CN106505256B - 一种锂离子电芯叠片机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种锂离子电芯叠片机及其使用方法，所述叠片台上设有与隔膜相适配的切刀，所述放卷机构与隔膜相适配，并设置在叠片台的上方，隔膜的端部固定在叠片台的偏心位置上，所述插针机构由设置在叠片台左右两侧的左插针机构和右插针机构组成，两个插针机构均设有一列可以垂直下移的插针片，所述插针片的端部均与隔膜对插，所述上料机构由正极片上料机构和负极片上料机构组成，两个上料机构均设有转轴，并分别设置在叠片台的前后面，每个所述的上料机构均设有与插针片相对应的上料板，每组上料板均与正极片或负极片相适配。本发明具有非常显著的有益效果：设备成本低，自动化能力高，生产效率高，产品质量好和使用稳定。

Description

一种锂离子电芯叠片机及其使用方法

技术领域

本发明涉及电池制造机械技术领域，更具体的说涉及一种锂离子电芯叠片机及其使用方法。

背景技术

目前锂离子电芯的内部芯子成型有两种方式，卷绕和叠片。对于容量较大，一般是10AH以上电芯，叠片方式被人们普遍采用。但是，在实际生产中，叠片作业时间长，效率低，这一直制约着生产产能。一个芯子成型大体分为三大步：隔膜放卷、叠片和贴胶下料。作业时间也由这三大步骤时间决定。特别是叠片工序，需要分别将正、负极片，一片一片放到叠片台上进行叠片作业。耗费大量时间，极大的制约着叠片的产能效率的提升，存在着生产效率较低和生产成本较高的问题。在现有技术中的一般叠片装置或方法也没有有效解决上述的问题。例如中国专利授权公告号CN 102969538 B，授权公告日2015年01月14日，发明创造的名称为锂离子动力电池的电芯叠片机，该专利案公开了一种锂离子动力电池的电芯叠片装置，通过叠片台机构、极片料盒机构、二次定位机构、取片机械臂、多片检测机构、隔膜放卷机构、隔膜切断机构、贴胶机构、电芯转移机构和电芯输送带等结构的结合创新，提升电芯的组装效率，但是该专利案的正负极片是通过取片机械臂进行传送的，取片机械臂每次只能抓取一片极片，仍然存在作业效率较低的问题，而且取片机械臂的成本较高。又如中国专利申请公布号CN 105186042 A，授权公告日2015年12月23日，发明创造的名称为多片分离装置、锂离子电池的电芯叠片机及多片分离方法，该专利公开了一种锂离子动力电池的电芯叠片装置，通过料盒、二次定位机构、多片转接机构和多个机械手等结构的结合创新，能够有效地对多出的极片进行分离，保持设备运行的稳定，但是该专利案仍然是通过机械手抓取正负极片的，机械手每次只能抓取一片极片，因此该专利案存在成本高和效率较低的问题。本发明通过叠片台、放卷机构、插针机构和上料机构等结构以及锂离子电芯叠片机的使用方法的结合创新，提供一种结构简单，设备成本底，自动化能力高，生产效率高，产品质量好和使用稳定的锂离子电芯叠片机及其使用方法。

发明内容

本发明解决现有技术中一般叠片装置或叠片方法没有有效解决生产效率较低和生产成本较高的问题，提供一种锂离子电芯叠片机及其使用方法，通过叠片台、放卷机构、插针机构和上料机构等结构以及锂离子电芯叠片机的使用方法的结合创新，实现该锂离子电芯叠片机具有结构简单，设备成本底，自动化能力高，生产效率高，产品质量好和使用稳定的特点。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采取下述技术方案：一种锂离子电芯叠片机，包括叠片台、放卷机构、插针机构和上料机构，其特征在于，所述叠片台上设有与隔膜相适配的切刀，所述放卷机构与隔膜相适配，并设置在叠片台的上方，隔膜的端部固定在叠片台的偏心位置上，所述插针机构由设置在叠片台左右两侧的左插针机构和右插针机构组成，两个插针机构均设有一列可以垂直下移的插针片，所述插针片的端部均与隔膜对插，形成均匀连续的Z字型结构，所述上料机构由正极片上料机构和负极片上料机构组成，两个上料机构均设有转轴，并分别设置在叠片台的前后面，每个所述的上料机构均设有与插针片相对应的上料板，上料板与转轴联动，每组上料板均与正极片或负极片相适配。

在正负极片和隔膜一起叠片完成后，采用切刀切断隔膜；叠片台，在叠片完成后，用于电芯最后的贴胶、封装和传送；放卷机构，用于放置隔膜卷，隔膜在叠片台定位后，通常采用偏心定位，以节约叠片台的空间，放卷机构回卷，使隔膜绷紧并保持斜直；上料机构通过上料板，可以抓取一组正极片或一组负极片，再在转轴的带动下，使上料板与对应一列插针片平行，并将一组正极片或一组负极片放置在该列插针片上，该结构就代替了对比文件中的机械手机构，不仅设备成本较低，而且能一次性抓取多个极片，生产效率大幅提高；在正负极片都置放到位后，两个插针机构相互靠拢，垂直下移，插针片随之下移，使正负极片和隔膜有序得叠在叠片台上，插针片采用平板型结构。本发明的锂离子电芯叠片机，结构简单，通过上料板和插针片等结构的创新，代替了机械手装置，大幅降低了设备成本；在叠片过程这，使得多个正负极片一次性有序得叠在叠片台上，不仅满足了大容量锂离子电芯的要求，还极大的缩短了叠片作业的时间，提升自动化能力，提高生产效率。

作为优选，所述左插针机构和右插针机构均由插针架、插针片、极片推板和推动装置组成，所述插针片均与对应的插针架相固定，插针片上设有与推动装置相适配的滑道，所述极片推板设置在插针片上，与推动装置相连。在极片放置在插针片上后，极片不仅随着插针片向下移动，还在推动装置和极片推板的作用下，向内移动；在叠片完成后，电芯的结构更加整齐紧凑，也有利于切刀切断隔膜；电芯的质量更佳；推动装置，可以使弹簧、气缸等组件。

作为优选，两个相邻的所述插针片之间的垂直距离相同。在叠片完成后，该结构使得电芯整体结构的均匀性，保证电芯在使用过程中的稳定性，提高产品质量。插针片的垂直距离，是指同一插针机构的插针片之间的垂直距离，或者两个插针机构组合叠片时，任意两个相邻的插针片之间的垂直距离。

作为优选，所述正极片上料机构和负极片上料机构均由转轴、支架、上料板和多个料槽组成，所述转轴与支架相连，支架与上料板相固定，料槽与极片的形状相适配，所述上料板与转轴联动，上料板的底面设有多个与极片相适配的吸嘴。

作为优选，所述的锂离子电芯叠片机还包括下料拉带和传送带，所述叠片台由叠片左台和叠片右台组成，叠片左台和叠片右台为可以相对滑动的结构，所述下料拉带设置在叠片左台和叠片右台之间，传送带与下料拉带相连。将叠片台一分为二，在叠片完成后，芯子可以直接落入下料拉带上，通过传送带，芯子将进入下一道工序中，操作简单，使用方便，进一步提高生产效率。

作为优选，所述的锂离子电芯叠片机还包括左贴胶机构和右贴胶机构，所述左贴胶机构和右贴胶机构分别设置在叠片台的左右两侧。在叠片完成后，左贴胶机构和右贴胶机构将胶纸贴在芯子的两侧。

上述锂离子电芯叠片机的一种使用方法，其特征在于，所述的使用方法为：第一步，放卷机构主动放卷，隔膜下落到叠片台上，并使隔膜的端部与叠片台偏心定位；第二步，放卷机构回卷，使得隔膜处于绷紧并保持斜直的状态；第三步，左插针机构和右插针机构启动，使得所有插针片水平向内靠拢，并与隔膜对插，形成均匀连续的Z字型结构；第四步，正极片上料机构和负极片上料机构启动，正极片上料机构的上料板一一抓取正极片，负极片上料机构的上料板一一抓取负极片，随后，两个转轴转动90度，所有上料板也随之转动90度；第五步，正极片上料机构向左插针机构移动，将所有正极片放置在对应的插针片上，负极片上料机构向右插针机构移动，将所有负极片放置在对应的插针片上，两个上料机构复位；第六步，左插针机构和右插针机构垂直下移，将正极片、负极片和隔膜逐一叠放在叠片台上，形成芯子，左插针机构和右插针机构复位；第七步，将芯子夹紧，切刀切断多余的隔膜，叠片台进行芯子的贴胶和传送的工序。

作为优选，在所述的第四步中，所有所述的上料板均通过吸嘴吸取极片。

作为优选，在所述的第六步中，左插针机构和右插针机构垂直下移后，插针片上的弹簧推动极片推板，在极片推板的带动下，正负极片向芯子内部推进，放卷机构再次回卷。

作为优选，在第七步之后，叠片台的叠片左台和叠片右台相对移动，芯子自动落入下料拉带上，通过传送带的传输，芯子将进入下一道工序中。

由于采取上述的技术方案，本发明提供的一种锂离子电芯叠片机及其使用方法具有这样的有益效果：通过叠片台、放卷机构、插针机构和上料机构等结构以及锂离子电芯叠片机的使用方法的结合创新，提供一种结构简单，设备成本底，自动化能力高，生产效率高，产品质量好和使用稳定的锂离子电芯叠片机及其使用方法。

附图说明

附图1为本发明的一种结构示意图；

附图2为本发明的一种正视图；

附图3为本发明叠片台的一种结构示意图；

附图4为本发明插针片组件的一种结构示意图；

附图5为本发明上料板组件的一种结构示意图。

图中：1叠片台，2放卷机构，3隔膜，4左插针机构，5右插针机构，6插针片，7正极片上料机构，8负极片上料机构，9转轴，10上料板，11插针架，12极片推板，13推动装置，14支架，15料槽，16吸嘴，17传送带，18左贴胶机构，19右贴胶机构。

具体实施方式

参阅附图，对本发明的作进一步详细描述：

实施例一：结合附图1和2，一种锂离子电芯叠片机，包括叠片台1、放卷机构2、插针机构和上料机构，叠片台1上设有与隔膜3相适配的切刀，放卷机构2与隔膜3相适配，并设置在叠片台1的上方，隔膜3的端部固定在叠片台1的偏心位置上，插针机构由设置在叠片台1左右两侧的左插针机构4和右插针机构5组成，两个插针机构均设有一列可以垂直下移的插针片6，插针片6的端部均与隔膜3对插，形成均匀连续的Z字型结构，上料机构由正极片上料机构7和负极片上料机构8组成，两个上料机构均设有转轴9，并分别设置在叠片台1的前后面，每个上料机构均设有与插针片6相对应的上料板10，上料板10与转轴9联动，每组上料板10均与正极片或负极片相适配。

实施例二：结合附图1、2、3、4、5，一种锂离子电芯叠片机，包括叠片台1、放卷机构2、插针机构和上料机构，叠片台1上设有与隔膜3相适配的切刀，放卷机构2与隔膜3相适配，并设置在叠片台1的上方，隔膜3的端部固定在叠片台1的偏心位置上，插针机构由设置在叠片台1左右两侧的左插针机构4和右插针机构5组成，两个插针机构均设有一列可以垂直下移的插针片6，插针片6的端部均与隔膜3对插，形成均匀连续的Z字型结构，上料机构由正极片上料机构7和负极片上料机构8组成，两个上料机构均设有转轴9，并分别设置在叠片台1的前后面，每个上料机构均设有与插针片6相对应的上料板10，上料板10与转轴9联动，每组上料板10均与正极片或负极片相适配，左插针机构4和右插针机构5均由插针架11、插针片6、极片推板12和推动装置13组成，插针片6均与对应的插针架11相固定，插针片6上设有与推动装置13相适配的滑道，极片推板12设置在插针片6上，与推动装置13相连，在形成Z字型结构后，两个相邻的插针片6之间的垂直距离相同，正极片上料机构7和负极片上料机构8均由转轴9、支架14、上料板10和多个料槽15组成，转轴9与支架14相连，支架14与上料板10相固定，料槽15与极片的形状相适配，上料板10与转轴9联动，上料板10的底面设有多个与极片相适配的吸嘴16，锂离子电芯叠片机还包括下料拉带和传送带17，叠片台1由叠片左台和叠片右台组成，叠片左台和叠片右台为可以相对滑动的结构，下料拉带设置在叠片左台和叠片右台之间，传送带17与下料拉带相连，锂离子电芯叠片机还包括左贴胶机构18和右贴胶机构19，左贴胶机构18和右贴胶机构19分别设置在叠片台1的左右两侧。

上述锂离子电芯叠片机的使用方法，包括如下步骤：第一步，放卷机构主动放卷，隔膜下落到叠片台上，并使隔膜的端部与叠片台偏心定位；

第二步，放卷机构回卷，使得隔膜处于绷紧并保持斜直的状态；

第三步，左插针机构和右插针机构启动，使得所有插针片水平向内靠拢，并与隔膜对插，形成均匀连续的Z字型结构；

第四步，正极片上料机构和负极片上料机构启动，正极片上料机构的上料板一一抓取正极片，负极片上料机构的上料板一一抓取负极片，随后，两个转轴转动90度，所有上料板也随之转动90度；上料板均通过吸嘴吸取极片；

第五步，正极片上料机构向左插针机构移动，将所有正极片放置在对应的插针片上，负极片上料机构向右插针机构移动，将所有负极片放置在对应的插针片上，两个上料机构复位；

第六步，左插针机构和右插针机构垂直下移，将正极片、负极片和隔膜逐一叠放在叠片台上，形成芯子，左插针机构（4）和右插针机构（5）垂直下移后，插针片（6）上的弹簧推动极片推板（12），在极片推板（12）的带动下，正负极片向芯子内部推进，放卷机构（2）再次回卷，左插针机构和右插针机构复位；

第七步，将芯子夹紧，切刀切断多余的隔膜，叠片台进行芯子的贴胶和传送的工序，叠片台（1）的叠片左台和叠片右台相对移动，芯子自动落入下料拉带上，通过传送带（17）的传输，芯子将进入下一道工序中。

以上所述的两个具体实施例，对本发明进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明核心思想的前提下，还可以对本发明进行若干的修饰，例如叠片台、插针片和上料板的具体技术参数以及推动装置的形式和结构等进行若干的修改或者权利要求进行若干的组合，应该落在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂离子电芯叠片机的使用方法，所述的锂离子电芯叠片机包括叠片台（1）、放卷机构（2）、插针机构和上料机构，其特征在于，所述放卷机构（2）与隔膜（3）相适配，并设置在叠片台（1）的上方，隔膜（3）的端部固定在叠片台（1）上，所述插针机构由设置在叠片台（1）左右两侧的左插针机构（4）和右插针机构（5）组成，两个插针机构均设有一列可以沿着插针机构垂直上下移动的插针片（6），所述插针片（6）的端部均与隔膜（3）对插，所述上料机构由正极片上料机构（7）和负极片上料机构（8）组成，两个上料机构均设有转轴（9），每个所述的上料机构均设有与插针片（6）相对应的上料板（10），上料板（10）与转轴（9）联动，每组上料板（10）均与正极片或负极片相适配；所述的使用方法为：第一步，放卷机构（2）主动放卷，隔膜（3）下落到叠片台（1）上，并使隔膜（3）的端部与叠片台（1）偏心定位；第二步，放卷机构（2）回卷，使得隔膜（3）处于绷紧并保持斜直的状态；第三步，左插针机构（4）和右插针机构（5）启动，使得所有插针片（6）水平向内靠拢，并与隔膜（3）对插，形成均匀连续的Z字型结构；第四步，正极片上料机构（7）和负极片上料机构（8）启动，正极片上料机构（7）的上料板（10）一一抓取正极片，负极片上料机构（8）的上料板（10）一一抓取负极片，随后，两个转轴（9）转动90度，所有上料板（10）也随之转动90度；第五步，正极片上料机构（7）向左插针机构（4）移动，将所有正极片放置在对应的插针片（6）上，负极片上料机构（8）向右插针机构（5）移动，将所有负极片放置在对应的插针片（6）上，两个上料机构复位；第六步，左插针机构（4）和右插针机构（5）垂直下移，将正极片、负极片和隔膜（3）逐一叠放在叠片台（1）上，形成芯子，左插针机构（4）和右插针机构（5）复位；第七步，将芯子夹紧，切刀切断多余的隔膜（3），叠片台（1）进行芯子的贴胶和传送的工序。

2.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述左插针机构（4）和右插针机构（5）均由插针架（11）、插针片（6）、极片推板（12）和推动装置（13）组成，所述插针片（6）均与对应的插针架（11）相固定，插针片（6）上设有与推动装置（13）相适配的滑道，所述极片推板（12）设置在插针片（6）上，与推动装置（13）相连。

3.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，两个相邻的所述插针片（6）之间的垂直距离相同。

4.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述正极片上料机构（7）和负极片上料机构（8）均由转轴（9）、支架（14）、上料板（10）和多个料槽（15）组成，所述转轴（9）与支架（14）相连，支架（14）与上料板（10）相固定，料槽（15）与极片的形状相适配，所述上料板（10）与转轴（9）联动，上料板（10）的底面设有多个与极片相适配的吸嘴（16）。

5.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述的锂离子电芯叠片机还包括下料拉带和传送带（17），所述叠片台（1）由叠片左台和叠片右台组成，叠片左台和叠片右台为可以相对滑动的结构，所述下料拉带设置在叠片左台和叠片右台之间，传送带（17）与下料拉带相连。

6.根据权利要求1所述的使用方法，其特征在于，所述的锂离子电芯叠片机还包括左贴胶机构（18）和右贴胶机构（19），所述左贴胶机构（18）和右贴胶机构（19）分别设置在叠片台（1）的左右两侧。

7.根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于，在所述的第四步中，所有所述的上料板（10）均通过吸嘴（16）吸取极片。

8.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，在所述的第六步中，左插针机构（4）和右插针机构（5）垂直下移后，插针片（6）上的弹簧推动极片推板（12），在极片推板（12）的带动下，正负极片向芯子内部推进，放卷机构（2）再次回卷。

9.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，在第七步之后，叠片台（1）的叠片左台和叠片右台相对移动，芯子自动落入下料拉带上，通过传送带（17）的传输，芯子将进入下一道工序中。