CN105789675A - 一种电芯卷绕机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电芯卷绕机构，包括，正极放卷装置，用于放置正极极片；负极放卷装置，用于放置负极极片；隔膜放卷装置，用于放置隔膜；正极极耳成型装置，用于接收正极放卷装置传递来的正极极片，并在正极极片上制作正极极耳；正极极片切片装置，用于接收正极极耳成型装置传递来的带有正极极耳的正极极片，并对正极极片进行切片；复合装置，用于将隔膜和正极极片制作成复合片体；负极极耳成型装置，用于接收负极放卷装置传递来的负极极片，并在负极极片上制作负极极耳；卷绕装置，将复合片体和负极极片卷绕形成电芯。本发明提供的电芯卷绕机构，在生产过程中，效率高、良率高。

Description

一种电芯卷绕机构

技术领域

本发明涉及一种方形叠片卷绕电池电芯的制作系统，尤其涉及一种电芯卷绕机构。

背景技术

近些年，随着新能源产业的不断发展，特别是新能源汽车的崛起；动力电池的使用也越来越广泛，市场在逐年增大、产量要求也逐年增加。产量的增加，对产品的生产效率和良率不断的提出新的挑战。面对日益发展壮大的新能源产业，以及对动力电池生产效率、良率要求的不断提高，现有的制作动力电池电芯的制作方法以及用于制作电芯的叠片卷绕机构已经跟不上市场对生产效率和良率的要求。

目前，现有的方形叠片电芯制作方法，是将切割制片和叠片分开的方士。而极片的切割方士分为模切和激光切割两种。切割的极片经过刷粉尘、去毛刺、检验、烘烤、装料盒等一系列工序后再送到叠片机来叠片。现有的叠片机叠片时，隔膜相对于叠片台左右移动，两套上料吸盘交替将正极极片和负极极片送到叠片台上，用隔膜将正极极片和负极极片隔离，这样循环往复叠片，直至设定的极片层数后停止放片、隔膜尾卷、贴胶从而形成成品的电芯。

上述电芯的制作方法及其所用设备，将切割制片和叠片分开，如此，两个环节之间就需要增加极片传递、转存以及二次定位等操作步骤，而这些步骤当中，需要人工的配合，人工成本较大。同时，在多次传递、转存和定位的情况下，特别是其中间需要人工配合的情况下，在这个过程当中，设备的可靠性会降低，极片的损坏率也会增加，会增加产品的不良率。

并且，在上述电芯的制作方法及其所用设备中，正极极片和负极极片均都要提前进行切割制片的操作，然后在进行叠片，在这个过程中，正极极片和负极极片都会因切割制片产生毛刺或掉粉现象；需要增加刷粉尘、去毛刺的操作过程，增加了人力物力成本，也大大影响了生产效率。在传统的电芯卷绕过程中，因为转角处正极极片和负极极片接触不充分，也会导致电芯的使用性能下降。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种在生产过程中，效率高、良率高的电芯卷绕机构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种电芯卷绕机构，包括，正极放卷装置，用于放置正极极片；负极放卷装置，用于放置负极极片；隔膜放卷装置，用于放置隔膜；正极极耳成型装置，用于接收正极放卷装置传递来的正极极片，并在正极极片上制作正极极耳；正极极片切片装置，用于接收正极极耳成型装置传递来的带有正极极耳的正极极片，并对正极极片进行切片；复合装置，复合装置，用于接收正极极片切片装置传递来的正极极片以及隔膜放卷装置传递来的隔膜，并将隔膜和正极极片制作成复合片体；负极极耳成型装置，用于接收负极放卷装置传递来的负极极片，并在负极极片上制作负极极耳；卷绕装置，同时接收复合装置传递来的复合片体和负极极耳成型装置传递来的带有负极极耳的负极极片，并将复合片体和负极极片卷绕形成电芯。

一些实施例中，所述正极极耳成型装置切割正极极耳的方法或负极极耳成型装置切割负极极耳的方法为模切或激光切。

一些实施例中，所述正极放卷装置与正极极耳成型装置之间、负极放卷装置与负极极耳成型装置之间或隔膜放卷装置与复合装置之间依次设置有纠偏组件和张力组件。

一些实施例中，所述正极放卷装置、负极放卷装置或隔膜放卷装置上设置有用于检测物料是否用完的物料传感器，所述电芯卷绕机构包括报警器，所述报警器接收物料传感器传递来的信号，并在正极放卷装置、负极放卷装置或隔膜放卷装置任意一个物料用完时报警。

一些实施例中，所述隔膜放卷装置为两个，所述复合装置同时接收两个隔膜放卷装置传递来的隔膜以及正极极耳成型装置传递来的正极极片，并将正极极片复合在两个隔膜之间，形成复合片体。

一些实施例中，所述复合装置与卷绕装置之间设置有复合驱动装置、复合缓存装置，所述复合片体依次穿过复合装置、复合驱动装置和复合缓存装置，被传递至卷绕装置。

一些实施例中，所述复合缓存装置与卷绕装置之间设置有复合片体送料机械手，所述复合片体送料机械手从所述复合缓存装置接收复合片体，并将所述复合片体传递至卷绕装置。

一些实施例中，所述负极极耳成型装置与卷绕装置之间设置有负极极片送料机械手，所述负极极片送料机械手从所述负极极耳成型装置接收负极极片，并将所述负极极片传递至卷绕装置。

一些实施例中，所述电芯卷绕机构包括贴胶装置和下料装置，所述电芯经贴胶装置贴胶后，由下料装置下料。

本发明的有益效果在于：本发明提供的电芯卷绕机构，通过在前的正极极片切片装置，将正极极耳成型装置传来的正极极片切片，再传递至复合装置，与隔膜进行复合后，和负极极片一起进行卷绕；在一条线上集成了切片制片和卷绕的功能，降低了人工成本，减少了切片制片与卷绕分开操作时中间环节的传递、转存和多次定位，提高了电芯卷绕机构的可靠性同时降低了对极片的损坏率，大幅度提高了生产效率，降低成本。另外，本发明中，负极极片采用连续供料，不会产生毛刺和掉粉现象，减少了操作步骤；降低了成本，提高了生产效率。同时，整个过程基本实现自动化，减少过程中夹杂的人工操作，一定程度上降低了误操作对产品生产的影响，提高了产品的良率。同时，本发明提供的电芯卷绕机构中，采用正极极片与隔膜先复合的工艺制作方法，很好的解决了传统卷绕电芯因为转角处正负极接触不充分带来的使用性能下降的问题。总之，本发明提供的电芯卷绕机构，不仅极大地提高了叠片工艺的产能又很好的解决了目前传统方形卷绕电芯不能避免的技术难题。

附图说明

图1是本发明提供的电芯卷绕机构的组成示意图。

图2是正极极片与隔膜的复合示意图。

图3是本发明提供的电芯卷绕机构制作电芯的流程示意图。

附图标记：

正极放卷装置15；正极极片切片装置4；复合装置5；上隔膜放卷装置1；下隔膜放卷装置3；复合驱动装置6；复合缓存装置7；复合片体送料机械手8；卷绕装置11；负极极片送料机械手10；负极放卷装置14；贴胶装置12；下料装置13；隔膜18；正极极片19；正极极耳成型装置2；负极极耳成型装置9。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中，“传递”、“接收”等词，代表的是本发明提供的电芯卷绕机构中，正极极片19、负极极片或隔膜18在前后两个装置之间的传动关系和位置关系；比如，“用于接收正极放卷装置15传递来的正极极片19”表示的是，正极极片19从正极放卷装置15上传递到正极极耳成型装置2上，正极极片19由正极放卷装置15到正极极耳成型装置2称为从正极放卷装置15传递到正极极耳成型装置2，或者正极极耳成型装置2接收正极放卷装置15传递来的正极极片19。

下面结合图1、图2和图3来详细说明本发明提供的技术方案。

如图3所示，正极极片19经正极放卷装置15放出，经过正极极片切片装置4到达复合装置5，在复合装置5中与隔膜18复合，形成复合片体；复合片体再被传送到卷绕装置11，与负极极片进行卷绕，形成电芯；最后通过贴胶装置12进行贴胶，并由下料装置13下料。

如图1所示，本发明提供了一种电芯卷绕机构，包括正极放卷装置15，用于放置正极极片19；负极放卷装置14，用于放置负极极片；隔膜放卷装置，用于放置隔膜18。上述正极放卷装置15、负极放卷装置14和隔膜放卷装置都是用来放置物料的装置，一般情况下，正极极片19、负极极片和隔膜18都是被设置成一卷一卷的卷状，因此，放置相应物料的装置，就称为放卷装置；比如，卷状的正极极片19放置在正极放卷装置15上，卷状的负极极片放置在负极放卷装置14上，而隔膜18也同样放置在隔膜放卷装置上。

本发明一个实施例中，电芯卷绕机构包括正极极耳成型装置2，用于接收正极放卷装置15传递来的正极极片19，并在正极极片19上制作正极极耳；即上述第一中情况，该正极极耳成型装置2，用来在正极极片19上制作或者设置正极极耳，通过该正极极耳成型装置2的正极极片19，每隔一段距离就会设置一个正极极耳；这里所说的距离或者长度，是根据电芯的大面或者每一块成绩极片的宽度来定的；在制作电芯前，该距离或者长度会提前设计好，以便于后续自动化流程的顺利进行。

通过正极极耳成型装置2的设置，在卷绕前、切片前，在正极极片19上制作好正极极耳，在后续的工序当中，无需在单独设置制作极耳的步骤，节省了工艺过程，降低了复杂度，节约了成本。

经过正极极耳成型装置2制作正极极耳的正极极片19，被传递到正极极片切片装置4，该正极极片切片装置4接收正极极耳成型装置2传递来的带有正极极耳的正极极片19，并对该正极极片19进行切片。将正极极片19切成预设的大小，然后再按照既定间隔将该切片后的正极极片19传递到复合装置5，与隔膜18进行复合，形成复合片体。

切片后的正极极片19，与隔膜放卷装置内的隔膜18，一起传递至复合装置5，在复合装置5中，将隔膜18和正极极片19制作成复合片体；一般情况下，隔膜放卷装置优选两个，分别设置在正极极片19的两侧，即将正极极片19设置在两层隔膜18之间，并且每隔一定间距，设置一块切片后的正极极片19。这样，能通过两层隔膜18将正极极片19包括在其中，一方面实现正极极片19与负极极片的绝缘，一方面更好的将正极极片19和隔膜18制作成一体的复合片体，便于后续工序的进行。

如图2所示，两层隔膜18之间夹着正极极片19，形成复合片体；同上述两层隔膜18分别由两个不同的隔膜放卷装置引出，如图1所示，即上隔膜放卷装置1和下隔膜放卷装置3。

负极极耳成型装置9，与负极放卷装置14连接，接收负极放卷装置14传递来的负极极片，并在负极极片上制作负极极耳，完成后的负极极片，传递至卷绕装置11。

卷绕装置11，同时接收复合装置5传递来的复合片体和负极极耳成型装置9传递来的带有负极极耳的负极极片；在卷绕装置11中，负极极片和复合装置5制作而成的复合片体进行卷绕，形成电芯。

上述过程中，负极极片上负极极耳的制作，也是本发明的一个优选实施方式；为了简化后续的工序和节省步骤和成本而设计。

本发明提供的电芯卷绕机构，通过在前的正极极片切片装置4，将正极极耳成型装置2传来的正极极片切片，再传递至复合装置5，与隔膜18进行复合后，和负极极片一起进行卷绕；在一条线上集成了切片制片和卷绕的功能，降低了人工成本，减少了切片制片与卷绕分开操作时中间环节的传递、转存和多次定位，提高了电芯卷绕机构的可靠性同时降低了对极片的损坏率，大幅度提高了生产效率，降低成本。另外，本发明中，负极极片采用连续供料，不会产生毛刺和掉粉现象，减少了操作步骤；降低了成本，提高了生产效率。同时，整个过程基本实现自动化，减少过程中夹杂的人工操作，一定程度上降低了误操作对产品生产的影响，提高了产品的良率。同时，本发明提供的电芯卷绕机构中，采用正极极片19与隔膜18先复合的工艺制作方法，很好的解决了传统卷绕电芯因为转角处正负极接触不充分带来的使用性能下降的问题。总之，本发明提供的电芯卷绕机构，不仅极大地提高了叠片工艺的产能又很好的解决了目前传统方形卷绕电芯不能避免的技术难题。

在本发明的一个实施例中，为了便于操作和增加生产效率，上述正极极耳成型装置2切割正极极耳的方法为激光切，上述负极极耳成型装置9切割负极极耳的方法为激光切。当然，本领域常用的极耳切割方法除了激光切还有模切，在本发明中，模切也是可行的。上述两种切割方法，都是常用的极耳切割方法，其具体切割步骤、方法以及采用的具体设备，本领域技术人员也都知晓，在此不再做更深入的说明。

为了准确的定位正极极片19、负极极片或者隔膜18的位置，对正极极片19、负极极片或者隔膜18的位置偏差进行适时、准确的调整，一般都在正极放卷装置15、负极放卷装置14或隔膜放卷装置后设置一纠偏组件；同时，为了保证正极极片19、负极极片或隔膜18传送，在纠偏组件后还设置了一张力组件，将正极极片19、负极极片或隔膜18张开，保证其顺利正常的移动和传递。综上，本发明的一个实施例中，在正极放卷装置15与正极极耳成型装置2之间依次设置有纠偏组件和张力组件，在负极放卷装置14与负极极耳成型装置9之间依次设置有纠偏组件和张力组件，同时在隔膜放卷装置与复合装置5之间也依次设置有纠偏组件和张力组件。正极放卷装置15与正极极耳成型装置2之间依次设置有纠偏组件和张力组件的含义是，正极极片19依次穿过正极放卷装置15、纠偏组件和张力组件。

在自动化生产过程中，对物料的使用情况进行检测，实时监控物料的使用情况是很重要的。因此，在本发明提供的电芯卷绕机构中，在正极放卷装置15、负极放卷装置14或隔膜放卷装置上设置有用于检测物料是否用完的物料传感器，同时还设置有报警器，该报警器接收物料传感器传递来的信号，并在正极放卷装置15、负极放卷装置14或隔膜放卷装置任意一个物料用完时报警。

在本发明的一个实施例中，在正极放卷装置15、负极放卷装置14和隔膜放卷装置上都设置有物料传感器，同时，在电芯卷绕机构中设置了三个报警器，分别对应于正极放卷装置15、负极放卷装置14和隔膜放卷装置。显然的，三个报警器选择不同的颜色、位置或者其他可以区分三者的设计方案；如此，其中一个报警器响时，工作人员可以清楚的知晓是哪一个放卷装置上没有物料。

在本发明的一个实施例中，在复合装置5与卷绕装置11之间设置有复合驱动装置6和复合缓存装置7，将由复合装置5加工形成的复合片体缓存在复合缓存装置7内，以便后面工序中对复合片体的调用。在使用过程中，复合片体依次穿过复合装置5、复合驱动装置6和复合缓存装置7，最后被传递至卷绕装置11。

为了便于对复合片体进行操作和定位，在复合缓存装置7和卷绕装置11之间设置有复合片体送料机械手8，通过该复合片体送料机械手8对复合片体进行定位和传送，其控制精度更高、位置更加准确。上述复合片体送料机械手8从复合缓存装置7接收复合片体，并将复合片体传递至卷绕装置11。

同样的，本发明的另一实施例中，在负极极耳成型装置9与卷绕装置11之间也设置有负极极片送料机械手10，从负极极耳成型装置9接收负极极片，并将负极极片传递至卷绕装置11。

同时，为了形成最终的电芯，在本发明提供的电芯卷绕机构中，还设置了贴胶装置12和下料装置13，由卷绕装置11卷绕完成的电芯，经贴胶装置12贴胶后，传递至下料装置13下料。

本发明提供的电芯卷绕机构的一个实施例中的工作过程如下：

上料时，首先将正极极片19(正极料卷)放置在正极放卷装置15上，该正极极片19经纠偏组件和张力组件，再经过正极极耳成型装置2进行极耳制作和切割，并将其送入正极极片切片装置4压紧并切片，然后在复合装置5上与由两个隔膜放卷装置传来的隔膜18进行叠加和复合，形成复合片体，在经过复合驱动装置6、复合缓存装置7到复合片体送料机械手8，由复合片体送料机械手8将复合片体定位夹紧并传递至卷绕装置11，同时，负极放卷装置14上的负极极片经纠偏组件、张力组件后，到达负极极耳成型装置9进行负极极耳的制作，然后传递至负极极片送料机械手10定位夹紧并传递至卷绕装置11，复合片体和负极极片在卷绕装置11定位后，按照一定的周期进行卷绕；通过连续的卷绕后形成电芯，该电芯经贴胶装置12贴胶后，由下料装置13下料兵流出成品电芯。

本发明提供的电芯卷绕机构，能够实现连续卷绕工艺制作电芯，提高了效率，与现有的叠片机相比，其工作效率提高了3-4倍，也就是将叠片时间由现在的1秒到1.3秒，降低到0.35秒，而且更加的可靠。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电芯卷绕机构，其特征在于，包括：

正极放卷装置，用于放置正极极片；

负极放卷装置，用于放置负极极片；

隔膜放卷装置，用于放置隔膜；

正极极耳成型装置，用于接收正极放卷装置传递来的正极极片，并在正极极片上制作正极极耳；

正极极片切片装置，用于接收正极极耳成型装置传递来的带有正极极耳的正极极片，并对正极极片进行切片；

复合装置，用于接收正极极片切片装置传递来的正极极片以及隔膜放卷装置传递来的隔膜，并将隔膜和正极极片制作成复合片体；

负极极耳成型装置，用于接收负极放卷装置传递来的负极极片，并在负极极片上制作负极极耳；

卷绕装置，同时接收复合装置传递来的复合片体和负极极耳成型装置传递来的带有负极极耳的负极极片，并将复合片体和负极极片卷绕形成电芯。

2.根据权利要求1所述的电芯卷绕机构，其特征在于，所述正极极耳成型装置切割正极极耳的方法或负极极耳成型装置切割负极极耳的方法为模切或激光切。

3.根据权利要求1所述的电芯卷绕机构，其特征在于，所述正极放卷装置与正极极耳成型装置之间、负极放卷装置与负极极耳成型装置之间或隔膜放卷装置与复合装置之间依次设置有纠偏组件和张力组件。

4.根据权利要求1所述的电芯卷绕机构，其特征在于，所述正极放卷装置、负极放卷装置或隔膜放卷装置上设置有用于检测物料是否用完的物料传感器，所述电芯卷绕机构包括报警器，所述报警器接收物料传感器传递来的信号，并在正极放卷装置、负极放卷装置或隔膜放卷装置任意一个物料用完时报警。

5.根据权利要求1所述的电芯卷绕机构，其特征在于，所述隔膜放卷装置为两个，所述复合装置同时接收两个隔膜放卷装置传递来的隔膜以及正极极耳成型装置传递来的正极极片，并将正极极片复合在两个隔膜之间，形成复合片体。

6.根据权利要求1所述的电芯卷绕机构，其特征在于，所述复合装置与卷绕装置之间设置有复合驱动装置、复合缓存装置，所述复合片体依次穿过复合装置、复合驱动装置和复合缓存装置，被传递至卷绕装置。

7.根据权利要求6所述的电芯卷绕机构，其特征在于，所述复合缓存装置与卷绕装置之间设置有复合片体送料机械手，所述复合片体送料机械手从所述复合缓存装置接收复合片体，并将所述复合片体传递至卷绕装置。

8.根据权利要求1所述的电芯卷绕机构，其特征在于，所述负极极耳成型装置与卷绕装置之间设置有负极极片送料机械手，所述负极极片送料机械手从所述负极极耳成型装置接收负极极片，并将所述负极极片传递至卷绕装置。

9.根据权利要求1所述的电芯卷绕机构，其特征在于，所述电芯卷绕机构包括贴胶装置和下料装置，所述电芯经贴胶装置贴胶后，由下料装置下料。