CN106099157A - 一种高效的叠片电池制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效的叠片电池制作方法，该方法包括以下步骤：（1）在每个工位分别先进行隔膜的分切，得到第一隔膜和第二隔膜，再将第一隔膜、负极、第二隔膜和正极依次叠加，接着再进行热压，使第一隔膜、负极、第二隔膜和正极粘接在一起，形成电池单元；（2）将电池单元叠加得到电池单元组；（3）将电池单元组与前一个完成叠加的电池单元组进行一次叠片后，在最上一层加一张隔膜和负极，再经过热压得到叠片电池。本发明能够提高叠片电池的生产效率，实现自动化操作，节约人力资源。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域，具体涉及一种高效的叠片电池制作方法。
背景技术
叠片电池主要由Z型结构叠片电池和依次层叠结构的叠片电池。相比于卷绕电池，叠片电池具有能量密度高、一致性好、功率性能佳等优点。但是叠片电池在制作时需要通过依次叠加而成，目前，叠一片大约需要一秒，往往一台叠片机做一个叠片电池需要一分钟时间，生产效率低下，限制了叠片电池大规模的生产与应用。而若采用多台叠片机同时进行生产的话，则需要投入大量的人力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效的叠片电池制作方法，该方法能够提高叠片电池的生产效率，实现自动化操作，节约人力资源。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种高效的叠片电池制作方法，该方法包括以下步骤：
（1）将一定尺寸一定数量的正极片放置在弹夹盒中，通过物流箱输送至叠片机。设叠片机有a*2n个工位，在每个工位分别先进行隔膜的分切，得到第一隔膜和第二隔膜，再将第一隔膜、负极、第二隔膜和正极依次叠加，接着再进行热压，使第一隔膜、负极、第二隔膜和正极粘接在一起，形成电池单元；a*2n个工位共得到a*2n个电池单元；其中，a和n均为自然数。电池单元由第一隔膜、负极、第二隔膜和正极依次层叠构成；正极和负极的层数相同，层数为1~4层；隔膜的层数（第一隔膜加第二隔膜的层数）为正极或者负极层数的两倍。
（2）采用转移装置，将a*2n个电池单元中的a*2n-1个电池单元同时叠加到另外的a*2n-1个电池单元上，形成a*2n-1个二元的电池单元，a*2n-1个二元的电池单元流向下一道工序；将a*2n-1个二元的电池单元中的a*2n-2个二元的电池单元叠加到另外的a*2n-2个二元的电池单元上，形成 a*2n-2个四元的电池单元，a*2n-2个四元的电池单元流向下一道工序；以此类推，直至最后将a*2个2n-1元的电池单元中的a个2n-1元的电池单元叠加到另外a个2n-1元的电池单元上，形成a个2n元的电池单元，1个2n元的电池单元为1个电池单元组；
（3）电池单元组转出物流线，将电池单元组与前一个完成叠加的电池单元组进行一次叠片后，在最上一层加一张隔膜和负极，再经过热压得到叠片电池。
进一步的，所述第一隔膜和第二隔膜的表面涂覆有聚合物粘结剂浆料。
进一步的，所述聚合物粘结剂为聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、乙酸丁酸纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、氰乙基支链淀粉、丁苯橡胶、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、羧甲基纤维素中的任意一种或多种的组合。
本发明中的叠片电池为电化学装置，包括正极、负极、隔膜和电解液。本发明中的叠片机的电池单元制作工位，位于电池单元输送方向的两侧，一侧能够转移正极，另一侧可以转移负极。第一隔膜和第二隔膜的转移可在一侧或者两侧进行。电池单元在输送过程中放置在限位机构中。
由以上技术方案可知，本发明将叠片电池制作过程中耗时最长的叠片工序拆解，将叠片的时间分散到每一个工位，以电池单元的形式进行后续的叠加，并将叠加步分解做流水线处理，从而大大提高叠片电池的生产效率，实现自动化操作，节约人力资源。
附图说明
图1 是高效的叠片电池制作方法的示意图，
图2是实施例1中电池单元成型机构示意图；
图3是实施例2中电池单元成型机构示意图；
图4是叠片电池辅助组装线的示意图；
图5电池单元的结构示意图。
其中：
1、电池单元成型机构，2、叠片单元检测机构，3、电池单元热压机构，4、双层电池单元叠加机构，5、四层电池单元叠加机构，6、八层电池单元叠加机构，7、叠片电池辅助组装线，8、环形物流线，9、正极，10、负极，11、隔膜，101、正极弹夹，102、至电池单元成型机构1处，经过CCD122检测后，通过正极转移机构，111、隔膜放卷机构，112、隔膜切断机构，113、隔膜移载机构，121、正极放置机构，122、CCD，131、电池单元，132、限位机构，141、负极放置机构，151、负极弹夹，152、负极转移机，161、机械手，701、电池单元组机械手，711、隔膜放卷机构，712、切刀，713、隔膜移载机构，721、负极弹夹，722负极通过负极移载机构，731、热压机，741、包隔膜装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
实施例1
如图1-图5所示，隔膜放卷机构111将第二隔膜拉出，通过隔膜切断机构112裁成一片，随后将隔膜通过隔膜移载机构113转移至负极放置机构141处。形成负极与隔膜的叠加。同时16个负极弹夹151输送至电池单元成型机构1（图2）处，通过负极转移机构放置在负极放置机构141处，完成与负极的叠加。同时经过CCD122检测后，通过负极转移机构152将叠加好的负极与隔膜放置到限位机构132中，防止其移动。此时，在正极放置机构121处，正极与隔膜也已完成了叠加。经过CCD122检测后，通过正极移载机构102将叠加好的正极与隔膜转移放置到限位机构132中，即16个电池单元成型机构1同时完成了电池单元的成型。经过叠片单元检测机构2后，电池单元热压机构3对电池单元131进行热压将隔膜、负极、隔膜、正极粘结。作为优选，热压温度60-100℃，热压时间1-5s。
电池单元经过热压后，随着环形物流线往下输送至叠加工位，通过在双层电池单元叠加机构4，将电池单元叠加到相邻的电池单元上，形成二元的电池单元，即两个电池单元组合。转移至下一工序。同样的原理，通过四层电池单元叠加机构5叠加成四元的电池单元，即4个电池单元组合，转移至下一工序，通过八层电池单元叠加机构6叠加成四元的电池单元，即8个电池单元组合，即电池单元组。
将电池单元组通过电池单元组机械手701转移出环形物流线8至叠片电池辅助组装线7，等待下一个电池单元组，将两个叠加电池单元组到一起,。出于电池设计的考虑，负极必须比正极多一片，则需要在此叠加的电池单元组合上再加上一层隔膜与负极。即在隔膜放卷机构711将隔膜拉出，通过切刀712及隔膜移载机构713将隔膜加到电池单元组合上，随后将负极通过负极移载机构722将负极弹夹721里的负极转移至电池单元组合上。则叠片电池所有的正极与负极叠加完成，随后整体进行热压（热压机731），将所有正极，负极，隔膜粘结在一起。作为优选，热压温度60-100℃，热压时间3-6s。使用包隔膜装置741将组装好的叠片电池外层包一层隔膜并贴胶，转移到下一道工序。
实施例2
如图1-图5所示，隔膜放卷机构111将隔膜拉出，通过隔膜切断机构112裁成一片，随后将隔膜通过机械手161转移至限位机构132中；16个负极弹夹151输送至电池单元成型机构1处，经过CCD122检测后，通过负极转移机构152将负极放置到限位机构132中；随后，隔膜放卷机构111将隔膜拉出，通过隔膜切断机构112裁成一片，再将隔膜通过机械手161转移至限位机构132中；最后，16个正极弹夹101输送至电池单元成型机构1处，经过CCD122检测后，通过正极转移机构102将正极放置到限位机构132中。即完成隔膜、负极、隔膜、正极的叠加。经过叠片单元检测机构2后，电池单元热压机构3对电池单元131进行热压将隔膜、负极、隔膜、正极粘结。作为优选，热压温度60-100℃，热压时间1-5s。
电池单元经过热压后，随着环形物流线往下输送至叠加工位，通过在双层电池单元叠加机构4，将电池单元叠加到相邻的电池单元上，形成二元的电池单元，即两个电池单元组合。转移至下一工序。同样的原理，通过四层电池单元叠加机构5叠加成四元的电池单元，即4个电池单元组合，转移至下一工序，通过八层电池单元叠加机构6叠加成四元的电池单元，即8个电池单元组合，即电池单元组。
将电池单元组通过电池单元组机械手转移出环形物流线8至叠片电池辅助组装线7，等待下一个电池单元组，将两个叠加电池单元组到一起,。出于电池设计的考虑，负极必须比正极多一片，则需要在此叠加的电池单元组合上再加上一层隔膜与负极。即在隔膜放卷机构711将隔膜拉出，通过切刀712及隔膜移载机构713将隔膜加到电池单元组合上，随后将负极通过负极移载机构722将负极弹夹721里的负极转移至电池单元组合上。则叠片电池所有的正极与负极叠加完成，随后整体进行热压（热压机731），将所有正极，负极，隔膜粘结在一起。作为优选，热压温度60-100℃，热压时间3-6s。使用包隔膜装置741将组装好的叠片电池外层包一层隔膜并贴胶，转移到下一道工序。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种高效的叠片电池制作方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）设叠片机有a*2n个工位，在每个工位分别先进行隔膜的分切，得到第一隔膜和第二隔膜，再将第一隔膜、负极、第二隔膜和正极依次叠加，接着再进行热压，使第一隔膜、负极、第二隔膜和正极粘接在一起，形成电池单元；a*2n个工位共得到a*2n个电池单元；其中，a和n均为自然数；
（2）将a*2n个电池单元中的a*2n-1个电池单元叠加到另外的a*2n-1个电池单元上，形成a*2n-1个二元的电池单元，a*2n-1个二元的电池单元流向下一道工序；将a*2n-1个二元的电池单元中的a*2n-2个二元的电池单元叠加到另外的a*2n-2个二元的电池单元上，形成 a*2n-2个四元的电池单元，a*2n-2个四元的电池单元流向下一道工序；以此类推，直至最后将a*2个2n-1元的电池单元中的a个2n-1元的电池单元叠加到另外a个2n-1元的电池单元上，形成a个2n元的电池单元，1个2n元的电池单元为1个电池单元组；
（3）将电池单元组与前一个完成叠加的电池单元组进行一次叠片后，在最上一层加一张隔膜和负极，再经过热压得到叠片电池。
2.根据权利要求1所述的一种高效的叠片电池制作方法，其特征在于：所述第一隔膜和第二隔膜的表面涂覆有聚合物粘结剂浆料。
3.根据权利要求2所述的一种高效的叠片电池制作方法，其特征在于：所述聚合物粘结剂为聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-共-三氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯腈、乙酸丁酸纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、氰乙基支链淀粉、丁苯橡胶、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、羧甲基纤维素中的任意一种或多种的组合。
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