CN104953085B - 一种制备锂离子电池极片元件的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备锂离子电池极片元件的装置，其包括上刀模和下刀模，所述上刀模包括第一成型刀模和与第一成型刀模分离设置的裁断刀模；第一成型刀模包括基体、凸出部、第一切割面、第二切割面、第三切割面和第四切割面；所述凸出部自所述基体的第一侧面向外延伸；第一切割面和第二切割面分别形成在基体的第二侧面和第三侧面；第三切割面和第四切割面位于基体的第一侧面。通过采用本发明的上述技术方案，通过调节第一成型刀模和裁断刀模之间的相互位置或更换不同类型的刀模，制备出所需的多种形状的异形锂离子电池极片元件。

Description

一种制备锂离子电池极片元件的装置

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造领域，尤其涉及一种制备锂离子电池极片元件的装置。

背景技术

随着电子产品的多样化，锂离子电池也得到了越来越广泛的应用，使得锂离子电池的形状也不再局限于传统的矩形。例如，现在很多的锂离子电池采用边角为非直角或具有缺口的形状，这类非矩形锂离子电池称为异形锂离子电池。异形锂离子电池的制作通常采用叠加法，即将裁切好的带引流体(即极耳)的异形极片与隔离膜规律性的叠放在一起。其中，极片和隔离膜可统称为极片元件。

现有技术中，主要采用刀模制备出所需的锂离子电池极片元件。然而，在利用刀模制备极片元件的过程中，传统的刀模无法进行位置调整，同一刀模制备不出多种形状的异形锂离子电池极片元件。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种制备锂离子电池极片元件的装置，用于解决现有技术中传统的刀模无法进行位置调整以及同一刀模制备不出多种形状的异形锂离子电池极片元件的问题。

为达上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一种制备锂离子电池极片元件的装置，其包括上刀模和下刀模，所述上刀模包括第一成型刀模和与所述第一成型刀模分离设置的裁断刀模；所述第一成型刀模包括基体、凸出部、第一切割面、第二切割面、第三切割面和第四切割面；所述凸出部自所述基体的第一侧面向外延伸；所述第一切割面和所述第二切割面分别形成在所述基体的第二侧面和第三侧面；所述第三切割面和所述第四切割面位于所述基体的第一侧面，且所述第三切割面和所述第四切割面分别位于所述凸出部在板料行进方向的两侧；

其中，所述第一侧面位于所述基体靠近所述板料的一侧；所述第二侧面与所述第三侧面分别位于所述基体在所述板料行进方向上的两侧。

进一步地，所述第三切割面包括第一平直切割面和第一弧形切割面；所述第一平直切割面形成在所述基体的第一侧面，并与所述第二切割面邻接；所述第一弧形切割面形成在所述凸出部的第一侧并与所述第一平直切割面连接。

进一步地，所述第四切割面包括第二平直切割面和第二弧形切割面；所述第二平直切割面形成在所述基体的第一侧面，并与所述第一切割面邻接；所述第二弧形切割面形成在所述凸出部的第二侧并与所述第二平直切割面连接。

进一步地，所述裁断刀模呈直线型。

进一步地，所述上刀模还包括与所述第一成型刀模间隔设置的第二成型刀模；所述第二成型刀模包括基部、凸出体、第五切割面和第六切割面；所述凸出体自所述基部的一侧朝向所述凸出部延伸；所述第五切割面和所述第六切割面分别形成在所述凸出体的两侧。

进一步地，所述第五切割面和所述第六切割面均为朝向所述基部内凹的曲面。

进一步地，所述制备锂离子电池极片元件的装置进一步包括吸盘；所述吸盘包括位于所述裁断刀模两侧的内侧吸盘和外侧吸盘。

进一步地，所述制备锂离子电池极片元件的装置还包括打孔器。

进一步地，所述内侧吸盘设置在与所述第一成型刀模和所述裁断刀模对应的下刀模上。

借由上述技术方案，本发明中的制备锂离子电池极片元件的装置包括第一成型刀模和与第一成型刀模分离设置的裁断刀模，可通过调节第一成型刀模和裁断刀模之间的相互位置或更换不同类型的刀模，制备出所需的多种形状的异形锂离子电池极片元件。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明一实施例中制备锂离子电池极片元件的装置的示意图；

图2示出了本发明另一实施例中制备锂离子电池极片元件的装置的示意图；

图3示出了本发明又一实施例中制备锂离子电池极片元件的装置的示意图；

图4示出了图1中第一成型刀模的放大示意图；

图5示出了图2中第二成型刀模的放大示意图；

图6示出了利用本发明实施例中制备锂离子电池极片元件的装置制备出的几种不同形状的极片元件的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为方便说明，在附图1-5中建立X-Y平面直角坐标系，并规定板料30的行进方向为X轴正方向，规定极片元件31的极耳330到极片元件31的底侧的方向为Y轴正方向(例如图1中所示)。

图1所示为本发明实施例中制备锂离子电池极片元件的装置的示意图。如图1所示，制备锂离子电池极片元件的装置包括上刀模和下刀模(图中未示出)，上刀模包括第一成型刀模10和与第一成型刀模10分离设置的裁断刀模20。其中，第一成型刀模10可设置在板料30沿Y轴方向的一侧；裁断刀模20设置在第一成型刀模10沿X轴方向的一侧。下刀模设置在上刀模沿垂直于板料30方向的下方。

具体地，如图1和图4所示，第一成型刀模10包括基体11和凸出部12。凸出部12自基体11的第一侧面向外延伸，例如本实施例中凸出部12自基体11的第一侧面沿Y轴方向朝板料30的中部延伸。第一成型刀模10还包括第一切割面13、第二切割面15、第三切割面17和第四切割面19。其中，第一切割面13和第二切割面15分别位于基体11在X轴方向上的第二侧面和第三侧面(当基体11处于图4所示位置时)。第一切割面13和第二切割面15分别用于切割出相邻极片元件31中极耳330的第一侧332和第二侧334。第一侧332和第二侧334位于极耳330在X轴方向上的两侧。

第三切割面17和第四切割面19位于基体11的靠近板料30中部的第一侧面。第三切割面17包括第一平直切割面172和第一弧形切割面174。第一平直切割面172与第二切割面15邻接，第一弧形切割面174形成在凸出部12的第一侧并与第一平直切割面172连接，为了保证连接的连贯性，该连接可以为平滑连接。第一平直切割面172用于切割出相邻极片元件31中与极耳330邻接的第一平直部337。第一平直切割面172在X轴方向上的尺寸如长度可根据极片元件31的第一平直部337在X轴上的尺寸如长度调整。第一弧形切割面174用于切割相邻极片元件31中与第一平直部337邻接的第一圆角部338。

第四切割面19包括第二平直切割面192和第二弧形切割面194。第二平直切割面192与第一切割面13邻接，第二弧形切割面194形成在凸出部12的第二侧，并与第二平直切割面192连接，为了保证连接的连贯性，该连接可以为平滑连接。第二平直切割面192用于切割与极耳330邻接的第二平直部335。第二平直切割面192在X轴方向上的尺寸如长度可根据第二平直部335在X轴方向上的尺寸如长度调整。第二弧形切割面194用于切割相邻极片元件31中与第二平直部335邻接的第二圆角部336。需要说明的是，虽然第一弧形切割面174和是第二弧形切割面194是圆弧形，但是第一弧形切割面174和是第二弧形切割面194的形状还可以是直角、倒角或其他形状。

裁断刀模20按照预设间距设置在第一成型刀模10沿X轴方向的一侧。在图1所示的实施例中，裁断刀模20设置在第一成型刀模10沿X轴正方向的一侧。在一实施例中，预设间距可等于极耳330在X轴方向上的尺寸如宽度、第一平直部337在X轴方向上的尺寸如长度以及第一圆角部338在X轴方向上的尺寸如长度之和。裁断刀模20可用于将相邻极片元件31切割分离。在图1所示的实施例中，裁断刀模20可在相邻极片元件31中相邻的第二圆角部336和第一圆角部338之间切割，从而将相邻极片元件31切割分离。需要说明的是，在图1所示的实施例中，以裁断刀模20沿Y轴方向大致呈直线型为例来说明本发明的技术方案；而裁断刀模20还可以是其他形状，例如裁断刀模20的第一部分呈直线型而第二部分呈弧形，从而可以加工出多种形状的形锂离子电池极片元件，例如图6中的极片元件313、314、315和316。

如上所述，利用图1中所示的制备锂离子电池极片元件的装置可切割出具有两个90°底角的极片元件31。

此外，本实施例的制备锂离子电池极片元件的装置中的下刀模与上刀模对应，具体可以参考相关现有技术，便可以根据上刀模的结构得到相对应的下刀模的结构。例如，本实施例中，可以在沿垂直于板料30的方向，第一成型刀模10和裁断刀模20的下方设置有下刀模，下刀模上可以设置有凹槽，凹槽的形状与第一成型刀模10和裁断刀模20的外形相对应。第一成型刀模10和裁断刀模20同下刀模凹槽配合时有一定的间隙，第一成型刀模10、裁断刀模20以及下刀模相互配合工作，从而实现锂离子电池极片元件的制备。

利用第一成型刀模10相对于下刀模沿垂直板料30方向的往复运动，可切割出极片元件31的极耳330及极耳330两侧的第一平直部337、第一圆角部338、第二平直部335和第二圆角部336。利用裁断刀模20相对于下刀模沿垂直于板料30方向的往复运动，可将相邻的极片元件31切割分离。由于裁断刀模20与第一成型刀模10分离设置，板料30裁切时可以不留或少留边距，产生的废料少从而节约成本。

通过调整裁断刀模20与第一成型刀模10之间的预设间距，可以简单、方便地根据实际需求生产出不同规格大小的极片元件31。

如图2所示，在另一实施例中，制备锂离子电池极片元件的装置也包括上刀模和下刀模，上刀模可进一步包括第二成型刀模40。第二成型刀模40在Y轴方向上与第一成型刀模10按照预定间隔设置，在X轴方向上与裁断刀模20间隔设置。在图2所示的实施例中，以裁断刀模20呈直线型为例描述本发明的技术方案。

如图5所示，第二成型刀模40包括基部41和凸出体42。凸出体42自基部41的一侧沿Y轴方向朝板料30的中部延伸。第二成型刀模40还包括第五切割面43和第六切割面45。第五切割面43和第六切割面45分别形成在凸出体42上X方向的两侧。在图5所示的实施例中，第五切割面43和第六切割面45均为朝向基部41内凹的曲面，用以切割出极片元件31底部的圆角部。需要说明的是，虽然第五切割面43和第六切割面45是圆弧形，但是第五切割面43和第六切割面45的形状还可以是直角、倒角或其他形状。第二成型刀模40相对于下刀模垂直于板料30方向往复动作，可裁切出极片元件31底部的圆角部。

另外，如图2和3所示，制备锂离子电池极片元件的装置可进一步包括吸盘50。吸盘50包括内侧吸盘51和外侧吸盘52。内侧吸盘51和外侧吸盘52分别位于裁断刀模20沿X轴负方向的一侧和沿X轴正方向的一侧。具体地，内侧吸盘51设置在与第一成型刀模10和裁断刀模20对应的下刀模上。

在一实施例中，内侧吸盘51和外侧吸盘52通过接管(图中未画出)与真空设备(如真空发生器等，图中未画出)接通。在对板料30裁切之前，内侧吸盘51和外侧吸盘52与板料30的表面接触，起动真空设备抽吸，使内侧吸盘51和外侧吸盘52内产生负气压，从而将板料30吸牢固定。在对板料30裁切之后，平稳地充气进内侧吸盘51和外侧吸盘52，使内侧吸盘51和外侧吸盘52内由负气压变成零气压或稍为正的气压，制备出的极片元件31从外侧吸盘52中脱离并移走，同时板料30从内侧吸盘51中脱离并向前移动一个极片元件31宽度位置。内侧吸盘51和外侧吸盘52的设置，可以固定板料30，从而防止冲裁时板料30的位置发生偏移，以免影响到制备出的极片元件31的形状。需要说明的是，内侧吸盘51和外侧吸盘52上设置的用于吸附板料30的孔的形状可以为圆形、椭圆形、三角形、菱形或者其他形状。如图3所示的实施例中以内侧吸盘51和外侧吸盘52上设置的用于吸附板料30的孔的形状是圆形为例，描述本发明的技术方案。

如图3所示，在本发明提供的另外一个实施例中，制备锂离子电池极片元件的装置可进一步包括打孔器(图中未示出)，用于在板料30上裁切出工艺孔60。由于第一成型刀模10或第二成型刀模40与裁断刀模20之间存在间隙，使用打孔器预先在板料30裁切出对应间隙位置的工艺孔60。工艺孔60的设置，可以确保第一侧向切割部22将相邻极片元件40切割分离，避免极片元件31不能完全裁断的现象。

在具体实施过程中，可根据工艺孔60在板料30上出现的位置，调整打孔器的位置，并可根据实际需要调整工艺孔60的形状及打孔器的类型。

在图3所示的实施例中，裁断刀模20设置在凸出部12的自由端与凸出体42的自由端之间。工艺孔60在X轴方向上按照一定的间距如极片元件31的宽度间隔设置。可以沿着Y轴方向在板料30上设置两个或多个工艺孔60。在图3所示的实施例中，第一成型刀模10、第二成型刀模40和裁断刀模20可以设置在同一个工位上，既可以同时动作对板料30进行裁切，也可以各自单独动作对板料30进行裁切。在一实施例中，工艺孔60的形状为矩形。

在上述所有实施例中，第一成型刀模10、第二成型刀模40和裁断刀模20以及分别与第一成型刀模10、第二成型刀模40和裁断刀模20相对应设置的下刀模，分别采用光学研磨的方式制成，并设置为分体式结构，使得本发明实施例中的制备锂离子电池极片元件的装置结构简单、便于加工，并且精度高，使用寿命长。

在实际实施过程中，可根据需要切割出的极片元件31的形状调整第一成型刀模10、第二成型刀模40及横断刀模20的具体形状。

如图6所示，通过更换不同形状的成型刀模10和(或)第二成型刀模40，可以生产出各种不同形状的极片元件，例如，极片元件313、314、315和316。

在其它实施例中，本发明提供的制备锂离子电池极片元件的装置，不但可以制备出所需的锂离子电池极片，还可制备出与锂离子电池极片相匹配的隔离膜。

本发明实施例中提供的制备锂离子电池极片元件的装置，包括第一成型刀模10和裁断刀模20。其中，利用第一成型刀模10可裁切出极片元件31的极耳330及相邻的第一平直部337和第二平直部335，并可利用裁断刀模20裁切出单个的极片元件31。与现有技术相比，本发明实施例中的制备锂离子电池极片元件的装置，可通过调节第一成型刀模10和裁断刀模20之间的相互位置或更换不同类型的刀模，制备出所需的多种形状的异形锂离子电池极片元件。并且，由于本发明装置对板料30裁切时可以不留或少留边距，产生的废料少进而节约成本。

此外，本发明实施例中的制备锂离子电池极片元件的装置可通过调整第一成型刀模10、第二成型刀模40、裁断刀模20与对应设置的下刀模的间隙，可有效的控制制备出的极片元件的毛刺大小。并且，由于第一成型刀模、第二成型刀模和裁断刀模相互分离设置，可以在制备锂离子电池极片元件的装置内部设置除尘机构，而无须另外设置除尘工位，极大的节省了制备锂离子电池极片元件的装置的空间。

另外，通过调整第一成型刀模10、第二成型刀模40和裁断刀模20与对应的下刀模的位置即间隙，可以有效控制极片元件31上毛刺的大小。并且，可通过及时更换磨损的第一成型刀模10、第二成型刀模40、裁断刀模20或对应的下刀模，避免极片元件31上出现毛刺。通过上述两种方式，可以控制或避免极片元件31上出现的毛刺，能够保证生产出来的锂离子电池更加安全。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (9)

1.一种制备锂离子电池极片元件的装置，其包括上刀模和下刀模，其特征在于，所述上刀模包括第一成型刀模和与所述第一成型刀模分离设置的裁断刀模；所述第一成型刀模包括基体、凸出部、第一切割面、第二切割面、第三切割面和第四切割面；

所述凸出部自所述基体的第一侧面向外延伸；所述第一切割面和所述第二切割面分别形成在所述基体的第二侧面和第三侧面；

所述第三切割面和所述第四切割面位于所述基体的第一侧面，且所述第三切割面和所述第四切割面分别位于所述凸出部在板料行进方向的两侧；

其中，所述第一侧面位于所述基体靠近所述板料的一侧；所述第二侧面与所述第三侧面分别位于所述基体在所述板料行进方向上的两侧。

2.根据权利要求1所述的制备锂离子电池极片元件的装置，其特征在于，所述第三切割面包括第一平直切割面和第一弧形切割面；所述第一平直切割面形成在所述基体的第一侧面，并与所述第二切割面邻接；所述第一弧形切割面形成在所述凸出部的第一侧并与所述第一平直切割面连接。

3.根据权利要求1所述的制备锂离子电池极片元件的装置，其特征在于，所述第四切割面包括第二平直切割面和第二弧形切割面；所述第二平直切割面形成在所述基体的第一侧面，并与所述第一切割面邻接；所述第二弧形切割面形成在所述凸出部的第二侧并与所述第二平直切割面连接。

4.根据权利要求1所述的制备锂离子电池极片元件的装置，其特征在于，所述裁断刀模呈直线型。

5.根据权利要求1所述的制备锂离子电池极片元件的装置，其特征在于，所述上刀模还包括与所述第一成型刀模间隔设置的第二成型刀模；所述第二成型刀模包括基部、凸出体、第五切割面和第六切割面；所述凸出体自所述基部的一侧朝向所述凸出部延伸；所述第五切割面和所述第六切割面分别形成在所述凸出体的两侧。

6.根据权利要求5所述的制备锂离子电池极片元件的装置，其特征在于，所述第五切割面和所述第六切割面均为朝向所述基部内凹的曲面。

7.根据权利要求1所述的制备锂离子电池极片元件的装置，其特征在于，所述制备锂离子电池极片元件的装置进一步包括吸盘；所述吸盘包括位于所述裁断刀模两侧的内侧吸盘和外侧吸盘。

8.根据权利要求1所述的制备锂离子电池极片元件的装置，其特征在于，所述制备锂离子电池极片元件的装置还包括打孔器。

9.根据权利要求7所述的制备锂离子电池极片元件的装置，其特征在于，所述内侧吸盘设置在与所述第一成型刀模和所述裁断刀模对应的下刀模上。