CN103219546A - 卷绕式叠片机以及电池卷绕叠片方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种卷绕式叠片机和电池卷绕叠片方法，该卷绕式叠片机包括卷绕装置、隔膜送料装置、极片给料装置、送极片机械手以及切隔膜装置。送极片机械手可将正负极片同时或先后压在隔膜上，而利用卷绕装置将叠在一起的正、负极片和隔膜一体翻转后，通过控制翻转角度或加覆隔膜的方式使隔膜将正、负极片隔开。采用本卷绕式叠片机和电池卷绕叠片方法制得的电芯和传统叠片的电芯相比，因为卷绕叠片时隔膜是螺旋式的裹住极片，因此电芯更紧，电芯不会松散。

Description

卷绕式叠片机以及电池卷绕叠片方法

技术领域

本申请涉及一种电池卷芯制作设备和方法，具体涉及一种卷绕式叠片机以及电池卷绕叠片方法。

背景技术

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。而锂离子电池的电芯内正极片和负极片需要交错叠放同时利用隔膜隔开，避免短路。对于小尺寸极片和细长极片，国内大部分叠片机采用的Z型叠片方式，如图1所示，现有叠片机进行叠片时，正极料盒12、负极料盒13位置不变，而叠片台11在正、负极料盒12、13两端循环移动，首先压刀15压住在叠片台11上的隔膜14，启动时叠片台11运动到右边时叠负极片，完成后压刀15把负极压住，叠片台11再运动到左边进行叠正极片，完成后压刀15把正极压住，叠片台11再运动到右边，如此循环至设定层数，然后切断隔膜14，再卷绕对切断后多余隔膜进行收尾，而后贴胶下料，一个电芯完成。

现有叠片机存在的缺陷是，叠片台11要在正、负极片料盒12、13两端来回移动，再加上极片压刀等气缸需要避让动作，平均每叠一片需要1.6s左右，且由于小极片需要压刀、极片吸盘、叠片台等尺寸结构紧凑，设计难度大。而且请参考图2，现有Z型叠片方式叠出的电芯为一张隔膜14成Z字型叠在正负极片之间，叠片时还易在Z字的左右方向上挪位从而导致叠片失败。

发明内容

本申请提供一种卷绕式叠片机以及电池卷绕叠片方法。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种卷绕式叠片机,包括：

卷绕装置，所述卷绕装置具有卷绕叠片位；

隔膜送料装置，用于将隔膜拉伸至所述卷绕叠片位处；

极片给料装置，所述极片给料装置为两个，其分别位于卷绕叠片位的两侧，用于按照叠片顺序提供对应的用于压住隔膜正反两面的正极片或负极片；所述卷绕装置可夹住卷绕叠片位处的隔膜以及压住隔膜正反两面的正极片和负极片，并带动正极片、隔膜和负极片一体翻转；

送极片机械手，所述送极片机械手为两个，其分别与一极片给料装置对应设置，用于在隔膜拉伸至卷绕叠片位后或卷绕装置带动正极片、隔膜和负极片翻转一次后，将对应的极片给料装置内的正极片或负极片再次送至卷绕叠片位，并将再次送至的正极片或负极片分别压在隔膜的对应外表面上；

以及切隔膜装置，用于在叠片卷绕完成后切断隔膜。

在所述卷绕式叠片机一种更为具体的实施例中，所述卷绕装置包括至少一副卷刀，所述卷刀上联接有用于驱动卷刀夹紧或松开隔膜以及正极片和负极片的夹紧动力机构、用于驱动卷刀并带动隔膜以及正极片和负极片一体翻转的旋转动力机构以及用于驱动所述卷刀进行退刀和进刀移动的抽拔动力机构。

在所述卷绕式叠片机一种更为具体的实施例中，所述卷刀为两个，其相对设置，用于分别夹紧隔膜以及正极片和负极片的两侧边。

在所述卷绕式叠片机一种更为具体的实施例中，所述旋转动力机构包括卷绕电机，所述卷绕电机联接一花键轴，所述卷刀分别通过一同步带轮结构与花键轴联接并随花键轴一体转动。

在所述卷绕式叠片机一种更为具体的实施例中，所述极片给料装置包括外料盒、内料盒、与外料盒对应的外次定位盒、与内料盒对应的内次定位盒、将极片从外料盒移动至外次定位盒的外机械手以及将极片从内料盒移动至内次定位盒的内机械手，所述外次定位盒和内次定位盒由平移动力机构驱动下在外料盒和内料盒之间移动。

在所述卷绕式叠片机一种更为具体的实施例中，所述送极片机械手包括旋转电机和在旋转电机驱动下将极片给料装置内的极片吸住并送至卷绕叠片处的吸盘组件，所述吸盘组件包括取料电机和吸盘，所述取料电机联接一同步带轮结构，所述吸盘设置在同步带轮的一侧皮带上随皮带伸缩移动。

在所述卷绕式叠片机一种更为具体的实施例中，在所述送极片机械手上还设有一个用于对卷芯上裁切下的隔膜进行收尾的收尾辊，所述收尾辊与一安装在吸盘组件上的收尾气缸联动。

在所述卷绕式叠片机一种更为具体的实施例中，所述隔膜送料装置包括下送隔膜组件，所述下送隔膜组件位于卷绕叠片位的下方，其包括下送隔膜气缸、一对下隔膜夹和一对下夹辊，所述下隔膜夹和下夹辊由对应的推缸推动现实开启和闭合，所述下隔膜夹、下夹辊和推缸由所述下送隔膜气缸驱动上下移动。

在所述卷绕式叠片机一种更为具体的实施例中，所述隔膜送料装置还包括上送隔膜组件，所述上送隔膜组件位于卷绕叠片位的上方，其包括上送隔膜气缸、一对上夹辊以及一带有若干吸孔的上隔膜夹，所述上隔膜夹与一横推隔膜夹气缸联动，可将上隔膜夹横推向或推离卷绕叠片位，所述上夹辊由一上夹辊推缸驱动实现开合，所述上夹辊、上隔膜夹、横推隔膜夹气缸以及上夹辊推缸均有上送隔膜气缸推动上下移动。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种电池卷绕叠片方法，包括以下步骤：

送第一隔膜步骤，将第一隔膜拉伸至放卷叠片位；

叠片步骤，将正极片和负极片分别叠在下第一隔膜的正反两面；

卷绕步骤，使正极片、负极片以及夹在两者之间的第一隔膜一体翻转；

送第二隔膜步骤，将第二隔膜拉伸至放卷叠片位，使第二隔膜覆盖于未被第一隔膜裹住的正极片或负极片上；

再次叠片步骤，将另一正极片和另一负极片分别压在在第一隔膜和第二隔膜的外表面上，其中电芯内相邻两个极片的极性相反；

再次卷绕步骤，将所述再次叠片步骤中新叠加的正极片和负极片以及夹在新叠加的正极片和负极片之间的其他极片和隔膜再次一体翻转；

重复上述再次叠片步骤和再次卷绕步骤，叠片至极片层数达到要求层数后，裁掉第一隔膜和第二隔膜，贴胶下料。

本申请的有益效果是：

本申请提供的卷绕式叠片机中，送极片机械手可将正负极片同时或先后压在隔膜上，而利用卷绕装置将叠在一起的正、负极片和隔膜一体翻转后，通过控制翻转角度或加覆隔膜的方式使隔膜将正、负极片隔开。极片给料装置内按照叠片顺序预先设置好下一次需要的极片，在卷绕装置一次卷绕后再次通过送极片机械手将新的正、负极片送至卷绕叠片位的隔膜与正、负极片组合结构的外侧上，然后重复卷绕、叠片，直至极片层数达到要求层数后，裁掉上隔膜和下隔膜，贴胶下料，即可完成卷绕式叠片。

本申请提供的电池卷绕叠片方法也是采用卷绕叠片的方式，将正极片、负极片和隔膜卷绕后再重复叠片卷绕，直至极片层数达到要求层数后，裁掉上隔膜和下隔膜，贴胶下料。

采用本卷绕式叠片机和电池卷绕叠片方法制得的电芯和传统叠片的电芯相比，因为卷绕叠片时隔膜是螺旋式的裹住极片，因此电芯更紧，电芯不会松散。

附图说明

图1为Z型叠片机工作过程示意图；

图2为Z型叠片机卷绕形成的电芯结构示意图；

图3为本申请卷绕式叠片机一种实施例中各装置分布位置示意图；

图4为本申请卷绕式叠片机一种实施例中送片机械手、卷绕装置以及切隔膜装置分布位置示意图；

图5为本申请卷绕式叠片机一种实施例中卷绕装置结构示意图；

图6为本申请卷绕式叠片机一种实施例中送片机械手结构示意图；

图7为本申请卷绕式叠片机一种实施例中左极片给料装置结构示意图；

图8为本申请卷绕式叠片机一种实施例中上送隔膜组件结构示意图；

图9为本申请卷绕式叠片机一种实施例中下送隔膜组件结构示意图；

图10为本申请卷绕式叠片机一种实施例中切隔膜装置结构示意图。

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。

在本申请的发明构思为通过设备将正、负极片叠于隔膜两侧，而后将正、负极片以及隔膜一体翻转卷绕，然后再重复叠片、卷绕动作，直至极片层数达到要求层数。

为实现上述这种发明构思而设计的卷绕式叠片机包括卷绕装置、隔膜送料装置、极片给料装置、送极片机械手以及切隔膜装置。

该卷绕装置具有卷绕叠片位，隔膜送料装置用于将隔膜拉伸至所述卷绕叠片位处，该隔膜送料方式有多种，比如单张隔膜单边送料、两张隔膜送料、单张隔膜双边送料等，本具体实施方式稍后会结合具体实施例对隔膜送料方式做进一步说明。

该极片给料装置为两个，其分别位于卷绕叠片位的两侧，用于按照叠片顺序提供对应的用于压住隔膜正反两面的正极片或负极片。选择不同的隔膜送料方式，对应极片给料装置会有所不同，因为电芯在卷绕过程中相邻的两个极片必须是不同极性，即正负极片需彼此间隔叠放，而不同的隔膜送料方式会导致在对正、负极片以及隔膜翻转后位于最外层的极片有所不同，因此极片给料装置内需预先根据选择的隔膜送料方式设置好极片的叠放顺序。

该卷绕装置可夹住卷绕叠片位处的隔膜以及压住隔膜正反两面的正极片和负极片，并带动正极片、隔膜和负极片一体翻转

该送极片机械手为两个，其分别与一极片给料装置对应设置，用于在隔膜拉伸至卷绕叠片位后或卷绕装置带动正极片、隔膜和负极片翻转一次后，将对应的极片给料装置内的正极片或负极片再次送至卷绕叠片位，并将新送至的正极片或负极片分别压在隔膜的对应外表面上。所述带动正极片、隔膜和负极片翻转一次并非指数学意义上的具体翻转次数，而是指隔膜在叠片后翻转到进行下一次叠片的位置这一过程为翻转一次，即无论这一过程中翻转动作是连续不停顿的翻转还是由多次中间有停顿的间隔翻转组合完成，本申请中均称其为翻转一次。

切隔膜装置设置在卷绕位的上方或下方，当极片层数达到要求层数，此时切隔膜装置用于在叠片卷绕完成后切断隔膜，从而贴胶取料。

采用本卷绕式叠片机和电池卷绕叠片方法制得的电芯和传统叠片的电芯相比电芯更紧，因为卷绕叠片时隔膜是螺旋式的裹住极片，因此电芯不会松散。

以下结合附图对本申请发明构思做进一步地描述。

实施例一：

为了描述的方便、准确以及便于理解，本实施例一描述的是卷绕式叠片机正常使用状态的结构，即本申请所说的上、下、左、右等表示方位的词语都是在设定卷绕式叠片机处于正常使用状态的前提下。

请参考图3，图3为本实施例一所提供的卷绕式叠片机各主要装置的整体排布图。其中卷绕装置位于中间，其上具有一卷绕叠片位213。该极片给料装置为两个，分别排布在卷绕叠片位213的左右两侧。请参考图4，每个极片给料装置对应设置一个送极片机械手，该送极片机械手将极片给料装置内的极片送至卷绕叠片位213。

隔膜送料装置包括上送隔膜组件和下送隔膜组件，该上送隔膜组件排布在在卷绕叠片位213上方，下送隔膜组件排布在卷绕叠片位213下方。该切隔膜装置位于卷绕叠片位213上下隔膜的拉伸路径上，分别用于裁掉上隔膜和下隔膜。

以下分别对每个装置做进一步描述：

请参考图4和5，该卷绕装置包括两副卷刀211a、211b，其相对设置，用于分别夹紧隔膜以及正极片和负极片的侧边。每副卷刀211a、211b上联接有夹紧动力机构、旋转动力机构以及抽拔动力机构。该夹紧动力机构可以为夹紧气缸215a、215b，用于驱动卷刀211a、211b夹紧或松开隔膜以及正极片和负极片。该用于抽拔动力机构可以为抽拔气缸216a、216b，用于驱动对应的卷刀211a、211b进行退刀和进刀移动，卷刀211a、211b还分别对应设有一缓冲器217a、217b。

该旋转动力机构包括卷绕电机212，该卷绕电机212联接一花键轴213，两个卷刀211a、211b分别通过一同步带轮结构214a、214b与花键轴213联接并随花键轴213一体转动，带动隔膜以及正极片和负极片一体翻转。

在起始状态，两卷刀211a、211b处于竖直状态，即将图5中卷刀211a、211b再翻转90度，使卷刀211a、211b垂直于安装平面的状态。卷绕电机212顺时针旋转带动花键轴213转动，两卷刀211a、211b分别通过对应同步带轮结构214a、214b和花键轴213联接，从而两卷刀211a、211b同时做顺时针旋转运动实现卷绕的功能。每叠一层卷绕叠片位213正、负极片和隔膜位置翻转180度。通过抽拔气缸216a、216b出位或回位可带动对应卷刀211a、211b前进或后退，配合夹紧气缸215a、215b使卷刀211a、211b去夹紧或松开极片和隔膜。

请参考图4和6，本装置中送极片机械手为两个，其分别与一极片给料装置对应设置，图6所示为本装置中左送极片机械手，其包括旋转电机234，该旋转电机234依次联接减速机2341、联轴器2342、轴承座2343和吸盘组件。该吸盘组件在旋转电机234驱动下将极片给料装置内的极片吸住并送至卷绕叠片位213。该吸盘组件包括旋转安装座、取料电机231和吸盘233，取料电机231联接一同步带轮结构232，该吸盘233设置在同步带轮232的一侧皮带上随皮带伸缩移动。

左送极片机械手上还设有一个用于对卷芯上裁切下的隔膜进行收尾的收尾辊235，该收尾辊235与一安装在吸盘组件上的收尾气缸239联动，该收尾辊235和收尾气缸239安装在旋转安装座上，收尾辊235装于一支座236上，支座236上设有旋转轴237和弹簧238。通过旋转电机234的旋转控制，可切换送极片机械手的吸盘233或收尾辊235面向卷绕叠片位213，而收尾气缸239可控制收尾辊235从送极片机械手上伸出和回缩。

本实施例一中，位于卷绕叠片位213右侧的右送极片机械手的结构与左送极片机械手基本一致，只是右送极片机械手上未设置收尾辊235。当然，在其他实施例中，收尾辊235也可设置在右送极片机械手上。

左旋转机械手在回位状态时，旋转安装座处于垂直方向，吸盘233向下处于上位原点，取料时，取料电机231逆时针旋转通过同步带232传动使吸盘233下移，下移到设定距离时停止，吸盘233表面贴在极片表面上，再通过真空吸力将极片吸附上，取料电机231顺时针旋转并使吸盘233回到原点。旋转电机234逆时针旋转90°使吸盘233旋转至卷绕叠片位213，通过取料电机231逆时针旋转前进到设定长度，此时将极片已贴附在电芯上，待卷刀211a、211b将极片压紧后吸盘233立即破真空，取料电机231顺时针旋转并使吸盘233回到原点，旋转电机234顺时针旋转90°使旋转处于竖直状态准备吸下一片极片，如此循环。

请参考图3、7，该极片给料装置为两个，分别为左极片给料装置和右极片给料装置，图7所示为左极片给料装置，其包括左外料盒222a、左内料盒221a、与左外料盒222a对应的左外次定位盒224a、与左内料盒221a对应的左内次定位盒223a、将极片从左外料盒222a移动至左外次定位盒224a的左外机械手226a以及将极片从左内料盒221a移动至左内次定位盒223a的左内机械手225a，该左外次定位盒224a和左内次定位盒223a由平移动力机构（可以为平移定位缸227a）驱动下在左外料盒222a、左内料盒221a和送极片机械手之间移动。

请参考图3，该右极片给料装置与左极片给料装置对称设置，包括右外料盒222b、右内料盒221b、与右外料盒222b对应的右外次定位盒224b、与右内料盒221b对应的右内次定位盒223b、将极片从右外料盒222b移动至右外次定位盒224b的右外机械手226b以及将极片从右内料盒221b移动至右内次定位盒223b的右内机械手225b，该右外次定位盒224b和右内次定位盒223b由平移动力机构（可以为平移定位缸227b）驱动下在右外料盒222b、右内料盒221b和送极片机械手之间移动。

由于本实施例一采用的是两张隔膜先后送料的方式，完成一次卷绕动作需要对极片和隔膜翻转180度，此时翻转后正负极片位置左右交换，并且同一极片的极耳位置也发生上下颠倒，因此在叠片时同极性极片需要极耳一正一反交替卷入电芯以便保证同极性极片的极耳方向相同，故取料定位组件有两个料盒（左内料盒221a和左外料盒222a）和两个次定位料盒（左内次定位盒223a和左外次定位盒224a）,此料盒和次定位盒结构都和现有技术相同。本实施例中设定左极片给料装置用于提供正极片，而对应的右极片给料装置用于提供负极片。取料定位时，平移定位缸227a出位，左外机械手226a从左外料盒222a取料至左外次定位盒224a，左外定位缸2211a回位对极片进行定位，左送极片机械手从左外次定位盒224a中取走此正极片，同时平移定位缸227a回位，左内机械手225a从左内料盒221a取料至左内次定位盒223a，左内定位缸2210a回位对正极片进行定位，左送极片机械手于左内次定位盒223a把此正极片取走，如此循环。其中左内次定位盒223a和左外次定位盒224a内的放置的正极片的极耳方向相反。本实施例一中右极片给料装置的取料方式与左极片给料装置取料方式相同，只是右极片给料装置放置的为负极片。

本实施例一中隔膜送料装置包括上送隔膜组件和下送隔膜组件。

请参考图8，该上送隔膜组件位于卷绕叠片位213的上方，其包括上送隔膜气缸241a、一对上夹辊243a、244a以及一带有若干吸口的上隔膜夹245a。该上隔膜夹245a与一横推隔膜夹气缸242a联动，可将上隔膜夹245a横推向或推离卷绕叠片位213。该上夹辊243a、244a由一上夹辊推缸246a驱动实现开合。该上夹辊243a、244a、上隔膜夹245a、横推隔膜夹气缸242a以及上夹辊推缸246a均有上送隔膜气缸241a推动上下移动。

下送隔膜组件位于卷绕叠片位213的下方，其包括下送隔膜气缸241b、一对下隔膜夹246b、247b和一对下夹辊244b、245b，下隔膜夹246b、247b和下夹辊244b、245b由对应的推缸242b、243b推动现实开启和闭合，该下隔膜夹246b、247b、下夹辊244b、245b和推缸242b、243b由下送隔膜气缸241b驱动上下移动

本实施例一中先送下隔膜，再送上隔膜。送下隔膜时，一对下夹辊244b、245b靠拢，一对下隔膜夹246b、247b把隔膜扶正，下送隔膜气缸241b出位，把下隔膜送到卷绕叠片位213，待隔膜被卷刀211a、211b夹紧后，一对下夹辊244b、245b张开，下送隔膜气缸241b回位。

送上隔膜时，一对上夹辊243a、244a靠拢，上隔膜夹245a上真空开启紧吸住上隔膜右侧，上送隔膜气缸241a出位，把上隔膜送到卷绕叠片位213，横推隔膜夹气缸242a回位使上隔膜左侧贴紧卷绕位的正极片，待隔膜被卷刀211a、211b夹紧后，上隔膜夹245a上真空关闭，横推隔膜夹气缸242a出位，上夹辊243a、244a张开，上送隔膜气缸241a回位。

请参考图10，切隔膜装置包括上膜刀251和下膜刀252，该上膜刀251由上送膜刀缸255驱动和控制其伸出和回缩，下膜刀252由下送膜刀缸256驱动和控制其伸出和回缩，同时上膜刀251和下膜刀252都设有导轨257，导向其伸出和回缩动作。该上膜刀251由上膜刀气缸253驱动和空气其开闭，下膜刀252由下膜刀气缸254驱动和空气其开闭。该上膜刀251位于上隔膜送料路径上，下膜刀252位于下隔膜送料路径上。

本装置还包括一吸盘取料组件，用于将制好的电芯吸住并运走。

本装置进行卷绕叠片的过程如下：

第一隔膜步骤，将第一隔膜拉伸至放卷叠片位；

叠片步骤，将正极片和负极片分别叠在下第一隔膜的正反两面；

卷绕步骤，使正极片、负极片以及夹在两者之间的第一隔膜一体翻转；

送第二隔膜步骤，将第二隔膜拉伸至放卷叠片位，使第二隔膜覆盖于未被第一隔膜裹住的正极片或负极片上；

再次叠片步骤，将另一正极片和另一负极片分别压在在第一隔膜和第二隔膜的外表面上，其中电芯内相邻两个极片的极性相反；

再次卷绕步骤，将所述再次叠片步骤中新叠加的正极片和负极片以及夹在新叠加的正极片和负极片之间的其他极片和隔膜再次一体翻转；

重复上述再次叠片步骤和再次卷绕步骤，叠片至极片层数达到要求层数后，裁掉第一隔膜和第二隔膜，贴胶下料。

其中第一隔膜可为上隔膜或下隔膜，第二隔膜对应地可为下隔膜和上隔膜。

具体结合各装置的步骤为：

开机复位后，卷绕叠片位213的卷刀211a、211b成竖直状态，左极片给料装置和右极片给料装置上的平移定位缸227a、227b出位，横推隔膜夹气缸242a出位，送极片机械手的旋转安装座都为竖直状态，启动机器后运行步骤：

极片定位步骤，左外机械手226a从左外料盒222a中吸正极片到左外次定位盒224a进行定位，同时右外机械手226b对负极片进行对称动作，平移定位缸227a再回位，同时左内机械手225a从左内料盒221a中吸正极片到左内次定位盒223a进行定位，右内机械手225b对负极片进行对称动作。

送下隔膜步骤，下送隔膜组件的下夹棍244b、245b靠拢，下隔膜夹246b、247b把隔膜扶正，下送隔膜夹缸241b出位，把下隔膜送到卷绕叠片位213。

送左外料盒极片步骤，左送极片机械手的吸盘233吸住左外次定位盒224a中的正极片逆时针旋转90°到卷绕叠片位213，右送极片机械手顺时针旋转对负极片进行对称动作，同时平移定位缸227a出位，左外机械手226a从左外料盒222a中吸正极片到左外次定位盒224a进行定位，同时右外机械手226b对负极片进行对称动作。

叠片步骤，左、右吸盘233把正、负极片同时压紧于以上送下隔膜步骤送来的下隔膜上，下夹棍246b、247b分开，下送隔膜夹缸241b回位，此时正极耳方向靠下，负极耳靠上。

卷绕步骤，卷刀211a、211b张开后抽拔气缸216a、216b同时出位，到位后夹紧以上叠片步骤中压紧的极片和隔膜，左、右吸盘233回位，到位后左、右送极片机械手旋转回位使左、右旋转安装座成竖直状态，同时卷绕电机212带动卷刀211a、211b顺时针旋转180°，此时卷刀211a、211b内隔膜、极片顺序为：下隔膜→负极片→下隔膜→正极片，正极耳方向靠上，负极耳靠下，极耳方向与叠片步骤中刚好相反。

送上隔膜步骤，一对上夹辊243a、244a靠拢，上隔膜夹245a上真空开启紧吸住上隔膜右侧，上送隔膜气缸241a出位，把上隔膜送到卷绕叠片位213，横推隔膜夹气缸242a回位使上隔膜左侧贴紧卷绕位的正极片，待隔膜被卷刀211a、211b夹紧后，上隔膜夹245a上真空关闭，横推隔膜夹气缸242a出位，上夹辊243a、244a张开，上送隔膜气缸241a回位。

送左内料盒极片步骤，左送极片机械手的吸盘233吸住左内次定位盒223a中的正极片逆时针旋转90°到卷绕叠片位213，右送极片机械手顺时针旋转对负极片进行对称动作，同时平移定位缸227a回位，左内机械手225a从左内料盒221a中吸正极片到左内次定位盒223a进行定位，同时右内机械手225b对负极片进行对称动作。

再次叠片步骤，左、右吸盘233把正、负极片同时压紧于下隔膜和以上送上隔膜步骤中送来的上隔膜，上隔膜夹245a上真空关闭，横推隔膜夹气缸242a出位，上夹辊243a、244a张开，上送隔膜夹缸回位，此时卷刀211a、211b内隔膜、极片顺序为：正极片→下隔膜→负极片→下隔膜→正极片→上隔膜→负极片，正极耳方向靠上，负极耳靠下。

再次卷绕步骤，卷刀211a、211b张开后抽拔气缸216a、216b同时回位，到位后再出位，出位到位后卷刀211a、211b夹紧以上再次叠片步骤中压紧的正、负极片和隔膜，左、右吸盘233回位，到位后左右送极片机械手旋转回位成竖直状态，同时卷绕电机212带动卷刀211a、211b顺时针旋转180°，此时正极耳方向靠下，负极耳靠上，卷刀211a、211b内隔膜、极片顺序为：下隔膜→负极片→上隔膜→正极片→下隔膜→负极片→下隔膜→正极片→上隔膜。

重复上述再次叠片步骤和再次卷绕步骤，如此循环至负极片层数达到设定层数后一个电芯卷绕叠片完成。当极片叠至设定层数后，左送极片机械手回位使旋转安装座成竖直状态以保证收尾辊235成水平状态，卷刀211a、211b成竖直状态以保证切断处的上、下隔膜竖直，上、下送膜刀缸255、256同时出位，上膜刀251通过上膜刀气缸253夹紧上隔膜并切断，下膜刀252同上膜刀251做同样动作切断下隔膜，收尾气缸239出位使收尾辊235压在电芯上，弹簧238持续提供收尾辊235向外的弹力，当卷绕叠片位213顺时针旋转至设定圈数完成隔膜收尾时，收尾辊235始终跟随压电芯上，收尾结束时电芯为成水平状态，隔膜切边位于电芯正上方以便进行贴胶后下料。

相对于现有Z型叠片方式，本卷绕式叠片机在电芯叠片卷绕过程中，正、负极片是同时被放置在卷绕位，而后同时进行卷绕，因此提升了生产效率，可达到2s/2pcs（正、负极各1pcs）。而Z型叠片机是正、负极分开叠片的，其效率为3.2s/2pcs，比卷绕式叠片效率低了60%。由本装置制作出电芯和传统叠片的电芯相比，因为卷绕叠片时隔膜是螺旋式的裹住极片，因此电芯更紧，电芯不会松散。

实施例二：

本实施例二与实施例一的区别之处在于，本实施例二中采用单张隔膜双边送料的方式，即在本实施例二中仅放卷一张上隔膜或下隔膜，为方便描述和便于理解，本实施例二以上隔膜为例说明，同理也可由此推导出下隔膜的实施方式。

单张隔膜双边送料的方式中，首先在叠片前需要对隔膜进行处理，具体为，先通过上送隔膜组件（上送隔膜组件结构可参考实施例一所述结构）放卷隔膜，将隔膜拉伸至卷绕叠片位213，之后可通过下送隔膜组件（下送隔膜组件结构可参考实施例一所述结构）将隔膜继续拉伸至卷绕叠片位213的下方，在卷绕叠片位213的下方设置一收卷机构对隔膜进行收卷，从而形成卷绕叠片位213上下各有一卷隔膜的效果。

在具体进行卷绕叠片步骤时，先按照上述方式将隔膜设置好，使隔膜拉伸横穿卷绕叠片位213，之后可按照实施例一所述结构和方式叠片和卷绕。其中，在叠片步骤中，将极片覆于隔膜中端，因此执行卷绕步骤后，隔膜可将正、负极片都包裹住，因此本实施例二在卷绕步骤后无需再进行实施例一所述的送上隔膜步骤，只需直接重复叠片和卷绕步骤即可，如此循环至负极片层数达到设定层数后一个电芯卷绕叠片完成。

实施例三

本实施例三与实施例二的区别之处在于，本实施例三中采用单张隔膜单边送料的方式，即在本实施例三中仅放卷一张上隔膜或下隔膜，为方便描述和便于理解，本实施例三以上隔膜为例说明，同理也可由此推导出下隔膜的实施方式。

单张隔膜单边送料的方式中，同样需要在叠片前先对隔膜送料，将上隔膜拉伸至卷绕叠片位213，但与实施例二区别之处是，本实施例三中无需将隔膜拉伸至卷绕叠片位213下方，也无需借助一收卷机在卷绕叠片位213下方进行收卷，这就使得卷绕叠片位213只有上边有隔膜，然后参考实施例一描述的方式和结构进行叠片和卷绕步骤，需要注意的一点是，在本实施例三的卷绕步骤中，由于需要使隔膜包同时裹住压于其正反两面的正、负极片，因此需要在卷绕步骤中将隔膜、正、负极片至少卷绕360度。

进一步地，将隔膜、正、负极片卷绕360度后，由于电芯中相邻极片必须为异性，即不能正极片与正极片相叠，负极片与负极片相叠，因此在本实施例三中，位于卷绕叠片位213左右两侧的极片给料装置中需要预先根据叠片顺序准备好交替放置的正、负极片，例如左送极片机械手在隔膜左侧首先叠的是正极片，右送极片机械手在隔膜右侧首先叠的是负极片，将隔膜和极片翻转360度后，此时正极片又被翻转到左侧，此时左极片给料装置内需要提供一张负极片，以使得左送极片机械手再次叠片时，电芯内正、负极片交替叠放，因此左、右极片给料装置内需预先准备好交替放置的正、负极片。

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。

Claims (10)

1.一种卷绕式叠片机,其特征在于，包括：

卷绕装置，所述卷绕装置具有卷绕叠片位；

隔膜送料装置，用于将隔膜拉伸至所述卷绕叠片位处；

极片给料装置，所述极片给料装置为两个，其分别位于卷绕叠片位的两侧，用于按照叠片顺序提供对应的用于压住隔膜正反两面的正极片或负极片；所述卷绕装置可夹住卷绕叠片位处的隔膜以及压住隔膜正反两面的正极片和负极片，并带动正极片、隔膜和负极片一体翻转；

送极片机械手，所述送极片机械手为两个，其分别与一极片给料装置对应设置，用于在隔膜拉伸至卷绕叠片位后或卷绕装置带动正极片、隔膜和负极片翻转一次后，将对应的极片给料装置内的正极片或负极片再次送至卷绕叠片位，并将再次送至的正极片或负极片分别压在隔膜的对应外表面上；

以及切隔膜装置，用于在叠片卷绕完成后切断隔膜。

2.如权利要求1所述的卷绕式叠片机，其特征在于，所述卷绕装置包括至少一副卷刀，所述卷刀上联接有用于驱动卷刀夹紧或松开隔膜以及正极片和负极片的夹紧动力机构、用于驱动卷刀并带动隔膜以及正极片和负极片一体翻转的旋转动力机构以及用于驱动所述卷刀进行退刀和进刀移动的抽拔动力机构。

3.如权利要求2所述的卷绕式叠片机，其特征在于，所述卷刀为两副，其相对设置，用于分别夹紧隔膜以及正极片和负极片的两侧边。

4.如权利要求3所述的卷绕式叠片机，其特征在于，所述旋转动力机构包括卷绕电机，所述卷绕电机联接一花键轴，所述卷刀分别通过一同步带轮结构与花键轴联接并随花键轴一体转动。

5.如权利要求1所述的卷绕式叠片机，其特征在于，所述极片给料装置包括外料盒、内料盒、与外料盒对应的外次定位盒、与内料盒对应的内次定位盒、将极片从外料盒移动至外次定位盒的外机械手以及将极片从内料盒移动至内次定位盒的内机械手，所述外次定位盒和内次定位盒由平移动力机构驱动下在外料盒和内料盒之间移动。

6.如权利要求1所述的卷绕式叠片机，其特征在于，所述送极片机械手包括旋转电机和在旋转电机驱动下将极片给料装置内的极片吸住并送至卷绕叠片处的吸盘组件，所述吸盘组件包括取料电机和吸盘，所述取料电机联接一同步带轮结构，所述吸盘设置在同步带轮的一侧皮带上随皮带伸缩移动。

7.如权利要求6所述的卷绕式叠片机，其特征在于，在所述送极片机械手上还设有一个用于对卷芯上裁切下的隔膜进行收尾的收尾辊，所述收尾辊与一安装在吸盘组件上的收尾气缸联动。

8.如权利要求1所述的卷绕式叠片机，其特征在于，所述隔膜送料装置包括下送隔膜组件，所述下送隔膜组件位于卷绕叠片位的下方，其包括下送隔膜气缸、一对下隔膜夹和一对下夹辊，所述下隔膜夹和下夹辊由对应的推缸推动现实开启和闭合，所述下隔膜夹、下夹辊和推缸由所述下送隔膜气缸驱动上下移动。

9.如权利要求8所述的卷绕式叠片机，其特征在于，所述隔膜送料装置还包括上送隔膜组件，所述上送隔膜组件位于卷绕叠片位的上方，其包括上送隔膜气缸、一对上夹辊以及一带有若干吸孔的上隔膜夹，所述上隔膜夹与一横推隔膜夹气缸联动，可将上隔膜夹横推向或推离卷绕叠片位，所述上夹辊由一上夹辊推缸驱动实现开合，所述上夹辊、上隔膜夹、横推隔膜夹气缸以及上夹辊推缸均有上送隔膜气缸推动上下移动。

10.一种电池卷绕叠片方法，其特征在于，包括以下步骤：

送第一隔膜步骤，将第一隔膜拉伸至放卷叠片位；

叠片步骤，将正极片和负极片分别叠在下第一隔膜的正反两面；

卷绕步骤，使正极片、负极片以及夹在两者之间的第一隔膜一体翻转；

送第二隔膜步骤，将第二隔膜拉伸至放卷叠片位，使第二隔膜覆盖于未被第一隔膜裹住的正极片或负极片上；

再次叠片步骤，将另一正极片和另一负极片分别压在在第一隔膜和第二隔膜的外表面上，其中电芯内相邻两个极片的极性相反；

再次卷绕步骤，将所述再次叠片步骤中新叠加的正极片和负极片以及夹在新叠加的正极片和负极片之间的其他极片和隔膜再次一体翻转；

重复上述再次叠片步骤和再次卷绕步骤，叠片至极片层数达到要求层数后，裁掉第一隔膜和第二隔膜，贴胶下料。

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