CN106328981A - 叠片电芯制备装置 - Google Patents

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陈贤锐
张怀勇
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Dongguan Amperex Technology Ltd
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Abstract

本发明提供了一种叠片电芯制备装置，其包括：叠置平台；阳极极片制片机构，用于定位且逐个地制备阳极极片；阴极极片制片机构，用于定位且逐个地制备阴极极片；隔离膜提供机构，用于定位隔离膜且直接向叠置平台提供隔离膜；阳极极片机械手，用于逐个地从阳极极片制片机构上拾取制备的各阳极极片并直接向叠置平台提供该阳极极片；阴极极片机械手，用于从阴极极片制片机构上拾取制备的各阴极极片并直接向叠置平台提供该阴极极片；其中，在叠置平台处，阳极极片、隔离膜、阴极极片以使隔离膜间隔于阳极极片和阴极极片之间的方式进行叠置，且所述叠置无需定位，以形成叠片电芯。本发明的叠片电芯制备装置能够提高叠片电芯的生产效率及生产优率。

Description

叠片电芯制备装置
本申请是原发明专利申请(申请日为2014年09月23日、申请号为201410491777.2，发明名称为“叠片电芯制备装置”)的分案申请。
技术领域
本发明涉及储能器件领域，尤其涉及一种叠片电芯制备装置。
背景技术
锂离子电池电芯的生产工艺一般包括卷绕工艺和叠片工艺，其中叠片工艺生产的电芯具有容量高、内阻小的优势，且叠片工艺生产的电芯形状多样，可根据实际需要而设计。
按照所用隔离膜的不同，叠片工艺可分为：1)普通叠片工艺，即将带状阳极极片、隔离膜和阴极极片在制片机处裁切成所需的片状(即制片)，然后在叠片平台上按顺序进行叠置(即叠片)，以得到叠片电芯；以及2)Z型叠片工艺，即将带状阳极极片和阴极极片在制片机处裁切成所需的片状(即制片)，然后在叠片平台上按顺序将片状阳极极片和阴极极片压装于Z形隔离膜中(即叠片)，以得到叠片电芯。
在传统的上述两种叠片工艺中，制片工艺与叠片工艺都是分别在制片机处和叠片机处进行的，即在制片机处，需要对待裁切的带状的物料(阳极极片、阴极极片和/或隔离膜)进行定位(第一次定位，可通过放料/进料纠偏感应器来实现)并进行裁切，然后将裁切后的多个片状物料放入物料盒中，随后将物料盒搬运至叠片机的指定的物料盒位置处进行固定，然后对物料盒中的多个片状物料(阳极极片、阴极极片或隔离膜)进行逐个抓取(或吸盘吸取)并再次进行定位(第二次定位，可抓取或吸取至定位平台上进行)，最后在叠片平台上通过叠置定位后的阳极极片、隔离膜和阴极极片来制备叠片电芯。
因此，在传统的叠片工艺中，由于制片工艺与叠片工艺使用两台独立的设备来完成，彼此不相关联，因此需要对待叠置的物料进行至少两次定位，即制片时的定位和叠片时的定位，并且制片工艺与叠片工艺之间的辅助时间长(即将裁切后的物料放入物料盒中的时间以及将物料盒搬运至叠片机的指定的物料盒位置处的时间)，生产效率低，且对待叠置的物料(如阳极极片和阴极极片)转移次数多，易在转移过程中发生极片掉粉、极片边角碰伤等情况。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种叠片电芯制备装置，其能提高叠片电芯的生产效率。
本发明的目的在于提供一种叠片电芯制备装置，其能提高叠片电芯的生产优率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种叠片电芯制备装置，其包括：叠置平台；阳极极片制片机构，用于定位且逐个地制备阳极极片；阴极极片制片机构，用于定位且逐个地制备阴极极片；隔离膜提供机构，用于定位隔离膜且直接向叠置平台提供隔离膜；阳极极片机械手，用于逐个地从阳极极片制片机构上拾取制备的各阳极极片并直接向叠置平台提供该阳极极片；阴极极片机械手，用于从阴极极片制片机构上拾取制备的各阴极极片并直接向叠置平台提供该阴极极片；其中，在叠置平台处，阳极极片、隔离膜、阴极极片以使隔离膜间隔于阳极极片和阴极极片之间的方式进行叠置，且所述叠置无需定位，以形成叠片电芯。
本发明的有益效果如下：
1.将叠片电芯的制片和叠片两个工艺集成到同一设备中进行，从而仅在制片过程中进行定位即可，然后利用经过定位制备的物料(阳极极片、阴极极片或隔离膜)直接进行叠片工艺，从而省略了传统的叠片工艺中的叠片时的再次定位步骤，因此简化了生产工序，提高了生产效率；
2.节省了叠片电芯的制片工艺与叠片工艺之间的辅助时间，即省去了传统的叠片工艺中将裁切后的物料(阳极极片、阴极极片或隔离膜)放入物料盒中的步骤以及将物料盒搬运至叠片机的指定的物料盒位置处的步骤，从而节约了时间成本，提高了生产效率；
3.将待叠置的物料(阳极极片、阴极极片或隔离膜)在制备后直接提供至叠置平台，从而避免了传统的叠片工艺中将待叠置的物料在裁切后先后放置于物料盒、定位平台、叠片平台等多个转移步骤，简化了生产过程中对阳极极片和阴极极片的转移搬运流程，取消了物料盒，减少了在转移过程中易发生的极片掉粉、极片弯折、边角碰伤等情况，从而提高叠片电芯的生产优率；
4.在传统的叠片工艺所使用的物料盒中放置有多个被裁切的物料(阳极极片、阴极极片或隔离膜)，因此在随后的拾取(抓取或吸取)步骤中，极易发生拾取多片被裁切的物料的情况，而在根据本发明的叠片电芯制备装置中，制备一片物料便被拾取且提供至叠置平台，从而避免了上述问题的发生；
5.在根据本发明的叠片电芯制备装置中，制备一片物料(阳极极片、阴极极片或隔离膜)便被拾取(抓取或吸取)且提供至叠置平台并进行叠置，因此当制备的速度、拾取的速度以及叠置的速度相协调时，便于进行高效且有序的生产。
附图说明
图1为根据本发明的叠片电芯制备装置的一实施例的结构示意图；
图2为图1的叠片电芯制备装置的工艺过程示意图；
图3为图1的叠片电芯制备装置的另一实施例的工艺过程示意图；
图4为根据本发明的叠片电芯制备装置的一实施例的结构示意图；
图5为根据本发明的叠片电芯制备装置的一实施例的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1叠置平台 41隔离膜制片机构
2阳极极片制片机构 411隔离膜放卷机构
21阳极极片放卷机构 412隔离膜进料驱动机构
22阳极极片进料驱动机构 413隔离膜裁切机构
23阳极极片裁切机构 414隔离膜纠偏机构
24阳极极片纠偏机构 415隔离膜张力控制机构
26阳极极片张力控制机构 416导辊对
P阳极极片 42隔离膜机械手
3阴极极片制片机构 43支撑辊
31阴极极片放卷机构 44隔离膜纠偏感应器
32阴极极片进料驱动机构 A1第一叠置位置
33阴极极片裁切机构 A2第二叠置位置
34阴极极片纠偏机构 S隔离膜
36阴极极片张力控制机构 5阳极极片机械手
N阴极极片 6阴极极片机械手
4隔离膜提供机构 7热压机构
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的叠片电芯制备装置。
参照图1至图5，根据本发明的叠片电芯制备装置包括：叠置平台1；阳极极片制片机构2，用于定位且逐个地制备阳极极片P；阴极极片制片机构3，用于定位且逐个地制备阴极极片N；隔离膜提供机构4，用于定位隔离膜S且直接(无需经过传统的叠片工艺中的物料盒且无需进行再次定位)向叠置平台1提供隔离膜S；阳极极片机械手5，用于逐个地从阳极极片制片机构2上拾取制备的各阳极极片P并直接(无需经过传统的叠片工艺中的物料盒且无需进行再次定位)向叠置平台1提供该阳极极片P；阴极极片机械手6，用于从阴极极片制片机构3上拾取制备的各阴极极片N并直接(无需经过传统的叠片工艺中的物料盒且无需进行再次定位)向叠置平台1提供该阴极极片N；其中，在叠置平台1处，阳极极片P、隔离膜S、阴极极片N以使隔离膜S间隔于阳极极片P和阴极极片N之间的方式进行叠置，且所述叠置无需定位，以形成叠片电芯。
与现有技术相比，本发明的叠片电芯制备装置具有以下有益效果：
1.将叠片电芯的制片和叠片两个工艺集成到同一设备中进行，从而仅在制片过程中进行定位即可，然后利用经过定位制备的物料(阳极极片P、阴极极片N或隔离膜S)直接进行叠片工艺，从而省略了传统的叠片工艺中的叠片时的再次定位步骤，因此简化了生产工序，提高了生产效率；
2.节省了叠片电芯的制片工艺与叠片工艺之间的辅助时间，即省去了传统的叠片工艺中将裁切后的物料(阳极极片P、阴极极片N或隔离膜S)放入物料盒中的步骤以及将物料盒搬运至叠片机的指定的物料盒位置处的步骤，从而节约了时间成本，提高了生产效率；
3.将待叠置的物料(阳极极片P、阴极极片N或隔离膜S)在制备后直接提供至叠置平台1，从而避免了传统的叠片工艺中将待叠置的物料在裁切后先后放置于物料盒、定位平台、叠片平台等多个转移步骤，简化了生产过程中对阳极极片P和阴极极片N的转移搬运流程，取消了物料盒，减少了在转移过程中易发生的极片掉粉、极片弯折、边角碰伤等情况，从而提高叠片电芯的生产优率；
4.在传统的叠片工艺所使用的物料盒中放置有多个被裁切的物料(阳极极片P、阴极极片N或隔离膜S)，因此在随后的拾取(抓取或吸取)步骤中，极易发生拾取多片被裁切的物料的情况，而在根据本发明的叠片电芯制备装置中，制备一片物料便被拾取且提供至叠置平台1，从而避免了上述问题的发生；
5.在根据本发明的叠片电芯制备装置中，制备一片物料(阳极极片P、阴极极片N或隔离膜S)便被拾取(抓取或吸取)且提供至叠置平台1并进行叠置，因此当制备的速度、拾取的速度以及叠置的速度相协调时，便于进行高效且有序的生产。
在阳极极片制片机构2的一实施例中，参照图1、图4和图5，阳极极片制片机构2可包括：阳极极片放卷机构21，提供并输出待裁切的带状阳极极片P；阳极极片进料驱动机构22，设置在阳极极片放卷机构21的下游，提供带状阳极极片P输送的驱动力；阳极极片裁切机构23，设置在阳极极片进料驱动机构22的下游，对输送的带状阳极极片P进行成型及裁切，以逐个地制成阳极极片P；以及至少一个阳极极片纠偏机构24，设置在阳极极片裁切机构23的上游，用于对待裁切的带状阳极极片P进行定位；其中，阳极极片机械手5直接从阳极极片裁切机构23上拾取阳极极片裁切机构23裁切制成的阳极极片P。
在阳极极片制片机构2的一实施例中，参照图5，阳极极片纠偏机构24可为两个，分别设置在阳极极片裁切机构23的上游和阳极极片放卷机构21的下游。
在阳极极片制片机构2的一实施例中，参照图1、图4和图5，阳极极片制片机构2还可包括：阳极极片张力控制机构26，设置在阳极极片放卷机构21和阳极极片进料驱动机构22之间，用于调节输送的带状阳极极片P的张力。
在阴极极片制片机构3的一实施例中，参照图1、图4和图5，阴极极片制片机构3可包括：阴极极片放卷机构31，提供并输出待裁切的带状阴极极片N；阴极极片进料驱动机构32，设置在阴极极片放卷机构31的下游，提供带状阴极极片N输送的驱动力；阴极极片裁切机构33，设置在阴极极片进料驱动机构32的下游，对输送的带状阴极极片N进行成型及裁切，以逐个地制成阴极极片N；以及至少一个阴极极片纠偏机构34，设置在阴极极片裁切机构33的上游，用于对待裁切的带状阴极极片N进行定位；其中，阴极极片机械手6直接从阴极极片裁切机构33上拾取阴极极片裁切机构33裁切制成的阴极极片N。
在阴极极片制片机构3的一实施例中，参照图5，阴极极片纠偏机构34可为两个，分别设置在阴极极片裁切机构33的上游和阴极极片放卷机构31的下游。
在阴极极片制片机构3的一实施例中，参照图1、图4和图5，阴极极片制片机构3还可包括：阴极极片张力控制机构36，设置在阴极极片放卷机构31和阴极极片进料驱动机构32之间，用于调节输送的带状阴极极片N的张力。
在隔离膜提供机构4的一实施例中，参照图4，隔离膜提供机构4可包括：隔离膜制片机构41，用于逐个地制备隔离膜S；以及隔离膜机械手42，用于直接从隔离膜制片机构41上拾取制备的各隔离膜S并向叠置平台1提供该隔离膜S；阳极极片机械手5从阳极极片制片机构2上拾取制备的一个阳极极片P并将该阳极极片P放置于叠置平台1，隔离膜机械手42直接从隔离膜制片机构41上拾取制备的一个隔离膜S并将该隔离膜S放置于叠置平台1，阴极极片机械手6从阴极极片制片机构3上拾取制备的一个阴极极片N并将该阴极极片N放置于叠置平台1，依序在叠置平台1处交替叠置阳极极片P、隔离膜S及阴极极片N。
在隔离膜制片机构41的一实施例中，参照图4，隔离膜制片机构41可包括：隔离膜放卷机构411，提供并输出待裁切的带状隔离膜S；隔离膜进料驱动机构412，设置在隔离膜放卷机构411的下游，提供带状隔离膜S输送的驱动力；隔离膜裁切机构413，设置在隔离膜进料驱动机构412的下游，对输送的带状隔离膜S进行成型及裁切，以逐个地制成隔离膜S；以及至少一个隔离膜纠偏机构414，设置在隔离膜裁切机构413的上游，用于对待裁切的带状隔离膜S进行定位；其中，隔离膜机械手42直接从隔离膜裁切机构413上拾取隔离膜裁切机构413裁切制成的隔离膜S。
在隔离膜制片机构41的一实施例中，参照图4，隔离膜纠偏机构414可为两个，分别设置在隔离膜裁切机构413的上游和隔离膜放卷机构411的下游。
在隔离膜制片机构41的一实施例中，参照图4，隔离膜制片机构41还可包括：隔离膜张力控制机构415，设置在隔离膜放卷机构411和隔离膜进料驱动机构412之间，用于调节输送的带状隔离膜S的张力。
在隔离膜提供机构4的一实施例中，参照图5，隔离膜提供机构4可包括：隔离膜放卷机构411，提供并输出隔离膜S；以及支撑辊43，引导隔离膜放卷机构411输出的隔离膜S并使隔离膜S撑成Z型；其中阳极极片机械手5直接从阳极极片制片机构2上拾取制备的一个阳极极片P并插入到Z型的隔离膜S的对应部分中，阴极极片机械手6直接从阴极极片制片机构3上拾取制备的一个阴极极片N并插入到Z型的隔离膜S的对应部分中，从而依序将阳极极片P和阴极极片N交替叠置在Z型的隔离膜S中，叠置完成之后，支撑辊43抽出，由阳极极片P、阴极极片N及隔离膜S叠置形成的叠置体置于叠置平台1上。叠置体置于叠置平台1上可以通过另外的机械手(未示出)拾取来实现，也可以使得叠置平台1位于叠置体的位置的正下方，通过落在叠置平台1上来实现。在一实施例中，隔离膜提供机构4还包括：隔离膜切断机构(未示出)，将完成叠置的隔离膜S切断。在此需要说明的是，在实际生产中，由于隔离膜S会存在着连续放卷的情况，所以对于这种情况，可以在一个叠置体完成之后，在该叠置体的尾端处将隔离膜S切断。当然不限于此，如果隔离膜S的长度设置得精确，则无需在叠置体的尾端处将隔离膜S切断，换句话说，隔离膜S的长度正好满足一个叠置体的要求。此外，对于隔离膜S的头部的夹持可以采用图5所述的导辊对416来操作，或者采用另外的机械手(未示出)来操作，可以视生产实际灵活变化。
在隔离膜提供机构4的一实施例中，参照图1和图2，隔离膜提供机构4可包括：隔离膜放卷机构411，提供并输出隔离膜S；以及导辊对416，引导并夹住隔离膜放卷机构411输出的隔离膜S；其中，导辊对416与叠置平台1能够相对彼此在第一叠置位置A1和第二叠置位置A2之间往复运动(图中纸面的左右方向，且产生往复运动可采用任何公知的驱动机构)，在第一叠置位置A1时，阳极极片机械手5直接从阳极极片制片机构2上拾取制备的一个阳极极片P并插入到Z型的隔离膜S的对应部分中，在第二叠置位置A2时，阴极极片机械手6直接从阴极极片制片机构3上拾取制备的一个阴极极片N并插入到Z型的隔离膜S的对应部分中，从而依序在叠置平台1处将阳极极片P和阴极极片N交替叠置在Z型的隔离膜S中。在一实施例中，叠置平台1固定不动，导辊对416相对叠置平台1往复运动。驱动导辊对416往复运动的驱动机构可以采用本领域公知的任何驱动机构。在另一实施例中，导辊对416固定不动，叠置平台1相对导辊对416往复运动。驱动叠置平台1往复运动的驱动机构可以采用本领域公知的任何驱动机构。
在根据本发明的叠片电芯制备装置的一实施例中，隔离膜放卷机构411为两个，叠置平台1相应地为两个。在图3示出的例子中，上侧的叠置平台1带动隔离膜S走Z字型，在上侧的第一叠置位置A1和第二叠置位置A2之间来回运动；下侧的叠置平台1带动隔离膜S走Z字型，在下侧的第一叠置位置A1和第二叠置位置A2之间来回运动；上侧的叠置平台1运行到上侧的第一叠置位置A1，同时下侧的叠置平台1运行到下侧的第二叠置位置A2，此时阳极极片机械手5将阳极极片P提供至上侧的叠置平台1上，阴极极片机械手6将阴极极片N提供至下侧的叠置平台1上；接下来，上侧的叠置平台1运行到第二叠置位置A2，同时下侧的叠置平台1运行到第一叠置位置A1，此时阴极极片机械手6将阴极极片N提供至上侧的叠置平台1上，阳极极片机械手5将阳极极片P提供至下侧的叠置平台1上；如此交替叠片，直至设定层数。两个叠置平台1同时进行叠片，可以大大提高叠片电芯制备装置的生产效率。
在隔离膜提供机构4的一实施例中，参照图1和图5，隔离膜提供机构4可包括：隔离膜纠偏感应器44，设置在隔离膜放卷机构411的下游，对输送的隔离膜S进行定位。
在根据本发明的叠片电芯制备装置的一实施例中，参照图2和图3，所述叠片电芯制备装置还可包括：热压机构7，用于将依序叠置的阳极极片P、隔离膜S、阴极极片N热压在一起。

Claims (6)

1.一种叠片电芯制备装置，其特征在于，包括：
叠置平台(1)；
阳极极片制片机构(2)，用于定位且逐个地制备阳极极片(P)；
阴极极片制片机构(3)，用于定位且逐个地制备阴极极片(N)；
隔离膜提供机构(4)，用于定位隔离膜(S)且直接向叠置平台(1)提供隔离膜(S)；
阳极极片机械手(5)，用于逐个地从阳极极片制片机构(2)上拾取制备的各阳极极片(P)并直接向叠置平台(1)提供该阳极极片(P)；
阴极极片机械手(6)，用于逐个地从阴极极片制片机构(3)上拾取制备的各阴极极片(N)并直接向叠置平台(1)提供该阴极极片(N)；
其中，在叠置平台(1)处，阳极极片(P)、隔离膜(S)、阴极极片(N)以使隔离膜(S)间隔于阳极极片(P)和阴极极片(N)之间的方式进行叠置，且所述叠置无需定位，以形成叠片电芯；
隔离膜提供机构(4)包括：
隔离膜放卷机构(411)，提供并输出隔离膜(S)；以及
支撑辊(43)，引导隔离膜放卷机构(411)输出的隔离膜(S)并使隔离膜(S)撑成Z型；
其中，阳极极片机械手(5)直接从阳极极片制片机构(2)上拾取制备的一个阳极极片(P)并插入到Z型的隔离膜(S)的对应部分中，阴极极片机械手(6)直接从阴极极片制片机构(3)上拾取制备的一个阴极极片(N)并插入到Z型的隔离膜(S)的对应部分中，从而将阳极极片(P)和阴极极片(N)交替叠置在Z型的隔离膜(S)中，叠置完成后，支撑辊(43)抽出，由阳极极片(P)、阴极极片(N)及隔离膜(S)叠置形成的叠置体置于叠置平台(1)上。
2.根据权利要求1所述的叠片电芯制备装置，其特征在于，阳极极片制片机构(2)包括：
阳极极片放卷机构(21)，提供并输出待裁切的带状阳极极片(P)；
阳极极片进料驱动机构(22)，设置在阳极极片放卷机构(21)的下游，提供带状阳极极片(P)输送的驱动力；
阳极极片裁切机构(23)，设置在阳极极片进料驱动机构(22)的下游，对输送的带状阳极极片(P)进行成型及裁切，以逐个地制成阳极极片(P)；以及
至少一个阳极极片纠偏机构(24)，设置在阳极极片裁切机构(23)的上游，用于对待裁切的带状阳极极片(P)进行定位；
其中，阳极极片机械手(5)直接从阳极极片裁切机构(23)上拾取阳极极片裁切机构(23)裁切制成的阳极极片(P)。
3.根据权利要求1所述的叠片电芯制备装置，其特征在于，阴极极片制片机构(3)包括：
阴极极片放卷机构(31)，提供并输出待裁切的带状阴极极片(N)；
阴极极片进料驱动机构(32)，设置在阴极极片放卷机构(31)的下游，提供带状阴极极片(N)输送的驱动力；
阴极极片裁切机构(33)，设置在阴极极片进料驱动机构(32)的下游，对输送的带状阴极极片(N)进行成型及裁切，以逐个地制成阴极极片(N)；以及
至少一个阴极极片纠偏机构(34)，设置在阴极极片裁切机构(33)的上游，用于对待裁切的带状阴极极片(N)进行定位；
其中，阴极极片机械手(6)直接从阴极极片裁切机构(33)上拾取阴极极片裁切机构(33)裁切制成的阴极极片(N)。
4.根据权利要求1所述的叠片电芯制备装置，其特征在于，隔离膜提供机构(4)还包括：
隔离膜切断机构，将完成叠置的隔离膜(S)切断。
5.根据权利要求1所述的叠片电芯制备装置，其特征在于，隔离膜
提供机构(4)还包括：
隔离膜纠偏感应器(44)，设置在隔离膜放卷机构(411)的下游，对输送的隔离膜(S)进行定位。
6.根据权利要求1所述的叠片电芯制备装置，其特征在于，所述叠片电芯制备装置还包括：
热压机构(7)，用于将依序叠置的阳极极片(P)、隔离膜(S)、阴极极片(N)热压在一起。
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