CN105609879A - 电池叠片机构及其叠片方法 - Google Patents

Abstract

电池叠片机构包括正极模具、驱动辊一、驱动辊二、驱动辊三、热压模块、负极模具、卷针组、负极吸板，该驱动辊一设置在正极模具之前，该驱动辊二和驱动辊三相对驱动辊一的位置分别在上下设置，该驱动辊一、驱动辊二、驱动辊三所运转驱动方向朝向热压模块，在热压模块之后设置该卷针组，该卷针组设置在真空卷绕叠片位，该卷针组两侧分别设有所述负极模具、负极吸板，该卷针组可绕其中心轴360度转动，该负极吸板可向卷针组移动。该电池叠片方法先热压出正极隔膜组合体，然后送至真空卷绕叠片位，叠加负极，通过真空卷绕层层叠加正极隔膜组合体与负极片。本发明结构简单，配置合理，运行稳定效率极高。

Description

电池叠片机构及其叠片方法

【技术领域】

本发明涉及电子领域，特别是指一种电池叠片机构及其电池叠片方法。

【背景技术】

随着燃油类不可再生能源的进一步使用而出现供应紧张以及对环境的污染，导致市场对大型锂电子动力电池需求猛增，目前锂电池制造过程中，通常采用叠片机将锂电池电芯的正、负极片与隔膜做Z形叠片装配，制作成电芯。现有技术通用的叠片方式是叠片台来回移动式叠片，锂电池叠片设备的左右两取片机械臂机构在正极、负极两料槽中拾取极片，经过二次定位工作台定位后在叠片台上交替放料，叠片台在两个机械臂之间左右运动配合两个机械臂动作，叠完一片负极后再移动到正极进行叠片，并使隔离膜形成Z形将正负极片隔开，设备如此循环动作实现极组的叠片组装，当叠片数量达到设定的数值后，由电芯转移机械手将极组转至卷绕隔膜工位，卷绕机械手将极组夹紧，在极组外包隔膜，待极组外所包的隔膜达到设定的圈数后，裁刀裁断隔膜进行收尾贴胶，设备进入下一个极组的组装，与此同时在已经外包隔膜的极组上贴终止防松胶纸，形成完整电芯。现有技术这种设备一次只能生产一个电芯，叠片速度根据极片大小只能在1.5--2.0s/pcs之间，很难有更大的效率突破，效率太低，并且叠片台来回正负极之间，结构复杂，运行不稳定，左右两取片机械臂机构在正极、负极两料槽中拾取极片，需要经过二次定位工作台定位后在叠片台上交替放料，效率低下，且容易吸多片，装置结构太过复杂。现有技术叠片机的生产效率实在难以满足市场需求。

因此，提供一种效率高、结构简单、运行稳定的电池叠片机构及电池叠片方法实为必要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种效率高、结构简单的电池叠片机构。

本发明的另一目的在于提供一种效率高、运行稳定的电池叠片方法。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

提供一种电池叠片机构，其包括用以冲切正极片的正极模具、用以驱动正极卷料的驱动辊一、用以驱动下隔膜卷料的驱动辊二、用以驱动上隔膜卷料的驱动辊三、热压模块、用以冲切负极片的负极模具、卷针组、负极吸板，该驱动辊一设置在正极模具之前，该驱动辊三和驱动辊二相对驱动辊一的位置分别在上下设置，该驱动辊一、驱动辊二、驱动辊三所运转驱动方向朝向热压模块，使上隔膜、正极模具冲切出来的正极片、下隔膜运动至热压模块进行热压，在热压模块之后设置该卷针组，该卷针组设置在真空卷绕叠片位，该卷针组两侧分别设有所述负极模具、负极吸板，该卷针组可绕其中心轴360度转动，该负极吸板可向卷针组移动。

使用该电池叠片机构时，会将正极卷料、上隔膜卷料、下隔膜卷料分别经由驱动辊一、驱动辊三、驱动辊二输送至热压模块，其中正极卷料先输送至正极模具进行冲切，冲切得出的正极片位于上隔膜与下隔膜之间，上隔膜、正极片、下隔膜一同输送至热压模块压紧成为正极隔膜组合体，再输送至真空卷绕叠片位，卷针组将正极隔膜组合体夹紧，并且该正极隔膜组合体会根据需要而持续输送至该真空卷绕叠片位；与此同时，负极模具冲切负极片；两侧的负极吸板将冲切好的负极片运送到真空卷绕叠片位，卷针组张开，再将正极隔膜组合体与两侧的负极片一起压紧；卷针组连同夹紧的正极隔膜组合体与负极片作360度转动，转动的同时将持续输送到位的正极隔膜组合体卷绕在两侧；与此同时，负极模具继续冲切负极片；然后负极吸板再将负极片送至真空卷绕叠片位，继续压紧至上述卷绕好的正极隔膜组合体外两侧；如此重复直至设定的叠片层数完成。

可以看到，本发明电池叠片机构结构简单，配置合理，正极片、负极片的冲切，以及隔膜、正极片、负极片的叠片，合理安排同时进行，大大提高了效率，运用真空卷绕，卷针组可以带同正在叠片的材料一起转动，然后层层叠加负极片、正极隔膜组合体、负极片……，使得正极叠片与负极冲切可以同时进行，正极隔膜组合体先进行热压组合，持续提供至真空卷绕叠片位，同时冲切负极片，一气呵成，效率极高，不浪费操作时间，充分利用空间，没有机械臂左右运动配合的繁琐，且本装置运行稳定，该叠片装置也不会产生多叠片问题。

优选的，其进一步包括设置在热压模块之后的驱动辊四，在该驱动辊四之后设有纠偏传感器一。当纠偏传感器一检测到正极隔膜组合体有偏移时，驱动辊四移动进行纠正，同时驱动辊四的旋转可以帮助输送正极隔膜组合体。一般优选设置相对转动的两个驱动辊四。

优选的，其进一步包括设置在真空卷绕叠片位之前的纠偏传感器二和驱动辊七，当纠偏传感器二检测到正极隔膜组合体在进入真空卷绕叠片位之前有偏移时，驱动辊七移动进行纠正，同时驱动辊七的旋转可以帮助输送正极隔膜组合体。一般优选设置相对转动的两个驱动辊七。

优选的，其进一步包括设置在热压模块之后的位置传感器。该位置传感器帮助检测正极隔膜组合体的制作是否需要继续，当位置传感器检测到正极隔膜组合体与其之间的距离小于设定值时，就继续制作正极隔膜组合体，反之暂停制作以便缓存正极隔膜组合体。

优选的，其进一步包括设置在真空卷绕叠片位下方的卸料夹和切刀。该卸料夹与切刀的设置方便于高效率的将完成叠片的电芯与卷绕材料分离并卸料。

优选的，在热压模组与真空卷绕叠片位之间还设有驱动辊五和驱动辊六，可以提高输送正极隔膜组合的稳定性以及张力。

本发明还提供一种运用所述电池叠片机构进行电池叠片的电池叠片方法，其包括如下步骤：

(1)、将正极卷料放在正极模具前，经过驱动辊一送至正极模具进行冲切，同时将上隔膜卷料、下隔膜卷料分别经过驱动辊三和驱动辊二，输出的上隔膜和下隔膜分别配置于冲切出来的正极片的上方和下方，三者同时输送至热压模块；

(2)、热压模块将上隔膜、正极片、下隔膜压紧粘连在一起成为正极隔膜组合体，并输送至真空卷绕叠片位，卷针组将正极隔膜组合体夹紧；

(3)、与此同时，负极模具冲切负极片；

(4)、两侧的负极吸板将负极片送至真空卷绕叠片位；

(5)、卷针组张开，再将正极隔膜组合体与两侧的负极片一起压紧；

(6)、卷针组连同夹紧的正极隔膜组合体与负极片作360度转动，转动的同时将持续输送到位的正极隔膜组合体卷绕在两侧；与此同时，负极模具继续冲切负极片；

(7)、重复步骤(4)～(6)直至设定的叠片层数完成。

本发明电池叠片方法合理充分利用工作时间，同时安排正极片冲切、正极隔膜组合体的热压、负极片冲切，以及正极隔膜组合体、负极片的叠片，大大提高了效率，运用真空卷绕，卷针组可以带同正在叠片的材料一起转动，然后层层叠加负极片、正极隔膜组合体、负极片……，一气呵成，效率极高，不浪费操作时间。

优选的，该电池叠片机构在热压模块之后设有驱动辊四和纠偏传感器一，当纠偏传感器一检测到正极隔膜组合体有偏移时，驱动辊四移动进行纠正。

优选的，该电池叠片机构在真空卷绕叠片位之前设有纠偏传感器二和驱动辊七，当纠偏传感器二检测到正极隔膜组合体在进入真空卷绕叠片位之前有偏移时，驱动辊七移动进行纠正。

优选的，该电池叠片机构进一步包括设置在热压模块之后的位置传感器，当位置传感器检测到正极隔膜组合体与其之间的距离小于设定值时，就继续制作正极隔膜组合体，反之暂停制作。

优选的，该电池叠片方法还包括步骤：在设定的叠片层数完成后，下料夹移至叠片位置夹住叠好的电芯，卷针组张开后下料夹向下拉一个电芯宽度距离，卷针组再夹紧正极隔膜组合体，切刀再把正极隔膜组合体连接处切断。

对比现有技术，本发明具有以下优点：

本发明电池叠片机构结构简单，配置合理，正极片、负极片的冲切，以及隔膜、正极片、负极片的叠片，合理安排同时进行，大大提高了效率，运用真空卷绕，卷针组可以带同正在叠片的材料一起转动，然后层层叠加负极片、正极隔膜组合体、负极片……，使得正极叠片与负极冲切可以同时进行，正极隔膜组合体先进行热压组合，持续提供至真空卷绕叠片位，同时冲切负极片，一气呵成，效率极高，不浪费操作时间，充分利用空间，没有机械臂左右运动配合的繁琐，且本装置运行稳定，该叠片装置也不会产生多叠片问题，无需二次定位，极大提高产品良品率和效率。

本发明电池叠片方法合理充分利用工作时间，同时安排正极片冲切、正极隔膜组合体的热压、负极片冲切，以及正极隔膜组合体、负极片的叠片，大大提高了效率，运用真空卷绕，卷针组可以带同正在叠片的材料一起转动，然后层层叠加负极片、正极隔膜组合体、负极片……，一气呵成，效率极高，不浪费操作时间。实验证明据此发明形成的叠片机效率可以达到1s/pcs，比现有叠片机1.5--2.0s/pcs的效率提高了0.5至1倍。本发明电池叠片方法操作简捷，多步骤同时进行，效率十分高。

【附图说明】

图1为本发明电池叠片机构实施例的示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1，本发明电池叠片机构实施例，其包括用以冲切正极片的正极模具17、正极卷料24、用以驱动正极卷料的驱动辊一23、上隔膜卷料16、用以驱动上隔膜卷料的驱动辊三15、下隔膜卷料22、用以驱动下隔膜卷料的驱动辊二21、热压模块14、驱动辊四13，该驱动辊二21和驱动辊三15相对驱动辊一23的位置分别在上下设置，该驱动辊一23将正极卷料输送至正极模具17进行冲切，冲切出来的正极片25位于下隔膜卷料22之上，两者一并输送向热压模块14运动，经过上隔膜材料16下方时，上隔膜材料、正极片、下隔膜材料一并输送至热压模块14，热压模块14对上隔膜材料、正极片、下隔膜材料压紧形成正极隔膜组合体9，并驱动辊四13的驱动下继续往前送。在该驱动辊四13之后设有纠偏传感器一12，当纠偏传感器一12检测到正极隔膜组合体有偏移时，驱动辊四13移动进行纠正。

该电池叠片机构还包括用以冲切负极片的负极模具1、负极吸板2、卷针组6、驱动辊七7、纠偏传感器二8，该卷针组6两侧分别设有所述负极模具1、负极吸板2，该卷针组6可绕其中心轴360度转动，该负极吸板2可带同冲切出来的负极片3向卷针组6移动。经上述驱动辊四13输送出来的正极隔膜组合体9会经过纠偏传感器二8、驱动辊七7送至卷针组6所在的真空卷绕叠片位。当纠偏传感器二8检测到正极隔膜组合体在进入真空卷绕叠片位之前有偏移时，驱动辊七7移动进行纠正。

经过该驱动辊四13之后输送出来的正极隔膜组合体9往下运动，并经过纠偏传感器一12，在纠偏传感器一12之后设置有位置传感器26，该位置传感器26帮助检测正极隔膜组合体9的制作是否需要继续，当位置传感器26检测到正极隔膜组合体9与其之间的距离小于设定值时，就继续制作正极隔膜组合体，反之暂停制作以便缓存正极隔膜组合体。

该电池叠片机构还包括驱动辊五11和驱动辊六10，经过位置传感器26之后输送出来的正极隔膜组合体9依次通过驱动辊五11和驱动辊六10，然后再向下经过该纠偏传感器8和驱动辊七7，输送至真空卷绕叠片位。

该电池叠片机构还包括设置在真空卷绕叠片位下方的卸料夹4和切刀5。

使用本发明所述电池叠片机构进行电池叠片的电池叠片方法，其包括如下步骤：

(1)、将正极卷料24放在正极模具17前，经过驱动辊一23送至正极模具17进行冲切，同时将上隔膜卷料16、下隔膜卷料22分别经过驱动辊三15和驱动辊二21，输出的上隔膜和下隔膜分别配置于冲切出来的正极片25的上方和下方，三者同时输送至热压模块14；

(2)、热压模块14将上隔膜、正极片、下隔膜压紧粘连在一起成为正极隔膜组合体9，并输送至真空卷绕叠片位，卷针组将正极隔膜组合体夹紧；

(3)、与此同时，负极模具冲切负极片3；

(4)、两侧的负极吸板2将负极片3送至真空卷绕叠片位；

(5)、卷针组6张开，再将正极隔膜组合体9与两侧的负极片3一起压紧；

(6)、卷针组6连同夹紧的正极隔膜组合体与负极片作360度转动，转动的同时将持续输送到位的正极隔膜组合体9卷绕在两侧；与此同时，负极模具继续冲切负极片3；

(7)、重复步骤(4)～(6)直至设定的叠片层数完成，然后进入步骤(8)；

(8)、在设定的叠片层数完成后，下料夹移至叠片位置夹住叠好的电芯，卷针组张开后下料夹向下拉一个电芯宽度距离，卷针组再夹紧正极隔膜组合体，切刀再把正极隔膜组合体连接处切断。

热压模块14出来的正极隔膜组合体9经过驱动辊四13与纠偏传感器一12进行偏移检测与纠偏，经过位置传感器26检测与控制缓存，然后经过驱动辊五11和驱动辊六10，输送向真空卷绕叠片位；正极隔膜组合体9在输送至真空卷绕叠片位之前经过纠偏传感器8和驱动辊七7的偏移检测与纠偏，然后才输送至真空卷绕叠片位。

当在热压模块14之后的位置传感器26检测到正极隔膜组合体9与其之间的距离小于设定值时，就继续制作正极隔膜组合体，反之暂停制作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池叠片机构，其特征在于，其包括用以冲切正极片的正极模具、用以驱动正极卷料的驱动辊一、用以驱动下隔膜卷料的驱动辊二、用以驱动上隔膜卷料的驱动辊三、热压模块、用以冲切负极片的负极模具、卷针组、负极吸板，该驱动辊一设置在正极模具之前，该驱动辊三和驱动辊二相对驱动辊一的位置分别在上下设置，该驱动辊一、驱动辊二、驱动辊三所运转驱动方向朝向热压模块，使上隔膜、正极模具冲切出来的正极片、下隔膜运动至热压模块进行热压，在热压模块之后设置该卷针组，该卷针组设置在真空卷绕叠片位，该卷针组两侧分别设有所述负极模具、负极吸板，该卷针组可绕其中心轴360度转动，该负极吸板可向卷针组移动。

2.如权利要求1所述的电池叠片机构，其特征在于，其进一步包括设置在热压模块之后的驱动辊四，在该驱动辊四之后设有纠偏传感器一。

3.如权利要求1所述的电池叠片机构，其特征在于，其进一步包括设置在热压模块之后的位置传感器。

4.如权利要求1所述的电池叠片机构，其特征在于，在真空卷绕叠片位之前设有纠偏传感器二和驱动辊七。

5.如权利要求1所述的电池叠片机构，其特征在于，其进一步包括设置在真空卷绕叠片位下方的卸料夹和切刀。

6.一种运用如权利要求1～5任一项所述电池叠片机构进行电池叠片的电池叠片方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)、将正极卷料放在正极模具前，经过驱动辊一送至正极模具进行冲切，同时将上隔膜卷料、下隔膜卷料分别经过驱动辊三和驱动辊二，输出的上隔膜和下隔膜分别配置于冲切出来的正极片的上方和下方，三者同时输送至热压模块；

(2)、热压模块将上隔膜、正极片、下隔膜压紧粘连在一起成为正极隔膜组合体，并输送至真空卷绕叠片位，卷针组将正极隔膜组合体夹紧；

(3)、与此同时，负极模具冲切负极片；

(4)、两侧的负极吸板将负极片送至真空卷绕叠片位；

(5)、卷针组张开，再将正极隔膜组合体与两侧的负极片一起压紧；

(6)、卷针组连同夹紧的正极隔膜组合体与负极片作360度转动，转动的同时将持续输送到位的正极隔膜组合体卷绕在两侧；与此同时，负极模具继续冲切负极片；

(7)、重复步骤(4)～(6)直至设定的叠片层数完成。

7.如权利要求6所述的电池叠片方法，其特征在于，该电池叠片机构在热压模块之后设有驱动辊四和纠偏传感器一，当纠偏传感器一检测到正极隔膜组合体有偏移时，驱动辊四移动进行纠正。

8.如权利要求6所述的电池叠片方法，其特征在于，该电池叠片机构在真空卷绕叠片位之前设有纠偏传感器二和驱动辊七，当纠偏传感器二检测到正极隔膜组合体在进入真空卷绕叠片位之前有偏移时，驱动辊七移动进行纠正。

9.如权利要求6所述的电池叠片方法，其特征在于，该电池叠片机构进一步包括设置在热压模块之后的位置传感器，当位置传感器检测到正极隔膜组合体与其之间的距离小于设定值时，就继续制作正极隔膜组合体，反之暂停制作。

10.如权利要求6所述的电池叠片方法，其特征在于，该电池叠片方法还包括步骤：在设定的叠片层数完成后，下料夹移至真空卷绕叠片位夹住叠好的电芯，卷针组张开后下料夹向下拉一个电芯宽度距离，卷针组再夹紧正极隔膜组合体，切刀再把正极隔膜组合体连接处切断。