CN103811713A - 用于可再充电电池的电极组件的卷绕器 - Google Patents

Abstract

公开了一种改善了空间使用的用于可再充电电池的电极组件的卷绕器。所述卷绕器包括：多个送线轴，供应负极构件、正极构件、第一分隔件构件和第二分隔件构件；卷芯轴，堆叠并螺旋地卷绕由所述送线轴供应的第一分隔件构件、负极构件、第二分隔件构件和正极构件；第一框架，容纳卷芯轴和所述多个送线轴中的预定数量的送线轴；第二框架，连接到第一框架并且容纳所述多个送线轴中的其它送线轴；回转定向器，安装在第一框架和第二框架之间并且使一个构件的前进方向回转定向；位置控制器，控制穿过回转定向器并且朝着卷芯轴前进的构件的位置。

Description

用于可再充电电池的电极组件的卷绕器

技术领域

所描述的技术总体上涉及一种用于卷绕可再充电电池的电极组件的卷绕器，更具体说，涉及一种改善了用于卷绕可再充电电池的电极组件的空间使用的卷绕器。

背景技术

随着对移动装置的技术开发和需求的增加，对作为能量源的可再充电电池的需求也已经增加。不同于一次电池，可再充电电池可以被重复地充电和放电。镍氢电池、锂电池和锂离子电池是常用的可再充电电池的示例。

可再充电电池包括：电极组件，通过堆叠正极和负极且分隔件位于正极和负极之间并且将正极、负极以及位于正极和负极之间的分隔件螺旋地卷绕成凝胶卷（jellyroll）的形状来形成；壳体，容纳电极组件与电解质溶液；帽组件，用于密封壳体的开口。

卷绕器用于制造电极组件。卷绕器包括用于供应负极构件的负极构件送线轴（spool）、用于提供正极构件的正极构件送线轴、用于供应两个分隔件构件的两个分隔件送线轴以及用于螺旋地卷绕由送线轴供应的构件的卷芯轴（mandrel）。

在该背景技术部分公开的上述信息仅仅用于加强对所描述的技术的背景的理解，因此其可能包含不构成对本领域普通技术人员来说在本国已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于可再充电电池的电极组件的卷绕器，以改善空间使用效率并且减小卷绕器所需的空间。

本发明的实施例还提供一种用于可再充电电池的电极组件的卷绕器，以使送线轴运动装置中的卷绕器的负载最小。

一个实施例提供一种用于可再充电电池的电极组件的卷绕器，所述卷绕器包括：多个送线轴，供应负极构件、正极构件、第一分隔件构件和第二分隔件构件；卷芯轴，堆叠并螺旋地卷绕由送线轴分别供应的第一分隔件构件、负极构件、第二分隔件构件和正极构件；第一框架，容纳卷芯轴和所述多个送线轴中的预定数量的送线轴；第二框架，连接到第一框架的端部并且容纳所述多个送线轴中的其它送线轴；回转定向器，安装在第一框架和第二框架之间并且使构件的传送方向回转定向；位置控制器，对穿过回转定向器并且朝着卷芯轴传送的构件的位置进行控制。

第一框架和第二框架连接为彼此交叉。

回转定向器由空气转动棒形成，所述空气转动棒安装在第一框架和第二框架的端部处。

位置控制器由枢转装置形成，所述枢转装置安装在第一框架中并且沿构件的传送方向设置在卷芯轴的前部。

所述多个送线轴包括：第一分隔件构件送线轴，供应第一分隔件构件；负极构件送线轴，供应负极构件；第二分隔件构件送线轴，供应第二分隔件构件；正极构件送线轴，供应正极构件。第一分隔件构件送线轴安装在第一框架中。

负极构件送线轴、第二分隔件构件送线轴和正极构件送线轴安装在第二框架中。

回转定向器包括：第一空气转动棒，使负极构件回转定向；第二空气转动棒，使正极构件回转定向；第三空气转动棒，使第二分隔件构件回转定向。

位置控制器包括：第一枢转装置，设置在第一空气转动棒和卷芯轴之间并且控制传送的负极构件的位置；第二枢转装置，设置在第二空气转动棒和卷芯轴之间并且控制传送的正极构件的位置；第三枢转装置，设置在第三空气转动棒和卷芯轴之间并且控制传送的第二分隔件构件的位置。

另一实施例提供一种用于可再充电电池的电极组件的卷绕器，所述卷绕器包括：多个送线轴，供应负极构件、正极构件和分隔件构件；卷芯轴，堆叠并螺旋地卷绕由送线轴供应的构件；框架，容纳送线轴和卷芯轴。所述多个送线轴中的一些送线轴和卷芯轴安装在框架的前部，其它送线轴安装在框架的一侧。

框架的所述一侧可以是框架的顶侧、左侧和右侧中的一个。

所述卷绕器还包括：空气转动棒，安装在框架的前部和侧方的边缘处并且使构件的传送方向回转定向；枢转装置，用于控制穿过空气转动棒并且朝着卷芯轴传送的构件的位置。

根据示例性实施例，通过在框架（例如，第一框架）的前部安装一些送线轴而在框架（例如，第二框架）的侧方安装其它送线轴，卷绕器的空间使用效率增加，并且卷绕器所需的空间减小。

应用空气转动棒使构件回转定向，并且应用重量较小的枢转装置来控制构件的位置，由此与用于控制构件的位置的传统的送线轴运动装置相比，使卷绕器的负载最小化。

附图说明

通过参照附图对本发明的实施例进行的详细描述，本发明的上面和其它特征以及优点将变得更加明显，其中：

图1是根据本发明的原理的实施例构造的用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的前视图；

图2是根据本发明的原理的实施例构造的用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的右视图；

图3是根据本发明的原理的实施例构造的用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的局部俯视图；

图4是用于改变构件的前进方向的回转定向器（reorienter）的斜视图；

图5是用于控制构件的前进位置的位置控制器的斜视图；

图6是示意性地示出用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的主要组件的图。

具体实施方式

下文中将参照附图来更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在全部不脱离本发明的精神或范围的情下，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。附图和描述本质上应被认为是说明性的而非限制性的。相同的标号在整个说明书中始终表示相同的元件。

使用卷绕器来制造可再充电电池的电极组件。卷绕器包括用于供应负极构件的负极构件送线轴、用于提供正极构件的正极构件送线轴、用于供应两个分隔件构件的两个分隔件送线轴以及用于螺旋地卷绕由送线轴供应的构件的卷芯轴。

通常，由相应送线轴供应的负极构件、正极构件和分隔件构件在卷绕器的前部朝着卷芯轴进行传送。当在卷绕过程期间传送构件时，卷绕器通过使用位移传感器感测构件的位置，并控制送线轴的在相对于构件供应方向垂直的方向上的位置，以控制相应构件的供应位置。为此目的，卷绕器包括运动装置，用于控制送线轴的在相对于构件供应方向垂直的方向上的位置。

由于卷绕器包括位于卷绕器的前部的相对大的送线轴，因此不利的是，卷绕器需要大的空间。此外，因为移动装置的重量重，所以为了控制送线轴，卷绕器的负载重。

在下面将论及的实施例提供一种需要相对小的空间并且具有相对轻的重量的卷绕器。

图1示出根据本发明的原理的实施例构造的用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的前视图。图2示出根据本发明的原理的实施例构造的用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的右视图。图3示出根据本发明的原理的实施例构造的用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的局部俯视图。以图1到图3中的每幅图中的各自坐标系说明，前视图是朝着XYZ坐标系的XZ面的视图，右视图是朝着XYZ坐标系的YZ面的视图，俯视图是朝着XYZ坐标系的XY面的视图。图6是示意性地示出用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的主要组件的图。

参照图1到图3以及图6，用于可再充电电池的电极组件的卷绕器将负极构件11、正极构件12、第一分隔件构件131和第二分隔件构件132螺旋地卷绕成凝胶卷的形状。

尽管未示出，但是可再充电电池通过将用于充放电操作的电极组件和电解质溶液安装在壳体中并将电连接到电极组件的帽组件安装在壳体的开口中来形成。

电极组件通过将顺序堆叠的第一分隔件、负极、第二分隔件和正极螺旋地卷绕成凝胶卷的形状而形成。更具体地说，如图1和图2中所示，卷绕器将顺序堆叠的第一分隔件构件131、负极构件11、第二分隔件构件132和正极构件12螺旋地卷绕成凝胶卷的形状。

第一分隔件构件131、负极构件11、第二分隔件构件132和正极构件12被螺旋地卷绕为分别形成电极组件的第一分隔件、负极、第二分隔件和正极。

卷绕器包括：多个送线轴30，用于供应相应的构件；卷芯轴41，用于堆叠并螺旋地卷绕由送线轴30供应的构件；框架50，用于容纳送线轴30和卷芯轴41；回转定向器60，用于改变构件的传送方向；位置控制器70，用于控制构件的位置。

详细地说，送线轴30包括：负极构件送线轴31，用于供应负极构件11；正极构件送线轴32，用于供应正极构件12；第一分隔件构件送线轴331，用于供应第一分隔件构件131；第二分隔件构件送线轴332，用于供应第二分隔件构件132。

卷芯轴41堆叠并螺旋地卷绕分别由第一分隔件构件送线轴331、负极构件送线轴31、第二分隔件构件送线轴332和正极构件送线轴32供应的第一分隔件构件131、负极构件11、第二分隔件构件132和正极构件12。

图3中示出的框架50包括第一框架51和第二框架52。例如，第一框架51可以提供一个安装空间，第二框架52可以在第一框架51侧方提供另一个安装空间。

在这种情况下，框架51的侧方包括顶侧、左边侧和与框架51的左边侧相对的右边侧。为了方便，如图1到图3中所示，第二框架52形成在第一框架51的右边侧上。

第一框架51大体上以相对于第二框架52垂直的方式形成，从而第一分隔件构件送线轴331和卷芯轴41可以以突出的方式安装在第一框架的侧方。另外，用于支撑、回转定向和引导第一分隔件构件131、负极构件11、第二分隔件构件132和正极构件12的多个空转辊42安装在第一框架51中。

第一分隔件构件送线轴331将第一分隔件构件131供应到卷芯轴41。在这种情况下，第一分隔件构件131由安装在第一框架51中的多个空转辊42支撑和引导。

第一分隔件构件131和卷芯轴41安装在第一框架51中，从而第一分隔件构件131不需要被回转定向。另外，第一分隔件构件131和卷芯轴41之间具有相对短的距离，从而第一分隔件构件131不需要位置控制。

第二框架52大体上以相对于第一框架51垂直的方向形成，并允许负极构件送线轴31、第二分隔件构件送线轴332和正极构件送线轴32以突出的方式安装在第二框架52的侧方。此外，用于支撑、回转定向和引导供应的负极构件11、第二分隔件构件132和正极构件12的多个空转辊43安装在第一框架51和第二框架52彼此连接的边缘处。

虽然在附图中示出的是第一框架51容纳第一分隔件构件送线轴331而第二框架52容纳负极构件送线轴31、第二分隔件构件送线轴332和正极构件送线轴32，但是本发明不限于此，本领域技术人员将在本发明的教导下根据实际情况修改实施例，例如，负极构件送线轴31、正极构件送线轴32、第一分隔件构件送线轴331和第二分隔件构件送线轴332以不同的组合分别容纳在不同的框架（例如，第一框架和第二框架）中或者分别容纳在框架的不同侧（例如，框架的前侧与顶侧、左侧或右侧）。

即，第一框架51在框架50的前部提供安装空间，第二框架52在框架50的侧方提供安装空间。因此，框架50有效地获得安装空间。

图3示出根据本发明的原理的实施例构造的用于可再充电电池的电极组件的卷绕器的局部俯视图。参照图3，框架50可以通过将第二框架52连接为与第一框架51的端部交叉来形成。例如，第一框架51和第二框架52可以成直角彼此连接。

卷绕器通过将第一框架51和第二框架52之间成直角连接而形成框架50，从而可以使用第一框架51的侧方的空间。即，第二框架52使第一框架51的面积减小并且在第一框架51的侧方获得额外的空间，框架50的空间使用效率可以被提高。

图4示出用于改变构件的传送方向的回转定向器的斜视图。参照图4，回转定向器60供应构件S，构件S可以是由以与第一框架51交叉的方式连接到第一框架51的第二框架52提供的负极构件11、正极构件12或第二分隔件构件132。

例如，回转定向器60可以包括空气转动棒601，空气转动棒601安装在第一框架51和第二框架52的连接边缘处，并且使构件S回转定向。空气转动棒601通过形成在空气转动棒601中的气孔602喷射空气，以使传送的构件S回转定向并且使构件S和空气转动棒601之间的摩擦最小化。因此，可以防止对构件S的损坏。

详细地说，回转定向器60包括：第一空气转动棒61，用于使负极构件11回转定向；第二空气转动棒62，用于使正极构件12回转定向；第三空气转动棒63，用于使第二分隔件构件132回转定向。

第一空气转动棒61将由位于第二框架52的侧方的负极构件送线轴31供应并且由空转辊43支撑的负极构件11从第二框架52的侧方回转定向到第一框架51的侧方。

第二空气转动棒62将由位于第二框架52的侧方的正极构件送线轴32供应并且由空转辊43支撑的正极构件12从第二框架52的侧方回转定向到第一框架51的侧方。

第三空气转动棒63将由位于第二框架52的侧方的第二分隔件构件送线轴332供应并且由空转辊43支撑的第二分隔件构件132从第二框架52的侧方回转定向到第一框架51的侧方。

图5示出用于控制构件的传送位置的位置控制器70的斜视图。参照图5，位置控制器70对经过回转定向器60并且沿A1方向朝着卷芯轴41传送的构件S的位置进行控制。

例如，位置控制器70可以包括用于控制构件S的位置的枢转装置701。枢转装置701包括支架703和一对辊704，支架703通过电机702旋转，一对辊704安装在支架703上，咬住构件S并允许构件S穿过。

因此，枢转装置701使支架703受电机702驱动相对于轴线705顺时针地或逆时针地沿A2方向旋转。例如，虽然未示出，但是电机702可以通过驱动凸轮而使支架703顺时针地或逆时针地沿A2方向旋转，凸轮控制连接在凸轮和支架703的侧方之间的连杆。因此，一对辊704顺时针地或逆时针地沿A2方向旋转。因此，被传送的构件S的位置被控制在A1方向上。位置受控的构件S由空转辊42引导并且被传送到卷芯轴41。

详细地说，位置控制器70包括：第一枢转装置71，用于控制负极构件11的位置；第二枢转装置72，用于控制正极构件12的位置；第三枢转装置73，用于控制第二分隔件构件132的位置。

第一枢转装置71设置在第一空气转动棒61和卷芯轴41之间并且位于第一框架51的前部。第一枢转装置71控制传送的负极构件11的位置并且将受空转辊42支撑的负极构件11供应到卷芯轴41。

第二枢转装置72设置在第二空气转动棒62和卷芯轴41之间并且位于第一框架51的前部。第二枢转装置72控制沿A1方向传送的正极构件12的位置并且将受空转辊42支撑的正极构件12供应到卷芯轴41。

第三枢转装置73设置在第三空气转动棒63和卷芯轴41之间并且位于第一框架51的前部。第三枢转装置73控制第二分隔件构件132的位置并且将受空转辊42支撑的第二分隔件构件132供应到卷芯轴41。

为了使构件S的传送方向A1从第二框架52的侧方回转定向到第一框架51的侧方，设置空气转动棒601，并且使构件S的位置沿A2方向回转且受枢转装置701控制，以使卷绕器的负载最小。

虽然已经结合目前被认为是可实现的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意在覆盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (11)

1.一种卷绕可再充电电池的电极组件的卷绕器，所述卷绕器包括：

多个送线轴，分别供应负极构件、正极构件、第一分隔件构件和第二分隔件构件；

卷芯轴，堆叠并螺旋地卷绕由所述多个送线轴分别供应的第一分隔件构件、负极构件、第二分隔件构件和正极构件；

第一框架，容纳卷芯轴和所述多个送线轴中的预定数量的送线轴；

第二框架，连接到第一框架的端部并且容纳所述多个送线轴中的其它送线轴；

回转定向器，安装在第一框架和第二框架之间并且使至少一个构件的传送方向回转定向；以及

位置控制器，对穿过回转定向器并且朝着卷芯轴传送的构件的位置进行控制。

2.如权利要求1所述的卷绕器，其中，第一框架和第二框架连接为彼此交叉。

3.如权利要求1所述的卷绕器，其中，回转定向器包括空气转动棒，所述空气转动棒安装在第一框架和第二框架共用的端部处。

4.如权利要求1所述的卷绕器，其中，位置控制器包括枢转装置，所述枢转装置安装在第一框架中并且沿构件在卷芯轴和供应构件的相应送线轴之间的传送方向设置。

5.如权利要求1所述的卷绕器，其中，所述多个送线轴包括：

第一分隔件构件送线轴，供应第一分隔件构件；

负极构件送线轴，供应负极构件；

第二分隔件构件送线轴，供应第二分隔件构件；以及

正极构件送线轴，供应正极构件，

第一分隔件构件送线轴安装在第一框架中。

6.如权利要求5所述的卷绕器，其中，负极构件送线轴、第二分隔件构件送线轴和正极构件送线轴安装在第二框架中。

7.如权利要求6所述的卷绕器，其中，回转定向器包括：

第一空气转动棒，使负极构件回转定向；

第二空气转动棒，使正极构件回转定向；以及

第三空气转动棒，使第二分隔件构件回转定向。

8.如权利要求7所述的卷绕器，其中，位置控制器包括：

第一枢转装置，设置在第一空气转动棒和卷芯轴之间并且控制传送的负极构件的位置；

第二枢转装置，设置在第二空气转动棒和卷芯轴之间并且控制传送的正极构件的位置；以及

第三枢转装置，设置在第三空气转动棒和卷芯轴之间并且控制传送的第二分隔件构件的位置。

9.一种卷绕可再充电电池的电极组件的卷绕器，所述卷绕器包括：

多个送线轴，分别供应负极构件、正极构件和分隔件构件；

卷芯轴，堆叠并螺旋地卷绕由送线轴供应的构件；以及

框架，容纳送线轴和卷芯轴，

所述多个送线轴中的一些送线轴和卷芯轴安装在框架的前部，其它送线轴安装在框架的一侧。

10.如权利要求9所述的卷绕器，其中，框架的所述一侧是框架的顶侧、左侧和右侧中的一个。

11.如权利要求10所述的卷绕器，其中，所述卷绕器还包括：

空气转动棒，安装在框架的前部和侧方的边缘处并且使构件的传送方向回转定向；以及

枢转装置，对穿过空气转动棒并且朝着卷芯轴传送的构件的位置进行控制。

Images