CN104051705A - 一种高效多极耳卷绕式电池制片设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效多极耳卷绕式电池制片设备，包括纠偏模块、激光切边模块、辊压模块和分切收卷模块，所述激光切边模块位于纠偏模块与辊压模块之间；所述激光切边模块包括四台激光器，常态时，所述第一激光器和第二激光器的激光点分别位于极片上敷料区的上边缘和下边缘，所述第三激光器和第四激光器的激光点分别位于极片下敷料区的上边缘和下边缘；所述分切收卷模块包括分切机构与收卷机构。本发明的有益效果在于，一改传统的制片工序步骤，将激光切边工序提到辊压前，没经过辊压的极片平整度极好，能有效避免切边不畅的现象。本发明设备对现有的激光切边、辊压、分切进行一体化整合，实现了高效、高质、低物耗的多极耳极片制备。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池制备领域，特别涉及一种高效多极耳卷绕式电池制片设备。
背景技术
锂离子电池自其原形诞生以来，随着技术的不断进步，其性能较以前有了明显提高。就目前的化学二次电源来看，它具有无可替代的作用，特别是能源危机的到来和环境压力的日益增大，锂离子电池应用市场需求日益扩大，现已作为动力源应用于电动车领域。而作为电动车的动力源，锂离子电池面临高容量、高功率密度等方面的性能压力。研究结果表明多极耳结构的极片设计可以有效地降低内阻，提高放电倍率等，能极大地提高锂离子电池的多种性能，因此对于多极耳电池的制备技术成了一个可大幅提高锂离子动力电池性能的研究方向。
多极耳电池目前常用的工艺为叠片式，但由于其制备工艺复杂、加工难度较高、设备精度要求高而很难高效率生产来满足电动车等领域的需求。常规的卷绕式单极耳电池有着一整套较成熟生产工艺和设备，随着激光切边技术等的发展，多极耳卷绕式电池成了一种可高效率生产的多极耳电池方向。现有多极耳卷绕式电池的极片加工一般由以下工序完成:两边留白式涂布，在集流体边缘预留极耳为通过激光切边得到多极耳极片。涂布完成进行辊压,辊压后分切,最后进行激光切边得到多极耳极片。这种生产效率较低，而且极片经辊压后有一定程度的延展变形，在进行切边时变形的极片在不同位置可能不一致，造成激光焦点位置不能刚好落在切片位置而导致切片不流畅有切不掉等问题出现。
为了提高制片效率,多极耳制片设备进行了一定程度的发展，为提高涂布效率，可一次涂覆多条,对于动力电池来说极片的宽度比较宽，一般选择一次性涂四条极片的方式，这种涂布方式中间要预留两个宽度的留白区为后续分切后切边准备，较大的中间留白宽度增加了极片的加工难度，中间容易产生褶皱而影响后续激光切边质量。激光切边设备技术的发展也出现了先切边后分切的设备可一次加工两条极片，这种设备增加了加工效率的同时也对辊压后极片的质量有了更多的要求，极片的变形等问题将导致切边位置极片不齐整，边缘出现小弧度不齐整的现象。
发明内容
本发明的目的在于针对现有多极耳制片设备的不足，提供一种高效多极耳卷绕式电池制片设备，制片效率高、质量好。
本发明是通过以下技术方案实现的，一种高效多极耳卷绕式电池制片设备，包括纠偏模块、激光切边模块、辊压模块和分切收卷模块，所述激光切边模块位于纠偏模块与辊压模块之间；所述激光切边模块包括激光器，所述激光器包括第一激光器、第二激光器、第三激光器以及第四激光器，常态时，所述第一激光器和第二激光器的激光点分别位于极片上敷料区的上边缘和下边缘，所述第三激光器和第四激光器的激光点分别位于极片下敷料区的上边缘和下边缘；所述分切收卷模块包括分切机构与收卷机构。
优选的，所述第一激光器与第四激光器在极片走向垂直方向上有一定的距离D0，所述D0=极耳长度+2mm。
优选的，所述激光切边模块还包括编码轮、导向轮、除尘器、下料口。
优选的，其特征在于，所述分切结构使用的分切刀包括两片同轴且相互平行设置的圆形刀片，两片圆形刀片间通过连接杆连接，所述连接杆的长度可以调节。
优选的，多极耳极片的制片流程为：按四条极片涂布方式涂覆后的极片在纠偏模块的作用下定位以固定位置进入激光切边模块；通过编码轮识别极片走动长度，确定激光器内激光移动时刻，在极片敷料区两侧留白区切出一定间隔的极耳；将激光切边后的极片在辊压模块中进行辊压处理；最后进入分切收卷模块，经分切刀分切后得4条多极耳极片,由收卷机构进行分开收卷，由此得到四卷多级耳卷绕式电池的极片。
优选的，所述收卷机构包括两只收卷轮，收卷轮收卷方向相反，两只收卷轮上分别设置两只卷筒，分别对极耳方向相同的极片进行收卷。
本发明的有益效果在于，一改传统的制片工序步骤，将激光切边工序提到辊压前，未经过辊压的极片平整度极好，能有效避免辊压后极片变形引起极片质量问题而造成的切边不畅的现象；激光器设置在辊压前可使极片切边后，两个极片之间产生了一定的间隙，使得辊压时不会因为极片的延展而相互影响造成极片不良，保证了辊压的顺畅进行，第一激光器与第四激光器的错位设置可使第四激光器有限利用第一激光切边后的废料进行另一极片的激光切边，减少了涂布时中间留白的预留宽度；分切敷料区设计在辊压后可避免切口位置辊压时出现的掉料现象；在辊压模块后设置分切收卷模块，可以有效利用前面的纠偏模块使分切位置更好的定位，采用两个分切刀的同轴独立设计能够确保辊压后的两条极片都能进行中分。本发明设备对现有的激光切边、辊压、分切等设备进行一体化整合，进行合理的工序安排，实现了高效、高质、低物耗的多极耳极片制备。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中激光切边模块2的局部放大示意图；
图3为本发明激光切边模块中激光器在常态时激光点的投影图；
图4为本发明中未加工极片的俯视图；
图5为本发明分切收卷模块中分切刀结构示意图；
图6为本发明多极耳极片的制片流程图。
具体实施方式
下面，结合附图通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
同时参阅图1-4，一种高效多极耳卷绕式电池制片设备，包括纠偏模块1、激光切边模块2、辊压模块3和分切收卷模块4，其特征在于，所述激光切边模块2位于纠偏模块1与辊压模块之间；所述激光切边模块包括激光器25，所述激光器25包括编码轮21、导向轮22、除尘器23、下料口24、第一激光器251、第二激光器252、第三激光器253以及第四激光器254；如图3，箭头方向为极片走向方向，常态时，所述第一激光器251和第二激光器252的激光点分别位于极片上敷料区51的上边缘和下边缘，所述第三激光器253和第四激光器254的激光点分别位于极片下敷料区52的上边缘和下边缘；所述分切收卷模块4包括分切机构41与收卷机构42。
工作状态时，所述第一激光器251和第二激光器252成对工作，具体为当识别到极耳裁切位时，第一激光器251激光点和第二激光器252激光点分别同时反向向极片外侧留白区走动切极耳长度和宽度后回到原点；第三激光器253与第四激光器254与上述工作状态相同。
编码轮21实现极片极耳间隙尺寸的控制，导向轮22可以使极片保持水平以便激光焦点在极片上，除尘器23可以对激光切边室内产生的粉尘进行清理，减少粉尘对激光的漫反射造成的切片不良现象，下料口24排出切边后废料。
本发明的激光切边模块2位于纠偏模块1和辊压模块3之间，有效利用传统辊压机现有的结构，在传统辊压机的纠偏模块1和辊压压轮之间增设激光切边平台，利用前置纠偏台将极片进行定向导向，有利于激光切边位置准确定位。
具体的，第一激光器251与第四激光器254在极片走向垂直方向上有一定的距离D0，所述D0=极耳长度+2mm。激光切边模块2设置有4台激光器，按如图3所示的激光点的位置排布方式，其中第一和第四激光器错位安放，这种设计可以使两条极片的外凸极耳有效的共用中间留白区域，减少留白预留宽度，同时该工序下能将涂布的两条敷料区进行分开，避免后序辊压时极片的延展造成极片褶皱。
具体实施时，如图5所示，分切收卷模块4的分切结构41所使用的分切刀包括两片同轴且相互平行的圆形刀片，两片圆形刀片间通过连接杆连接，且连接杆的长度可以调节。该设计可实现分切位置的可调性，保证对切边辊压后的极片进行中分得到宽度一致的多极耳极片。
所述收卷机构42包括两只收卷轮，收卷轮收卷方向相反，两只收卷轮分别设置两个卷筒，分别对相同极耳方向的极片进行收卷。
如图6，本发明多极耳极片的制片流程为：按四条极片涂布方式涂覆后的极片S1在纠偏模块1的作用下定位以固定位置进入激光切边模块2；确定激光器25内激光移动时刻，在极片敷料区两侧留白区切出一定间隔的极耳得极片S2，其中的间隔按卷绕时极耳对齐要求进行激光偏移编程设计；将激光切边后的极片S2在辊压模块3的压辊按进行辊压处理；最后进入分切收卷模块的分切刀后得4条多极耳极片S3,由收卷机构42进行分开收卷，由此得到四卷多级耳卷绕式电池的极片S4。
该设备采用的这种结构设计有效的避免了极片辊压变形带来的激光切边制片过程中出现的问题，同时可以将多极耳制片过程中的辊压、分切、激光切边等设备一体化设计，一次性产出四条多极耳极片大幅度提高了卷绕式多极耳极片的制片效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高效多极耳卷绕式电池制片设备，包括纠偏模块（1）、激光切边模块（2）、辊压模块（3）和分切收卷模块（4），其特征在于，所述激光切边模块（2）位于纠偏模块（1）与辊压模块之间；所述激光切边模块包括激光器（25），所述激光器（25）包括第一激光器（251）、第二激光器（252）、第三激光器（253）以及第四激光器（254）；常态时，所述第一激光器（251）和第二激光器（252）的激光点分别位于极片上敷料区（51）的上边缘和下边缘，所述第三激光器（253）和第四激光器（254）的激光点分别位于极片下敷料区（52）的上边缘和下边缘；所述分切收卷模块（4）包括分切机构（41）与收卷机构（42）。
2.根据权利要求1所述的高效多极耳卷绕式电池制片设备，其特征在于，所述第一激光器（251）与第四激光器（254）在极片走向垂直方向上有一定的距离D0，所述D0=极耳长度+2mm。
3. 根据权利要求1所述的高效多极耳卷绕式电池制片设备，其特征在于，所述激光切边模块（2）还包括编码轮(21)、导向轮(22)、除尘器(23)、下料口(24)。
4. 根据权利要求1所述的高效多极耳卷绕式电池制片设备，其特征在于，所述分切机构（41）使用的分切刀包括两片同轴且相互平行的圆形刀片，两片圆形刀片间通过连接杆连接，所述连接杆的长度可以调节。
5. 根据权利要求1~4中任一所述的高效多极耳卷绕式电池制片设备，其特征在于，多极耳极片的制片流程为：按四条极片涂布方式涂覆后的极片在纠偏模块（1）的作用下定位以固定位置进入激光切边模块（2）；通过编码轮（21）识别极片走动长度，确定激光器（25）激光焦点移动时刻，在极片敷料区两侧留白区切出一定间隔的极耳，完成激光切边；将激光切边后的极片在辊压模块（3）中进行辊压处理；最后进入分切收卷模块（4），经分切刀分切后得4条多极耳极片,由收卷机构(42)进行分开收卷，由此得到四卷多级耳卷绕式电池的极片。
6. 根据权利要求5所述的高效多极耳卷绕式电池制片设备，所述收卷机构（42）包括两只收卷轮，收卷轮收卷方向相反，两只收卷轮上分别设置两只卷筒，分别对极耳方向相同的极片进行收卷。
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