CN108023110A - 采用单卷隔膜供料的锂电池电芯卷绕装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种采用单卷隔膜供料的锂电池电芯卷绕装置及方法，包括：翻转大盘；装设在该翻转大盘上并位于上、下两个工位上的两个卷针；以及设置在上方工位下方的隔膜储料机构，用于对从穿越上方工位上的卷针的第一卷隔膜进行卷绕和存储，并使存储的隔膜作为第二卷隔膜，参与到锂电池电芯的卷绕过程。本发明能够适应新的工艺排布要求，并有效地提高隔膜的利用效率。

Description

采用单卷隔膜供料的锂电池电芯卷绕装置及方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池电芯卷绕装置，尤其涉及一种锂电池电芯卷绕装置中的隔膜供给机构。
背景技术
现有的锂电池电芯卷绕装置成型后的半成品，一般称之为锂电池电芯。锂电池电芯是由正极片，负极片和两张隔膜组成。两张隔膜间隔在正极与负极之间。参见图1，目前锂电池电芯卷绕工艺主要是：一层正极片20、一层隔膜40、再一层负极片30以及再一层隔膜50通过卷绕装置10卷绕成型的。其中，两个隔膜40、50是分别采用两卷隔膜供料。正、负极片20、30之间由于有隔膜40、50绝缘，因此能够避免短路。为安全起见，在卷绕时，在头部会预留有一定长度的隔膜，甚至让卷绕装置10的翻转大盘翻转一圈，带动正、负极片20、30进入卷针。现有的这种采用双卷隔膜供料的卷绕方式，不能适应一些新的工艺排布，并且会造成隔膜的不必要的浪费。可见，实有必要进行改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术所存在的不足，而提出一种锂电池电芯卷绕装置及方法，能够适应新的工艺排布要求，并有效地提高隔膜的利用效率。
本发明针对上述技术问题提出一种采用单卷隔膜供料的锂电池电芯卷绕装置，包括：翻转大盘；装设在该翻转大盘上并位于上、下两个工位上的两个卷针；以及设置在上方工位下方的隔膜储料机构，用于对从穿越上方工位上的卷针的第一卷隔膜进行卷绕和存储，并使存储的隔膜作为第二卷隔膜，参与到锂电池电芯的卷绕过程。
在一些实施例中，该隔膜储料机构包括运动平台和设置在该运动平台上的用于卷绕和存储隔膜的储料辊、用于切断隔膜的隔膜切刀组合以及用于压紧隔膜的隔膜压轮组合。
在一些实施例中，该隔膜储料机构还包括用于驱动该运动平台直线动作的第一电机，以及驱动该储料辊旋转的第二电机。
在一些实施例中，该储料辊的相对两侧分别设有吸孔，用于从两侧分别对隔膜进行真空吸附。
在一些实施例中，该隔膜储料机构包括上、下两个隔膜压轮组合，前述的隔膜切刀组合设置在该储料辊和该下隔膜压轮组合之间。
在一些实施例中，还包括：设置在该翻转大盘的两套卷绕定位机构，其中一套卷绕定位机构与该上、下两个隔膜压轮组合以及该储料辊相配合，能够压住隔膜，进而该隔膜切刀组合能够切断隔膜。
在一些实施例中，该下隔膜压轮组合包括压轮，直线导轨副和弹簧。
在一些实施例中，该上压轮组合包括压轮，直线导轨副和压轮驱动。
在一些实施例中，还包括：两个辅助入片机构，用于将卷绕材料送入上方工位上的卷针；这两个辅助入片机构相对设置，每个辅助入片机构上设有吹气单元。
本发明针对上述技术问题还提出一种采用单卷隔膜供料的锂电池电芯卷绕方法，设置翻转大盘；装设在该翻转大盘上并位于上、下两个工位上的两个卷针；以及设置在上方工位下方的隔膜储料机构；通过该隔膜储料机构，来对从穿越上方工位上的卷针的第一卷隔膜进行卷绕和存储，并使存储的隔膜作为第二卷隔膜，参与到锂电池电芯的卷绕过程。
与现有技术相比，本发明的锂电池电芯卷绕装置及方法，通过巧妙地设置隔膜储料机构，用其对第一卷隔膜进行卷绕和存储，并使存储的隔膜作为第二卷隔膜，参与到锂电池电芯的卷绕过程，使得在卷绕工艺中，只需安放一卷隔膜来提供隔膜供料，从而能够适应新的工艺排布要求，并有效地提高隔膜的利用效率。
附图说明
图1是现有的锂电池电芯卷绕方法的原理性示意图。
图2是本发明的锂电池电芯卷绕方法的原理性示意图。
图3是本发明的锂电池电芯卷绕装置实施例的前视结构示意图。
图4是本发明的锂电池电芯卷绕装置中隔膜储料机构的结构示意图。
图5a至图5i各示意出本发明的锂电池电芯卷绕方法的一个工作过程。
其中，附图标记说明如下：10 锂电池电芯卷绕装置 20 正极片 30 负极片40、50隔膜 100 翻转大盘 101、102 送料夹 103、104切刀 105 卷针107、108辅助入片机构 110卷绕定位机构 120 残卷辊机构 130 贴收尾胶机构 140 卸料机构 150 隔膜储料机构160、170 吹气单元151 固定板 152 第一电机 153 连接板 154 下压轮组合 155隔膜切刀组合 156 储料辊 157 第二电机 158 上压轮组合 159 托板 1561 第一侧 1562 第二侧A、B 工位。
具体实施方式
以下结合本说明书的附图，对本发明的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。
参见图2，图2是本发明的锂电池电芯卷绕方法的原理性示意图。本发明提出一种锂电池电芯卷绕方法，采用锂电池电芯卷绕装置10进行锂电池电芯卷绕，只需采用一卷隔膜40提供隔膜供料，即可对正极片20、负极片30进行卷绕，能够适应新的工艺排布要求，并有效地提高隔膜40的利用效率。
参见图3，图3是本发明的锂电池电芯卷绕装置实施例的前视结构示意图。该锂电池电芯卷绕装置10大致包括：翻转大盘100，两个送料夹101、102，两个切刀103、104，分别位于两个工位A、B的两个卷针105，两个辅助入片机构107、108，分别位于两个工位A、B的两套卷绕定位机构110，分别位于两个工位A、B的两套残卷辊机构120，贴收尾胶机构130，卸料机构140以及隔膜储料机构150。
其中，两个送料夹101、102，两个切刀103、104，两个辅助入片机构107、108，贴收尾胶机构130，卸料机构140以及隔膜储料机构150固定在机架上。两套卷绕定位机构110以及两套残卷辊机构120固定在翻转大盘100上。翻转大盘100的圆心相对机架是固定的并且可以旋转。另外，每个卷绕定位机构110设有吹气单元160；每个辅助入片机构107、108上设有吹气单元170。
该锂电池电芯卷绕装置10的工作原理大致包括：首先，通过隔膜储料机构150上的储料辊156将隔膜40的头部固定。正向旋转储料辊156将隔膜40卷绕储存至需要的工艺长度，也即：使得储料辊156上卷绕的隔膜40，与图1中的另外一卷隔膜50相当。
然后，将正、负极片20、30通过两个辅助入片机构107、108送入工位A处的卷针105，工位A处的卷针105夹紧旋转时，隔膜40对折，将其中一极片（例如：正极片20）的头部包裹，从而可以实现两极片20、30与隔膜40的相互隔离。
接着，工位A处的卷针105继续旋转时，储料辊156反向旋转，将其上储存的隔膜40释放，作为第二卷隔膜，参与到锂电池电芯的卷绕过程。
然后，在正负极片20、30切断的同时，贴收尾胶机构130动作将收尾胶粘贴在正极片20上。
接着，使翻转大盘100旋转，可以将工位A处的卷针105拉着的未切断的隔膜40转移至工位B处。
最后，隔膜储料机构150真空吸住隔膜40，同时切断隔膜40，工位B处的卷针105旋转，残卷完成，结束本次锂电池电芯的卷绕。
参见图4，图4是本发明的锂电池电芯卷绕装置中隔膜储料机构的结构示意图。该隔膜储料机构150包括：固定板151，第一电机152，运动平台153，下压轮组合154，隔膜切刀155，储料辊156，第二电机157，上压轮组合158以及托板159。
其中，第一电机152固定在固定板151上，通过丝杆、直线导轨副、联轴器和感应开关等，能够驱动运动平台153直线运动。下压轮组合154，隔膜切刀组合155，储料辊156，第二电机157，上压轮组合158以及托板159均装设在该运动平台153上。
具体而言，第二电机157能够驱动储料辊156旋转。该储料辊156上的相对两侧1561、1562设有吸孔，能够从两侧1561、1562分别对隔膜40进行真空吸附。下压轮组合154、上压轮组合158与卷绕定位机构110相配合，能够分别将位于储料辊156下方和上方的隔膜40夹持住。下压轮组合154包括压轮，直线导轨副和弹簧。上压轮组合158包括压轮，直线导轨副和驱动气缸。隔膜切刀组合155包括切刀和驱动气缸。
值得一提的是，这两个工位A、B是上下分布的，工位A在上、工位B在下。隔膜储料机构150布置在工位A的下方。隔膜储料机构150上的储料辊156在进行储料时，在高度方向上，大致与工位B平齐。
以下，对本发明的锂电池电芯卷绕装置10实现卷绕的过程予以更详细的说明。
参见图5a至图5i，图5a至图5i各示意出本发明的锂电池电芯卷绕方法的一个工作过程。本发明的锂电池电芯卷绕方法大致包括：
步骤S1、参见图5a，初始状态，翻转大盘100翻转，将隔膜40从工位A处拉至工位B处，使得工位B处的卷针105将隔膜40夹紧。
步骤S2、参见图5b，首先，隔膜储料机构150上的第一电机152旋转，带动运动平台153前移，使上压轮组合158、下压轮组合154与储料辊156和工位B处的卷绕定位机构110配合，压住隔膜40；
然后，储料辊156的面向隔膜40的第一侧1561开真空（结合参见图4），将隔膜40吸住；
接着，使上压轮组合158复位，同时使隔膜切刀组合155切断隔膜40并复位；
然后，位于储料辊156下方的吹气单元160吹气，使得储料辊156与隔膜切刀组合155之间的隔膜40吹附在储料辊156上，此时储料辊156的背向隔膜40的第二侧1562也开真空（结合参见图4）；
最后，第二电机157旋转，带动储料辊156旋转储料，储存至工艺需要的长度后停止。
步骤S3、参见图5c，两个送料夹101、102分别夹住极片20、30，往工位A处的卷针105送料。
步骤S4、参见图5d，首先，两个辅助入片机构107、108动作，压住极片20、30，两个辅助入片机构107、108上的吹气单元170一起往下吹气，工位A处的卷针105动作，夹住极片20、30及隔膜40；
然后。工位A处的残卷辊机构120动作，压住极片20、30及隔膜40，同时两个辅助入片机构107、108上的吹气单元170停止吹气。
步骤S5、参见图5e，工位A处的卷针105开始卷料，两个送料夹101、102退回。
步骤S6、参见图5f，贴收尾胶机构130往前，压住极片20后，两个切刀103、104分别切断极片20、30，工位A处的卷针105卷绕，带动贴收尾胶机构130上的贴胶辊，使胶纸贴在极片20尾部的需要位置处。这种正极片20在最外侧，收尾胶纸贴在正极片20的尾部的收尾方式，也称为正极片收尾。
步骤S7、参见图5g，贴收尾胶机构130回退，极片20、30掉在托板159上，工位A处的卷针105继续卷料一定长度，两个辅助入片机构107、108回退。
步骤S8、参见图5h，隔膜储料机构150回退，翻转大盘100翻转180度，工位B处的卷针105卷完余料，卸料机构140动作。
步骤S9、参见图5i，卸料机构140回退。
步骤S9完成后，相当于返回到前述的步骤S1，如此循环往复，即可以实现锂电池电芯的自动化卷绕。
与现有技术相比，本发明的锂电池电芯卷绕装置及方法，通过巧妙地设置隔膜储料机构150，用其对第一卷隔膜40的供料进行卷绕和存储，并使存储的隔膜作为第二卷隔膜，参与到锂电池电芯的卷绕过程，使得在卷绕工艺中，只需安放一卷隔膜40提供隔膜供料，从而能够适应新的工艺排布要求，并有效地提高隔膜的利用效率。
上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种采用单卷隔膜供料的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，包括：翻转大盘；装设在该翻转大盘上并位于上、下两个工位上的两个卷针；以及设置在上方工位下方的隔膜储料机构，用于对从穿越上方工位上的卷针的第一卷隔膜进行卷绕和存储，并使存储的隔膜作为第二卷隔膜，参与到锂电池电芯的卷绕过程。
2.依据权利要求1所述的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，该隔膜储料机构包括运动平台和设置在该运动平台上的用于卷绕和存储隔膜的储料辊、用于切断隔膜的隔膜切刀组合以及用于压紧隔膜的隔膜压轮组合。
3.依据权利要求2所述的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，该隔膜储料机构还包括用于驱动该运动平台直线动作的第一电机，以及驱动该储料辊旋转的第二电机。
4.依据权利要求3所述的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，该储料辊的相对两侧分别设有吸孔，用于从两侧分别对隔膜进行真空吸附。
5.依据权利要求2所述的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，该隔膜储料机构包括上、下两个隔膜压轮组合，前述的隔膜切刀组合设置在该储料辊和该下隔膜压轮组合之间。
6.依据权利要求5所述的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，还包括：设置在该翻转大盘的两套卷绕定位机构，其中一套卷绕定位机构与该上、下两个隔膜压轮组合以及该储料辊相配合，能够压住隔膜，进而该隔膜切刀组合能够切断隔膜。
7.依据权利要求5所述的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，该下隔膜压轮组合包括压轮，直线导轨副和弹簧。
8.依据权利要求5所述的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，该上压轮组合包括压轮，直线导轨副和压轮驱动。
9.依据权利要求1至8任一项所述的锂电池电芯卷绕装置，其特征在于，还包括：两个辅助入片机构，用于将卷绕材料送入上方工位上的卷针；这两个辅助入片机构相对设置，每个辅助入片机构上设有吹气单元。
10.一种采用单卷隔膜供料的锂电池电芯卷绕方法，其特征在于，设置翻转大盘；装设在该翻转大盘上并位于上、下两个工位上的两个卷针；以及设置在上方工位下方的隔膜储料机构；通过该隔膜储料机构，来对从穿越上方工位上的卷针的第一卷隔膜进行卷绕和存储，并使存储的隔膜作为第二卷隔膜，参与到锂电池电芯的卷绕过程。
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