置成极片行进路径轴对称地交错,且刷面对着极片表面。
8.根据权利要求1所述的电池极片制片和电芯卷制一体设备,其特征在于,所述下料传送带机构旁的机架上还设有对传送的电芯进行短路检测的短路测试仪。
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