CN106532134B - 方形锂电池叠片机及叠片工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方形锂电池叠片机及叠片工艺，用于解决现有叠片效果差的问题。方形锂电池叠片机，包括自起始端向终止端顺序布置的第一隔膜释放机构、第一正极片释放部分、第二隔膜释放机构、第一负极片释放部分、第三隔膜释放机构、正极片热合部分、折叠部分、第二负极片释放部分、第二正极片释放部分和整理部分，其中，所述正极片和负极片主片重叠且电极部分错开，正、负极片被固定在三层隔膜之间且间断、均匀分布，形成隔膜带；最后经过折叠形成叠片。本发明采用Z形折叠方式，不存在缠绕应力，产品一致性好，流水线式的作业方式比传统的叠片方式一致性好。双层热合，效率高。

Description

方形锂电池叠片机及叠片工艺

技术领域

该发明涉及锂电池叠片生产技术领域，具体地说是一种方形锂电池叠片机及叠片工艺。

背景技术

软包电芯(又称“聚合物电芯”)，在一些小型数码产品中广泛存在。

目前的软包电芯的结构包括叠片式结构和缠绕式结构两种。

常见的叠片式结构中，是将正极片、隔膜、负极片组成叠加形成的，其中隔膜是断开的，这种结构的叠片结构，通常是将隔膜裁剪成略大于极片的薄片，然后进行逐层叠加，在隔膜的四周存在锂离子绕过隔膜的问题，对电芯的充放电性能影响较大。

常见的缠绕式结构中，正极片、隔膜和负极片为连续的长条状，三者叠加，然后绕一个中心进行缠绕，形成一个扁平的结构，这种结构的缠绕方式，存在缠绕应力，长期应用过程中，会出现起拱、褶皱现象，这种现象的产生是由于缠绕过程中各个缠绕层之间的张紧力度不一致造成的。

以上两种方式都存在一定的技术优势和技术缺陷，本发明的主旨在于提供一种更加优秀的方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种方形锂电池叠片机及叠片工艺，用于方形锂电池的叠片制作，提供一种全新方式的制作工艺，更加方便快捷，效率更高、效果更好，且软包锂电芯的隔离效果、耐穿刺效果更好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

方形锂电池叠片机，包括自起始端向终止端顺序布置的第一隔膜释放机构、第一正极片释放部分、第二隔膜释放机构、第一负极片释放部分、第三隔膜释放机构、正极片热合部分、折叠部分、第二负极片释放部分、第二正极片释放部分和整理部分，其中，

所述第一隔膜释放机构由放卷辊、张紧辊和展平辊)组成，卷状的所述第一隔膜位于放卷辊上并经过张紧辊和展平辊后自然平铺在下方的下牵引皮带上；

第一正极片释放部分包括箱体、底板、顶升板、顶升机构和推出机构，其中，所述箱体为矩形陶瓷箱，在长度方向上，所述箱体内腔的长度小于正极片长度2毫米，宽度方向上相等，在当正极片放入后，正极片在长度方向上具有一个凸起的趋势,

在箱体上端敞口处设置有一对卡槽，两个卡槽相对设置且固定在箱体的上边沿处，正极片(A)两侧边沿卡槽自由滑动；

在箱体的上端设置一个顶板，所述顶板的下表面为向上凹陷的弧形面，且弧度与顶升板的弧度相同，

在其中一个卡槽中设置有对正极片上的电极引出口进行避让的第一缺口，同时在箱体上设置有对正电极引出部分进行避让的第二缺口；

所述顶升板为弧形板，在弧形板的上表面设置有软铜层，下侧为导向柱，导向柱两侧设置有齿；

在箱体的下敞口处通过铰接连接的方式安装一个底板，底板可以开合，开口状态下，向箱体内部填充正极片，闭合状态下，用于正极片的顶升；在底板的正中央位置设置有一个圆孔，所述导向柱穿过圆孔，在底板的下侧安装有两个对称设置的齿轮，所述齿轮与导向柱上的齿进行啮合，两个齿轮分别通过一对反向设置的锥形齿轮进行动力传动连接，所述锥形齿轮由第一伺服电机驱动；

在箱体卡槽前侧和后侧分别设置有一个第一导向板和第二导向板，所述第二导向板上安装推出机构，其中推出机构包括气缸、推出板和连接架，其中，所述推出板为厚度与正极片相等的合金板或者陶瓷板，所述推出板前端插入到卡槽中，后端通过连接架与气缸的活塞进行连接，气缸推动推出板往复运动；

所述第二隔膜释放机构与第一隔膜释放机构具有相同的结构；

第一负极片释放部分与第一正极片释放部分相同，在所述第一负极片释放部分内放置负极片；

所述第三隔膜释放机构与第一隔膜释放机构具有相同的结构；

热合部分，对正、负极片的四周三层隔膜进行热合并使得所述正、负极片被固定在两三层隔膜之间形成隔膜带的正极片热合部分；

折叠部分，对隔膜带进行Z形折叠的折叠部分；

第二负极片释放部分、第二正极片释放部分与第一正极片释放部分相同，且分别设置在折叠部分的两侧；

整理部分，对折叠后的叠片进行整理。

所述热合部分包括刀具、四边形连杆机构和第一气缸，其中，所述刀具为一个矩形框，所述热合用刀具固定在一个热合框中，热合框中具有对正极片四周进行热合的电加热元件，所述热合框上侧安装一个平行四边形连杆机构，所述平行四边形连杆机构的一个端部向外延伸并与机架铰接，所述平行四边形机构在第一气缸的作用下具有一个摇摆的动作，且摇摆的过程中，所述热合框始终处于水平状态。

所述折叠部分包括竖板、连杆和电动直线推杆，其中，所述竖板下端枢接在机架设备上，所述竖板的中部和上部分别通过铰接的方式连接连杆，形成平行四边形机构，当竖直状态的隔膜带到位后，所述折叠部分构动作进行隔膜带的变向与折叠。

在所述正极片热合部分和折叠部分之间设置有裁减部分，对隔膜带进行定量裁剪。

所述裁剪部分包括龙门式框架、裁刀和第二气缸，在龙门式框架上设置裁刀，龙门框架在第二气缸作用下可以上下开合，并在裁剪装置的前侧或者后侧设置一个计数器。

所述整理部分包括托板、升降机构和检测开关，其中升降机构位于托板的下侧，检测开关用于检测托板上的隔膜条的数量，并反馈给控制系统，用于控制托板的下降，每落下一个叠片，托板自动下降一个叠片厚度的高度。

在收纳整理平台前后两侧设置有一个辅助气缸，辅助气缸的活塞杆上安装一个竖直设置的整理板，当叠片到位后，通过两个辅助气缸的往复震动，对隔膜叠片自前后两侧进行进行震荡整理。

下牵引皮带与上牵引辊成对设置，所述下牵引皮带在动力电机的驱动下可以进行运动，带动上方的隔膜进行运动。

叠片工艺，其特征在于，使用方形锂电池叠片机按顺序进行以下步骤：

步骤一，隔膜带制作

首先第一隔膜释放机构释放第一隔膜，第一隔膜落在牵引皮带上并平铺，然后通过第一正极片释放部分释放正极片，再通过第二隔膜释放机构释放第二隔膜，然后通过第一负极片释放部分释放负极片，再通过第三隔膜释放机构释放第三隔膜，所述正极片和负极片主片重叠且电极部分错开，通过电动隔板控制并使得相邻之间的正极片间距控制在2毫米，最后使用热合部分对重叠的正、负极片的四周的三层隔膜进行热合，所述正、负极片被固定在三层隔膜之间且间断、均匀分布，形成隔膜带；

步骤二，叠片制作

将所述隔膜带通过折叠部分进行Z形连续折叠，并在折叠的同时通过第二负极片释放部分释放负极片(B)，通过第二正极片释放部分释放正极片(A)，自前、后两侧向隔膜带内释放负极片(B)和正极片，所述隔膜带经过计算正、负极片的数量后由裁剪部分裁断，最后经整理形成隔膜带、负极片、隔膜带、正极片整齐叠加的叠片。

本发明的有益效果是：

1、叠片自动化程度高，整个过程全部由机器自动完成，无需人为干预，提高了生产的自动的水平，效率提高。

2、由于采用Z形折叠方式，不存在缠绕应力，产品一致性好，流水线式的作业方式比传统的叠片方式一致性好。

3、效率高，整个过程隔膜释放、正极片释放、热合、负极片释放，一气呵成，效率提高50％。

4、采用专用极片释放机械手，正、负极片释放速度快，且无损伤，能够满足实际的需要。

附图说明

图1为叠片效果图。

图2为单片正极片(负极片)立体图。

图3为叠片原理图。

图4为叠片过程之一。

图5为叠片制作过程模拟图。

图6为叠片生产线布置图。

图7为隔膜放卷辊端部示意图。

图8为张紧辊结构图。

图9为热合机构的立体图。

图10为热合机构的主视图。

图11为裁剪装置的立体图。

图12为裁剪装置的主视图。

图13为折叠部分的立体图。

图14为连续式极片释放装置的立体图1。

图15为连续式极片释放装置的立体图2。

图16为连续式极片释放装置的立体图3。

图17为连续式极片释放装置的剖视图。

图18为连续式极片释放装置的工作原理图。

图19为收纳整理平台原理图。

图20为叠片工艺流程图。

图21为电解液零空气冲液装置的原理图。

图22为软包电池加持与震荡机构的结构图。

图23为软包电池芯结构示意图。

图中：1隔膜释放部分，11第一隔膜释放机构，111放卷辊，1111尼龙套，112张紧辊，113展平辊，12第二隔膜释放机构，11’第一隔膜，12’第二隔膜，13第三隔膜释放机构，13’第三隔膜，2-1第一正极片释放部分，2-2第二正极片释放部分，3热合部分，31刀具，32四边形连杆机构，33第一气缸，34热合框，35铰接点，4-1第一负极片释放部分，4-2第二负极片释放部分，5整理部分，6裁减部分，61龙门式框架，62裁刀，63第二气缸，64计数器，65薄钢板，66橡胶片，67刀槽，71下牵引皮带，711上牵引辊，72电动隔板，73折叠部分，731竖板，732连杆，733电动直线推杆，8收纳整理平台，81托板，82升降机构，83辅助气缸，84整理板，9正极片释放机械手，91箱体，911卡槽，912顶板，913第一缺口，913’第二缺口，92底板，921齿轮，923锥形齿轮，922第一伺服电机，93顶升板，94顶升机构，95推出机构，951气缸，952推出板，953连接架，901第一导向板，902第二导向板，101电泵、102电解液存储罐、103过滤器、104软包电池加持与震荡机构，1041震动平台、1042左、右往复加持板，1043摇臂，1044第一偏心轮，1045阻尼支撑杆，1046顶杆，1047第二偏心轮，100软包。

具体实施方式

由于各个厂商生产工艺的不同，目前市场上的聚合物锂电分为卷绕式(索尼、东芝为代表)、叠片式(TCL、ATL为代表)两种不同结构。

现有的叠片机及叠片原理都是逐层碟片，即，采用一张连续的隔膜，将隔膜使用叠片机进行Z形折弯，并将正极片和负极片间隔的植入在隔膜夹层内形成叠片，这种方式工作效率低下，自动化程度虽然可以提高，但是依然难以满足高效率的生产。

通常的设计思路是提高隔膜的送料效率，即，采用连续的、高速度的连续送膜，提高产能。

但是传统的方法有缺陷，问题在于，当送膜速度达到每秒1米以后，由于隔膜具有一定的弹性，高速缠绕过程中必然存在回复力，造成了应力，即，缠绕后的叠片，电极会被裹紧，造成褶皱现象。

针对现有缺陷，本发明的保护主题如下：

开发的是一种方形锂电池叠片机，理论上讲，效率提高应当为单层隔膜连续叠片的四倍以上。

形成软包外壳锂电芯，正极片和负极片完全隔离封装,并在金属外壳内表面设置绝缘涂层，以及发泡材质的缓冲空间，提高封装品质。

下面通过对其制作工艺进行介绍，参考图1至图20，其基本的原理是，采用三层隔膜同时叠加的方式，将其中的正极片预先叠合在第一、第二层隔膜之间，然后再将负极片叠合在第二和第三层隔膜之间，且正负极片彼此重叠，仅仅在极耳部位错开，然后通过热合进行初步的封装，然后进行折叠，在折叠过程中再植入一负极片和正极片，形成复合的叠片效果，将整理后形成叠片进，形成的叠片再与金属外壳进行封装，焊接电极即可。由于折叠之前进行了初步的复合，折叠效率提高3倍以上，且由于隔膜没有涨紧的预紧力，品质更好。

在折叠的同时，可以对初次叠合的隔膜进行热合封口，使得正负极片彼此隔离，提高两者之间的隔离效果。

同时针对高速的叠片速度，传统的吸盘式机械手无法适应快速的、连续的正极片或者负极片的供应，对电极片的搬运部分进行了重新设计，以期达到整体优化的目的。

基于上述的描述，本发明提供的提供一种方形锂电池叠片机：如图1至图20所示，

包括隔膜释放部分1、第一、第二正极片释放部分(2-1,2-2)、热合部分3、第一、第二负极片释放部分(4-1,4-2)、整理部分5、裁减部分6和输送部分。

隔膜释放部分1包括第一隔膜释放机构11、第二隔膜释放机构12、第三隔膜释放机构13，隔膜释放部分的作用在于以先、后的合理顺序及速度将成卷的隔膜进行释放、展平、平铺。

其中第一隔膜释放机构11中设置有放卷辊111、张紧辊112和展平辊113，其中，放卷辊为电动牵引辊，通过电机牵引实现缓慢放卷，张紧辊用于隔膜的张紧，并避免完全松弛，展平辊保证隔膜处于展平状态，第三、第二隔膜释放机与第一隔膜释放机相同。

其中第一隔膜释放机构11先释放第一隔膜11’，平铺后，然后释放正极片，再释放第二隔膜12’，将正极片A封装在两层隔膜之间，并进行定位，最后进行热合，形成间断的、均匀间隔设置的正极片，其中两个正极片之间的间距设置在2毫米左右，该2毫米的间隔是通过电动隔板实现的。

隔膜放卷辊111采用定力矩缓冲技术，即，放卷辊111的驱动电机为伺服数字化电机，可以进行数字化控制，在放卷辊111与电机动力轴之间采用定力矩装置进行缓冲，定力矩装置结构包括：内、外套置的两个尼龙套1111，通过设置尼龙套之间的阻尼力实现定力矩传动，正常情况下，尼龙套之间保持摩擦关系，相对静止，当传动力矩超过设定力矩时，实现打滑，防止过度传动对隔膜造成的过度撕扯，参考图7。

张紧辊112采用柔性涨紧技术，即，张紧辊为一个复合辊，中间的芯轴为钢轴，钢轴外表面设置为橡胶材质，芯轴两端通过轴承安装在机架上。

作为一种可更换方案，上述的张紧辊为软轴和橡胶套的组合物，并在软轴的外表面覆盖有橡胶套，其中，张紧辊的曲率控制在R2米，通过转动将隔膜松开，防止过紧。在安装过程中，软轴保持两端保持一定的夹角。

进一步地，上述的张紧辊112采用偏心结构，即，所述的张紧辊本身为一偏心辊子，偏心率控制在1厘米，通过偏心的运转规律实现松弛的目的，其中，张紧辊的一端安装一个齿轮，齿轮由电机直接驱动，本处的电机以脉冲式的运动运行，带动张紧辊具有一个间断的启停抖动动作，达到解卷的目的，参考图8。

通过解卷后，敷设在下牵引皮带上的第一隔膜11’处于自由展平状态，不存在回弹应力。

展平辊113为超级光辊，其中的辊表面精细度达到R1.6(粗糙度)，直径不小于1米，实现包覆角度不小于90度，用于隔膜的平稳转向。

第二隔膜释放机构12与第一隔膜释放机构相同，用于第二隔膜12’的释放，一前一后布置，在两个隔膜释放机构的中间位置设置第一正极片释放部分2-1以及气动隔板。

第三隔膜释放机构13与第二隔膜释放机构相同，用于第三隔膜13’的释放，一前一后布置，在两个隔膜释放机构的中间位置设置第一负极片释放部分4-1。

正极片释放部分采用专用(正负)极片释放机械手9，根据所处的位置不同，标记为第一正极片释放部分2-1和第二正极片释放部分2-2，每次搬运一个正极片A，并将正极片A放置在第一隔膜11’上，上述的正极片一左一右彼此交叉设置，其中左正极片和右正极片的位置不同，一正一反放置，参考图4，实现正极片的折叠后的对称，便于正极耳A1的引出。传统的吸盘式机械手具有两个问题，第一问题是搬运速度慢，需要吸、搬运、释放三个动作，需要气动系统配合，难以快速的完成，第二个问题是，由于正极片的厚度很薄，一般为厚度0.1毫米至0.3毫米的铝箔，容易产生粘连，一次搬运两片，造成误操作。

正极片释放机械手9，结构包括箱体91、底板92、顶升板93、顶升机构94和推出机构95，参考图14到图16，其中，上述的箱体91为矩形箱体，采用洁净的陶瓷箱，可以防止对其中的正极片A造成污染，在长度方向上，箱体内腔的长度小于正极片长度2毫米，宽度方向上相等，在当正极片放入后，正极片A在长度方向上具有一个微微凸起的趋势,参考图18，由于正极片本身具有一定的弹性，具有一个涨紧的回弹力，在正极片放入后，在下部顶升板的作用下，正极片向上凸起。

在箱体91上端敞口处设置有一对塑料材质的卡槽911，两个卡槽相对设置，固定在箱体的上边沿处，正极片A两侧边可以在卡槽911内自由滑动。

卡槽911的位置，恰好能够满足一张正极片的自由移动，即，每次输送一张正极片，由于卡槽自身宽度的限制，不会出现多片的情况。

在箱体91的上端设置一个顶板912，顶板912的下表面为向上凹陷的弧形面，且弧度与顶升板93的弧度相同，此区域为正极片的恢复区域，在此区域内，正极片A展开，展平后正极片A两侧边插入到插槽中。

在其中一个卡槽911中设置有对正极片上的电极引出口进行避让的第一缺口913，同时在箱体91上设置有对电极引出部分进行避让的第二缺口913’，用于电极的引出，其中第二缺口的数量为两个，实现正极片在正极片释放机械手箱体内一正一反交错放置。

顶升板93为一个金属材质的弧形板，在弧形板93的上表面设置有软铜层，弧形板下表面设置有一个横向的加强筋，加强筋上向下引出一个圆柱状的导向柱931，导向柱两侧设置有齿932。

在箱体91的下敞口处通过铰接连接的方式安装一个底板92，底板可以开合，开口状态下，向箱体内部填充正极片A，闭合状态下，用于正极片的顶升。

在底板92的正中央位置设置有一个圆孔，上述的导向柱穿过圆孔，在底板的下侧设置有另个对称设置的齿轮921，齿轮921与导向柱上的齿932进行啮合，形成传动。两个齿轮分别通过一对锥形齿轮923由第一伺服电机922驱动。

在箱体91卡槽前侧和后侧分别设置有一个第一导向板901和第二导向板902，第一导向板901的作用在于将正极片输送至目的处，并在第一导向板的下侧设置有一个正压的密闭气室，密闭气室的进气口通过一个气路电磁阀与正压气包进行连接，通过气路电磁阀以向密闭气室内补充气体，在第一导向板中设置有贯通内外的喷嘴安装孔，喷嘴安装孔中安装有喷嘴，喷嘴在第一导向板中均匀不知，密闭气室的气压控制在0.2兆帕左右，通过气体吹拂，用于平衡极片自重，减轻极片与第一导向板的摩擦阻力，保证极片表面质量处于优等级别。

第二导向板902的作用在于安装推出机构95，其中推出机构包括气缸951、推出板952和连接架953，其中，推出板952为厚度与正极片相等的合金板或者陶瓷板，推出板前端插入到卡槽911中，后端通过连接架953与气缸的活塞进行连接。通过气缸的动作推动推出板的往复运动。

进一步地，上述的推出板952具有两个极限位置，初始极限位置位于正极片的有效区域以外，终止位置位于正极片的推出区域。

负极片释放部分采用负极片释放机械手，该负极片释放机械手与正极片释放部分中使用的正极片释放机械手9相同，不同之处在于内部放置的为负极片。负极片在负极片释放机械手箱体内一正一反交错放置。

在第一负极片释放部分4-1的下牵引皮带71上方设置一个电动控制的电动隔板72，电动隔板包括隔板和控制电机、导向柱，电动隔板中的隔板的厚度设置为2毫米，为没有钝角结构，隔板卡设在两个相邻的极片之间，是的(正负)极片形成间距定位，保证两个极片的间距均匀一致。电动隔板72具有上下动作过程，具体结构可参考裁刀机构，为龙门式结构，将其中的刀具换成一定厚度的隔板即可，此处不再赘述。

具体使用方法是，正极片到位后，隔膜暂停，首先将隔板落在第二隔膜上，并将下方的正极片隔离开来，然后将负极片靠近隔板并放置在第二隔膜上，完成后，隔板提起，隔膜继续往后运行。

在第三隔膜释放机构13后侧设置热合部分3，热合部分3为电加热热合模式的热合机，该热合机包括刀具31、四边形连杆机构32和第一气缸33，其中，刀具31为一个矩形框，上述热合用刀具固定在一个热合框34中，热合框中具有电加热元件，可以将刀具加热至200摄氏度，足以将隔膜形成局部熔融，形成热合，热合框34上侧安装一个平行四边形连杆机构32，平行四边形连杆机构的一个端部向外延伸并与机架铰接，即图9中的铰接点35，该平行四边形机构在第一气缸33的作用下具有一个摇摆的动作，且摇摆的过程中，热合框34始终处于水平状态。

热合刀具同时对两个相邻的三层隔膜同时进行热合，使得正、负极片被固定，热合机构的结构图参考图9和图10所示。

热合框可以采用带有缓冲技术的结构，在即热合框中镶嵌有缓冲弹簧，实现自动缓冲。

热合后，形成内部夹持有正极片的隔膜条C，该隔膜条C是指，由连续的三层隔膜夹持正、负极片组成，其中正极片是等间距均匀设置的，且上部的负极片、下部的为正极片，形成若干连续的叠片。

在热合刀具、隔膜释放机的下侧为皮带式牵引机，上述的皮带式牵引机包括上牵引辊711和下牵引皮带71，下牵引皮带在动力电机的驱动下可以进行运动，带动上方的隔膜进行运动，参考图6。

上牵引辊711采用步进电机驱动，上牵引辊表面为橡胶复层，且在橡胶辊的表面设置有花纹，提高牵引力度。

在牵引辊组件后侧设置有裁剪部分6，该裁剪部分为气动式裁剪装置，该装置包括龙门式框架61，在龙门式框架上设置裁刀62，龙门框架在第二气缸63作用下可以上下开合，完成裁剪动作，例如，每一个电芯的由50片正负极片组成，则每个50个极片进行裁断，为配合计数，在裁剪装置的前侧或者后侧设置一个计数器64，计数器优选磁感计数器，通过感应极片的数量计数，用于控制叠片的厚度。

为配合裁刀裁剪，在裁刀正下方的平台上设置有个刀槽67，刀槽内放置柔性胶垫，提高裁剪整齐度，并保护裁刀。

在裁剪装置的后侧设置有个薄钢板65，薄钢板的后侧粘接一个柔性的橡胶片66，橡胶片66在自身作用下处于下垂状态，且下垂的长度为极片宽度的一半，参考图11和图12。

在橡胶片66后侧的侧下方位置的皮带式牵引机的端部放置有一个收纳整理平台8，收纳整理平台带有自动升降功能，包括托板81、升降机构82、检测开关，其中升降机构位于托板81的下侧，用于托板81的上升和下降，检测开关用于检测托板上的隔膜条的数量，并反馈给控制系统，用于控制托板的下降，每落下一个叠片，托板自动下降一个叠片厚度的高度，逐步下降。在托板81的左右两侧分别设置有一个挡板，挡板用于限制叠片在左右方位的位置，由于叠片是连续的，所以在左右方向上进行粗限位即可。

在收纳整理平台8前后两侧设置有一个辅助气缸83，辅助气缸的活塞杆上安装一个竖直设置的整理板84，当叠片到位后，通过两个辅助气缸的往复震动，对隔膜叠片自前后两侧进行震荡整理，提高整齐程度，其中辅助气缸的自震动频率控制在每分钟50次左右。

在收纳整理平台的前、后两侧各设置一个负极片释放部分4和正极片释放部分，为方便描述，标记为第二负极片释放部分4-2和第二正极片释放部分2-2，采用上述专用机械后，通过负极片释放部分结构向靠近隔膜带正极片一侧的折叠处填入负极片，通过正极片释放部分向靠近隔膜带负极片一侧的折叠处填入负极片，都是采用的极片释放机械手9，每次吸附一片极片，实现运转与填充。

上述的正负极片释放部分释放的负极片方位相同，正极片方位相同，使得折叠后的叠片满足正、负极耳焊接的要求，参考图1。

在裁剪装置下方的橡胶片前侧设置有一个折叠部分73，折叠部分73包括竖板731、连杆732和电动直线推杆733，其中，竖板731下端枢接在机架设备上，竖板731的中部和上部分别通过铰接的方式连接连杆，形成平行四边形机构，并对上部的橡胶片形成托举，避免橡胶片失控，电动直线推杆733直接驱动竖板摆动，并完成隔膜带的折叠。当竖直状态的隔膜条到位后，折叠部分73动作，进行叠片的变向与折叠，实现折叠90度，在折叠的同时，实现前后两侧正、负极片的插入，每折叠一次，自左右两侧插入一个正、负极片。

上述的折叠部分可以采用水平设置的气缸替代，气缸固定在设备上，然后通过气缸活塞将叠片进行间隔性的叠加，形成叠片。

工作过程是这样的：

首先，参考图5，第一隔膜释放机先释放第一隔膜，释放后的第一隔膜以自然的方式平铺在下牵引皮带上，第一隔膜无涨紧力，然后释放正极片，正极片与正极片之间保持2毫米左右的间距，，然后，通过第二隔膜释放机构释放第二隔膜，在第二隔膜释放机构的后侧设置一个检测正极片的传感器，当正极片到位后，下牵引皮带暂停，然后气动隔板下压在两个正极片之间的间隔区域内，同时，负极片释放机械手释放负极片，使得相邻之间极片的间隔控制在2毫米，该2毫米的极片之间的间隔是通过气动隔板实现的，然后释放第三隔膜，第三隔膜无涨紧力，将正极片、负极片封装在三层隔膜之间，最后进行热合，热合点位于极片的边沿处，并避开电极部分，形成间断的、间隔设置的(正或负)极片，其中两个正极片之间的间距设置在2毫米左右，形成固定的隔膜带，隔膜带中的极片是彼此独立且间隔设置的，且正极片和负极片之间的极耳部位是彼此错开的。

然后竖板在折叠部分中以脉冲的形式摆动，每摆动一次叠片隔膜带折叠一次，并在折叠的同时，自前、后两侧同时植入一个负极片和一个负极片，形成叠片，叠片中，正极耳的位置彼此重叠，负极耳的位置彼此重叠，最后经过整理形成规则的形状。

软包锂电芯及其制作工艺

将上述叠好的叠片进行电极焊接形成一体，焊接采用压力焊，焊接牢靠，然后将上述叠片使用隔膜包裹后放入一个软包袋内，然后进行电解液注入，最后进行封装，封装过程中在电极部位增加电极绝缘套，形成软包电池。该软包电池具有如下结构：

正极片和负极片间隔设置，且两者之间设置有一层隔膜，隔膜热合后形成，正极片和负极片的电极分别独立成束，并引出至外侧，软包带为具有绝缘性能的高分子树脂材料。

软包锂电池制作工艺，

步骤一，经过涂布、裁剪制得正极片和负极片待用，

步骤二，准备宽度为正极片、负极片长度1.2倍的隔膜，待用

步骤三，将上述第一隔膜平铺在一个连续运动的下牵引皮带上，同时将正极片居中均匀的摆放在第一隔膜上，利用手工或者机械的方式将上述的正极片均匀间隔设置，间隔间距保持在2毫米左右，且每边留出2毫米的余量，

步骤四，将第二隔膜均匀的覆盖在第一隔膜上，同时将负极片居中均匀的摆放在第二隔膜上，利用手工或者机械的方式将上述的负极片与上述的正极片重叠设置，并使得正负极片的极耳错开，

步骤五，将第三隔膜均匀的覆盖在第二隔膜上，并使用热合刀具对正、负极片四周的三层隔膜进行热合，热合过程避开电极部位，经热合后形成连续的隔膜带，在隔膜带中形成间隔布置的极片组，

步骤五，将上述的隔膜带按照Z形方式折叠，并在折叠的过程中填入正、负极片，其中上述的负极片的电极叠加，正极片上的电极叠加，形成如图1所示的样子，

步骤六，将叠片整理后使用隔膜进行捆绑，形成方形，并放入一个软包袋内，

步骤七，将软包袋放入注液机内进行进行压合整理，形成规则形状，并进行电解液灌装，

步骤八，静止1至2小时后进行热合封装，在热合封装后通过软包带上的排气孔排除内部的空气，经过多次连续的冲液、排液，完全排除内部的空气，最后对排气孔进行封装。

一种电解液零空气充液装置，参考图21，该装置包括如下结构：

电泵101、电解液存储罐102、过滤器103、软包电池加持与震荡机构104，其中，电泵101为UBA(优霸)品牌的型号为E2-R20B的注液泵，电泵将电解液抽取至软包电池中，通过过滤器103过滤，过滤器为双并列结构，用一备一，其中，软包电池加持与震荡机构包括震动平台1041、左、右往复加持板1042、驱动电机，上述的震动平台1041下设置有通过一个摇臂1043，摇臂的上端安装在震动平台中部，下端安装在一个第一偏心轮1044上，同时，在震动平台的四个转角处设置有阻尼支撑杆1045，阻尼支撑杆是指带有伸缩性能和弹性的伸缩杆，上述第一偏心轮受控于一个驱动电机，在第一偏心轮的转动下，上述的震动平台处于震动状态。

在注液的同时左右两侧的旋转气缸同时动作，旋转气缸驱动第二偏心轮1047，第二偏心轮通过驱动顶杆1046，顶杆在压簧的作用下回弹，将软包进行往复夹紧于松开，这个过程有利于软包100内的气泡的赶出，参考图22。

在整个灌装的过程中应保证维持一个循环，至少保证不再有气泡被赶出。然后对软包的排气口进行封堵，封堵方式为热合，形成永久封堵。在软包热合位置的外侧设置一个加强型的封口，形成的软包电池芯参考图23所示的结构。

上面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，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.方形锂电池叠片机，其特征在于，包括自起始端向终止端顺序布置的第一隔膜释放机构(11)、第一正极片释放部分(2-1)、第二隔膜释放机构(12)、第一负极片释放部分(4-1)、第三隔膜释放机构(13)、热合部分(3)、折叠部分、第二负极片释放部分、第二正极片释放部分和整理部分(5)，其中，

所述第一隔膜释放机构(11)由放卷辊(111)、张紧辊(112)和展平辊(113)组成，卷状的所述第一隔膜位于放卷辊上并经过张紧辊和展平辊后自然平铺在下方的下牵引皮带上；

所述第一正极片释放部分(2-1)包括箱体(91)、底板(92)、顶升板(93)、顶升机构(94)和推出机构(95)，其中，所述箱体(91)为矩形陶瓷箱，在长度方向上，所述箱体内腔的长度小于正极片长度2毫米，宽度方向上相等，在当正极片放入后，正极片(A)在长度方向上具有一个凸起的弯曲,

在箱体(91)上端敞口处设置有一对卡槽(911)，两个卡槽相对设置且固定在箱体的上边沿处，正极片(A)两侧边沿卡槽(911)自由滑动；

在箱体(91)的上端设置一个顶板(912)，所述顶板(912)的下表面为向上凹陷的弧形面，且弧度与顶升板(93)的弧度相同，

在其中一个卡槽(911)中设置有对正极片上的电极引出口进行避让的第一缺口(913)，同时在箱体(91)上设置有对正电极引出部分进行避让的第二缺口(913’)；

所述顶升板(93)为弧形板，在弧形板(93)的上表面设置有软铜层，下侧为导向柱(931)，导向柱两侧设置有齿(932)；

在箱体(91)的下敞口处通过铰接连接的方式安装一个底板(92)，底板可以开合，开口状态下，向箱体内部填充正极片(A)，闭合状态下，用于正极片的顶升；在底板(92)的正中央位置设置有一个圆孔，所述导向柱穿过圆孔，在底板的下侧安装有两个对称设置的齿轮(921)，所述齿轮(921)与导向柱上的齿(932)进行啮合，两个齿轮分别通过一对反向设置的锥形齿轮(923)进行动力传动连接，所述锥形齿轮由第一伺服电机(922)驱动；

在箱体(91)卡槽前侧和后侧分别设置有一个第一导向板(901)和第二导向板(902)，所述第二导向板(902)上安装推出机构(95)，其中推出机构包括气缸(951)、推出板(952)和连接架(953)，其中，所述推出板(952)为厚度与正极片相等的合金板或者陶瓷板，所述推出板前端插入到卡槽(911)中，后端通过连接架(953)与气缸的活塞进行连接，气缸推动推出板往复运动；

所述第二隔膜释放机构与第一隔膜释放机构具有相同的结构；

第一负极片释放部分(4-1)与第一正极片释放部分(2-1)相同，在所述第一负极片释放部分内放置负极片；

所述第三隔膜释放机构与第一隔膜释放机构具有相同的结构；

热合部分，对正、负极片的四周三层隔膜进行热合并使得所述正、负极片被固定在三层隔膜之间形成隔膜带；

折叠部分，对隔膜带进行Z形折叠；

第二负极片释放部分、第二正极片释放部分分别与第一正极片释放部分(2-1)相同，且分别设置在折叠部分的两侧；

整理部分，对折叠后的叠片进行整理。

2.根据权利要求1所述的方形锂电池叠片机，其特征在于，所述热合部分包括刀具(31)、四边形连杆机构(32)和第一气缸(33)，其中，所述刀具(31)为一个矩形框，热合用刀具固定在一个热合框(34)中，热合框中具有对正极片四周进行热合的电加热元件，所述热合框(34)上侧安装一个平行四边形连杆机构(32)，所述平行四边形连杆机构的一个端部向外延伸并与机架铰接，所述平行四边形机构在第一气缸(33)的作用下具有一个摇摆的动作，且摇摆的过程中，所述热合框(34)始终处于水平状态。

3.根据权利要求1所述的方形锂电池叠片机，其特征在于，所述折叠部分(73)包括竖板(731)、连杆(732)和电动直线推杆(733)，其中，所述竖板(731)下端枢接在机架设备上，所述竖板(731)的中部和上部分别通过铰接的方式连接连杆，形成平行四边形机构，当竖直状态的隔膜带到位后，所述折叠机构(73)动作进行隔膜带的变向与折叠。

4.根据权利要求1所述的方形锂电池叠片机，其特征在于，在所述正极片热合部分(3)和折叠部分之间设置有裁减部分(6)，对隔膜带进行定量裁剪。

5.根据权利要求4所述的方形锂电池叠片机，其特征在于，所述裁剪部分包括龙门式框架(61)、裁刀和第二气缸，在龙门式框架上设置裁刀(62)，龙门框架在第二气缸(63)作用下可以上下开合，并在裁剪装置的前侧或者后侧设置一个计数器(64)。

6.根据权利要求1所述的方形锂电池叠片机，其特征在于，所述整理部分包括托板(81)、升降机构(82)和检测开关，其中升降机构位于托板(81)的下侧，检测开关用于检测托板上的隔膜条的数量，并反馈给控制系统，用于控制托板的下降，每落下一个叠片，托板自动下降一个叠片厚度的高度。

7.根据权利要求1所述的方形锂电池叠片机，其特征在于，在收纳整理平台(8)前后两侧设置有一个辅助气缸(83)，辅助气缸的活塞杆上安装一个竖直设置的整理板(84)，当叠片到位后，通过两个辅助气缸的往复震动，对隔膜叠片自前后两侧进行震荡整理。

8.根据权利要求1所述的方形锂电池叠片机，其特征在于，下牵引皮带与上牵引辊(711)成对设置，所述下牵引皮带在动力电机的驱动下进行运动，带动上方的隔膜进行运动。

9.叠片工艺，其特征在于，使用权利要1至8中任意一项所述的方形锂电池叠片机按顺序进行以下步骤：

步骤一，隔膜带制作

首先，第一隔膜释放机构(11)释放第一隔膜(11’)，第一隔膜(11’)落在牵引皮带上并平铺，然后通过第一正极片释放部分释放正极片，再通过第二隔膜释放机构(12)释放第二隔膜(12’)，然后通过第一负极片释放部分释放负极片，再通过第三隔膜释放机构(13)释放第三隔膜(13’)，所述正极片和负极片主片重叠且电极部分错开，通过电动隔板控制并使得相邻之间的正极片(A)间距控制在2毫米，最后使用热合部分对重叠的正、负极片四周的三层隔膜进行热合，所述正、负极片被固定在三层隔膜之间且间断、均匀分布，形成隔膜带；

步骤二，叠片制作

将所述隔膜带通过折叠部分(73)进行Z形连续折叠，并在折叠的同时通过第二负极片释放部分释放负极片(B)，通过第二正极片释放部分释放正极片(A)，自前、后两侧向隔膜带内释放负极片(B)和正极片，所述隔膜带经过计算正、负极片的数量后由裁剪部分裁断，最后经整理形成隔膜带、负极片、隔膜带、正极片整齐叠加的叠片。