CN108199088A - 组合式锂离子电池生产线及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了组合式锂离子电池生产线及其应用方法。组合式锂离子电池生产线，包括一电池极片制造装置、一电池组装装置组和一注液化成分容装置组；该电池组装装置组包括N个电池组装装置，该注液化成分容装置组包括M个注液化成分容装置，该N为大于等于2的自然数，该M大于等于1的自然数；该电池极片制造装置和电池组装装置组之间设有第一输送机构，通过该第一输送机构控制电池极片制造装置选择输送连接某至少一电池组装装置以将裁切后的电池极片输送至选择的至少一电池组装装置；该N个电池组装装置和M个注液化成分容装置通过电池极片制造装置的设置参数进行对应输送连接。它具有如下优点：优化生产模式，满足产品多样化生产要求，实现较大生产物料配制，解决电池质量一致性问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池生产线，尤其涉及一种组合式锂离子电池生产线及其应用方法。
背景技术
随着不可再生能源的日益枯竭，锂电池作为一种新型能源储存工具，被运用在不同的领域，大多都是采用电池包的形式。锂电芯作为电池包的基本组成单体，其电芯质量一致性从本质上影响着锂电池的寿命。现有的锂离子电池生产线，如CN103165942B、CN103606705A、CN103606706A、CN105280957B，它包含电池极片制造装置、一包含电池组装工段的电池组装装置和一包含注液化成分容工段的注液化成分容装置。
为了适用各种不同的使用领域，锂离子电芯产品形状呈多样性以满足各种锂电池包的生产需求。现在市场上出现的各种电芯产品，不同型号的电芯都需要配置不同的生产线，但上述的现有的锂离子电池生产线，电池极片制造装置、电池组装装置和注液化成分容装置都是单一装置，这样对于产品开发以及资源利用都产生不利的影响。例如现有技术中的锂离子电池生产工艺是根据生产线的构造对应使用的生产工艺，即一极片制造工艺、一电池组装工艺、一化成分容依次组成。极片制造工艺是依次包括原料配置；极片涂布，决定极片的宽度长度甚至可以决定后续的组装工艺；极片烘烤；极片裁切。不同的电池产品，在极片制造过程其生产参数就不同的，方形产品、软包产品、以及柱形产品等不同型号的电池极片长度都是需要进行设计进而进行涂布，涂布后的极片是带有间距的大极片，因此对于产品开发以及资源利用都产生不利的影响。
在现有技术中，由于锂电芯精细化的生产方式，很多生产环节都还需要进行人工参与操作。同时，生产设备多样性使得混料工段的速度快于后段生产速度，为了配合后段的生产效率，需通过将物料进行保存或是减少配料投入，这也降低生产效率或增加保存装置投入的设备成本。
发明内容
本发明提供了组合式锂离子电池生产线及其应用方法，其克服了背景技术中锂离子电池生产线所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：
组合式锂离子电池生产线，包括一电池极片制造装置、一电池组装装置组和一注液化成分容装置组；该电池组装装置组包括N个电池组装装置，该注液化成分容装置组包括M个注液化成分容装置，该N为大于等于2的自然数，该M大于等于1的自然数。
该电池极片制造装置和电池组装装置组之间设有第一输送机构，通过该第一输送机构控制电池极片制造装置选择输送连接某至少一电池组装装置以将裁切后的电池极片输送至选择的至少一电池组装装置；该N个电池组装装置和M个注液化成分容装置通过电池极片制造装置的设置参数进行对应输送连接。
一实施例之中：电池组装装置组和注液化成分容装置组之间设有第二输送机构，依据电池极片制造装置的设置参数通过该第二输送机构将组装后的半成品电池从该选择的电池组装装置输送至选择的至少一注液化成分容装置。
一实施例之中：第一输送机构和第二输送机构可选用皮带、滚轮轨道或道岔连接结构之一种连接使用。
一实施例之中：M和N相等，该N个电池组装装置和M个注液化成分容装置通过设置参数控制一一对应输送连接。
一实施例之中：M和N不相等，该N个电池装置装置和M个注液化成分容装置通过生产设置参数控制对应装置输送连接。
一实施例之中：N个电池组装装置中：
至少有一个电池组装装置为叠片组装工段的电池叠片组装装置；
至少有一个电池组装装置为卷绕组装工段的电池卷绕组装装置。
一实施例之中：N个电池组装装置中：
至少有两个电池组装装置为叠片组装工段的电池叠片组装装置。
一实施例之中：N个电池组装装置中：
至少有两个电池组装装置为卷绕组装工段的电池卷绕组装装置。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：
所述的组合式锂离子电池生产线的应用方法，包括：
步骤1，在电池极片制造装置上设置生产参数，电池极片制造装置制造电池极片；
步骤2，电池极片根据上一步骤的生产参数设置通过第一输送机构被送入组合式组装装置组的至少一电池组装装置进行组装，得到半成品电池；
步骤3，半成品电池产品被送入下一道注液化成分容装置进行注液化成分容得到电池产品。
一实施例之中：所述的步骤1中的电池极片制造装置采用电池极片制造工艺制造电池极片，电池极片制造工艺包括极片浆料配置、极片涂布、极片烘烤以及极片裁切，生产参数至少包括极片涂布参数，由极片涂布参数联动控制后续的电池极片制造工艺，后续的电池极片制造工艺至少包括烘烤的温度设置以及裁切工艺设置。
一实施例之中：所述电池极片制造工艺还包括极片标记处理，极片标记处理根据涂布参数设置生成。
一实施例之中：所述标记极片被送入组合式组装装置进行组装并根据涂布参数标记处理成为半成品电池。
一实施例之中：所述半成品电池根据标记处理参数被送入注液化成分容装置进行注液化成分容得到电池产品。
一实施例之中：所述的标记处理，为通过贴码、喷码或是激光标记在裸露的集流体和电池钢壳上。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
电池组装装置组包括N个电池组装装置，注液化成分容装置组包括M个注液化成分容装置，通过该输送机构控制电池极片制造装置选择输送连接某至少一电池组装装置以将制造好的电池极片输送至选择的至少一电池组装装置，N个电池组装装置和M个注液化成分容装置通过电池极片制造装置的设置参数进行对应输送连接，因此能克服背景技术所存在的不足且产生如下技术效果：其一，优化生产模式，能运用不同组装工艺相互配合或是多组装工艺进行结合使用生产出不同型号的电池，不仅能解决小批量生产，而且满足产品多样化生产要求，可以适用于研发与生产共同使用；其二，利用多元化生产设计组合以及生产工艺相结合，使工艺生产调节性更强，适用范围广泛；其三，提高生产效率，增加生产资源利用率，同时减少生产环节人员配备；其四，可实现较大生产物料配制，解决电池质量一致性问题，同时减少因后续生产工序无法及时跟进生产进度，致使混料长时间存放而分层，继而影响电池产品质量。
在方法上，采用联动式的生产参数设置可以满足生产自动化要求，从极片标识到半成品标电池识再到电池外观标识一系列标记性操作，使得产品满足精细化生产控制技术，利用精准控制方式追溯产品制造过程，反馈生产数据得到可靠的研发依据以及提高产品的合格率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是本具体实施方式的组合式锂离子电池生产线简图。
图2是实施例一的组合式锂离子电池生产线简图。
图3是实施例二的组合式锂离子电池生产线简图。
图4是实施例三的组合式锂离子电池生产线简图。
图5是实施例四的组合式锂离子电池生产工艺流程图。
图6是实施例五的组合式锂离子电池生产工艺流程图。
具体实施方式
组合式锂离子电池生产线，请查阅图1，包括一电池极片制造装置A、一包含电池组装工段的电池组装装置组B和一包含注液化成分容工段的注液化成分容装置组C。
该电池组装装置组B包括N个并列设置(间隔设置)的电池组装装置B1、B2……Bn，该注液化成分容装置组C包括M个并列设置的注液化成分容装置C1、C2……Cm，该N为大于等于2的自然数，M为大于等于1的自然数。该电池极片制造装置A和电池组装装置组B之间设有第一输送机构，通过该第一输送机构控制电池极片制造装置选择输送连接某至少一电池组装装置以将制造好的电池极片输送至选择的至少一电池组装装置进行组装以获得半成品电池；该N个电池组装装置B1、B2……Bn和M个注液化成分容装置C1、C2……Cm通过电池极片制造装置设置参数进行对应输送连接，以将组装好的半成品电池送至对应的注液化成分容装置。生产线能够根据需求选择某一电池组装装置和注液化成分容装置，使本具体实施方式的生产线为具有多选性工艺的锂电生产线结构设计。该N个电池组装装置可以选用不同型号柱形组装装置、不同型号方形电池组装装置或是软包电池组装装置进行多产品组合使用。例如，N个电池组装装置中：至少有一个电池组装装置为对应叠片组装工段的电池叠片组装装置；或/和，至少有一个电池组装装置为对应卷绕组装工段的电池卷绕组装装置；或/和，至少有一个电池组装装置为包含叠片组装工段和卷绕组装工段的电池叠片卷绕组装装置。其中：电池极片制造装置A、电池组装装置B1、B2……Bn、注液化成分容装置C1、C2……Cm可直接选用现有的装置或是为进一步完善本方案而采用的特殊装置，本发明的一个发明点在于将它们结合在一起，利用锂离子制造特有制造工艺即不同产品在制造过程中的所具有的共性特征使得生产线可以进行整合使用。
电池极片制造装置A、电池组装装置组B以及注液化成分容装置组C采用第一输送机构和第二输送机构进行连接。第一输送机构和第二输送机构可选用皮带、滚轮轨道或道岔连接结构之一种连接使用。道岔连接结构是通过在地面铺设道岔轨道，而电池极片制造装置A、电池装置装置B以及注液化成分容装置C底部带有轮子，实现通过道岔改变进行装置更换连接。
所述的组合式锂离子电池生产线的应用方法，包括：
步骤1，在电池极片制造装置上设置生产参数，电池极片制造装置采用电池极片制造工艺制造电池极片；
步骤2，电池极片根据上一步骤的生产参数设置通过输送机构被输送入组合式组装装置组的至少一电池组装装置，得到半成品电池；本实施例之中，该输送机构和电池极片制造装置的生产参数配合，使得依据该生产参数自动控制切换机构实现输送切换。
步骤3，半成品电池产品进入下一道注液化成分容装置进行注液化成分容得到电池产品。本实施例之中：每一电池组装装置都对应配合有液化成分容装置，但并不限定是一一对应，根据需要，也可两个电池组装装置共用配合一液化成分容装置；选择了一电池组装装置即也确定了液化成分容装置。
所述的步骤1中的电池极片制造装置采用电池极片制造工艺制造电池极片，电池极片制造工艺包括极片浆料配置、极片涂布、极片烘烤以及极片裁切，生产参数至少包括极片涂布参数，由极片涂布参数联动控制后续的电池极片制造工艺，后续的电池极片制造工艺为烘烤的温度设置以及裁切工艺设置。
所述电池极片制造工艺还包括极片标记处理，极片标记处理根据涂布参数设置生成。所述标记极片被送入组合式组装装置进行组装并根据涂布参数标记处理成为半成品电池。所述半成品电池根据标记处理参数被送入注液化成分容装置进行注液化成分容得到电池产品。所述的标记处理，为通过贴码、喷码或是激光标记在裸露的集流体和电池钢壳上。
实施例一
如图2所示，作为优选方式的多工艺组合式生产线，它包括电池极片制造装置A、电池组装装置组B以及注液化成分容装置组C。电池极片制造装置A、电池组装装置组B以及注液化成分容装置组C依次连接。电池组装装置组B包括电池组装装置B1与电池组装装置B2，电池组装装置B1、B2之间呈并列排列。电池组装装置B1为叠片组装工段(电池叠片组装装置),电池组装装置B2为卷绕组装工段(电池卷绕组装装置)。C1、C2为注液化成分容装置。电池极片制造装置A和电池组装装置组B通过包含滚轮轨道的输送机构进行连接。电池组装装置B1、B2与注液化成分容装置C1、C2进行一一对应连接。
电池组装装置组B可以选用不同型号的柱形组装工段、方形电池组装工段或是软包电池组装工段。
实施例二
如图3所示，一线多种柱形电芯产品生产线，包括电池极片制造装置J、电池组装装置组K以及注液化成分容装置组L。电池极片制造装置J、电池组装装置组K以及注液化成分容装置L依次连接。电池组装装置组K包括为卷绕组装工艺的电池型号18650组装工段K1(电池组装装置K1)与卷绕组装工艺的电池型号21700组装工段K2(电池组装装置K2)，电池组装工段K1、K2并列排列。电池极片制造装置J和电池组装装置组段K通过包含皮带机的输送机构进行连接。电池组装工段K1和K2共同连接注液化成分容装置L。
电池组装装置组K可以适合任意柱形产品型号14650、17490、18650、21700、26650以及卷绕工艺的方形电池组装工段进行单一组合采用或是多种组装方式结合使用。
实施例三
如图4所示，一种多产品生产线，包括电池极片制造装置1、电池组装装置组2以及注液化成分容装置组3。电池极片制造装置1、电池组装装置组2以及注液化成分容装置组3依次连接。电池组装装置组2包括方形电池组装工段21(电池组装装置21)、软包电池组装工段22(电池组装装置22)、柱形电池组装工段23(电池组装装置23)；方形电池组装工段21、软包电池组装工段22以及柱形电池组装工段23并列排列。电池极片制造装置1、电池组装装置组2通过地面设置滑轨，进行不同滑轨切换对接不同的电池组装工段或是同时对接所有的电池组装工段。注液化成分容装置组3包括注液化成分容装置31和注液化成分容装置32，其中方形电池组装工段21和软包电池组装工段22可选择同一注液化成分容装置，柱形电池组装工段23单独使用一注液化成分容装置或者电池组装装置组2所连接的电池组装装置21、22、23都可以使用同一注液化成分容装置31、32。
组合式电池组装工段2可以是不同型号柱形组装工段、方形电池组装工段或是软包电池组装工段进行单一组合采用或是多种方式结合使用。
实施例四
结合实施例二、图3和图5所示，原料依次通过极片制造工段J(电池极片制造装置J)、电池组装工段组(电池组装装置组K)以及注液化成分容工段(注液化成分容装置L)得到多型号的电池产品。原料通过电池极片制造工段完成电池极片制造包括极片浆料配置、极片涂布、极片烘烤以及极片裁切。其中根据18650电池以及21700电池的设计工艺在极片涂布设置工艺参数，极片完成涂布后采用激光标记的方式在裸露的集流体上对极片进行标记处理，以极片所带的标记为参照物联动控制后续极片制造工艺，即烘烤的温度设置、裁切工艺设置以及选择性的流入电池组装装置组K对应的组装装置K1、K2之一。
电池极片根据上一环节电池极片制造装置J的生产参数设置自动流入组合式组装装置组K的对应组装装置K1、K2。单体电池极片进入18650柱形电池组装工段K1(电池组装装置K1)得到18650半成品电池；单体电池极片进入21700柱形电池组装工段K2(电池组装装置K2)得到21700半成品电池。完成组装的半成品电池在离开电池组装装置K1、K2时，激光标记装置在电池钢壳进行标记处理。半成品电池产品进入下一道注液化成分容工段L(注液化成分容装置L)进行注液化成分容得到电池产品18650电池和21700电池。
实施例五
结合实例三、图4以及图6所示，原料依次通过电池极片制造工段1(电池极片制造装置1)、电池组装装置工段组(电池极片组装装置2)以及注液化成分容工段组3(注液化成分容组3)得到多样化的电池产品。原料通过电池极片制造工段完成电池极片制造包括极片浆料配置、极片涂布、极片烘烤以及极片裁切。其中根据方形电池、软包电池以及柱形电池的设计工艺在极片涂布设置工艺参数，极片完成涂布后采用喷码标记的方式在裸露的集流体上对极片进行标记处理，以极片所带的标记为参照物联动控制后续极片制造工艺，即烘烤的温度设置、裁切工艺设置以及选择性的流入电池组装装置组2对应的组装装置21、22、23之一。
电池极片根据上一环节电池极片制造装置1的生产参数设置自动流入组合式组装装置组2的对应组装装置21、22、23。单体电池极片进入方形电池组装工段21(电池组装装置21)得到半成品方形电池；单体电池极片进入软包电池组装工段22(电池组装装置22)得到半成品软包电池；单体电池极片进入柱形电池组装工段23(电池组装装置23)得到柱形半成品电池。完成组装的半成品电池在离开电池组装装置21、22、23时，采用喷码的方式在电池钢壳进行标记处理。半成品电池产品进入下一道注液化成分容装置3进行注液化成分容得到方形电池、软包电池以及柱形电池。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (15)
1.组合式锂离子电池生产线，其特征在于：包括一电池极片制造装置、一电池组装装置组和一注液化成分容装置组；其中，
该电池组装装置组包括N个电池组装装置，该注液化成分容装置组包括M个注液化成分容装置，该N为大于等于2的自然数，该M大于等于1的自然数。
2.根据权利要求1所述的一种组合式锂离子电池生产线，其特征在于：电池极片制造装置和电池组装装置组之间设有第一输送机构，通过该第一输送机构控制电池极片制造装置选择输送连接某至少一电池组装装置以将裁切后的电池极片输送至选择的至少一电池组装装置；该N个电池组装装置和M个注液化成分容装置通过电池极片制造装置的设置参数进行对应输送连接。
3.根据权利要求2所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：该电池组装装置组和注液化成分容装置组之间设有第二输送机构，依据电池极片制造装置的设置参数通过该第二输送机构将组装后的半成品电池从该选择的电池组装装置输送至选择的至少一注液化成分容装置。
4.根据权利要求3所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：该第一输送机构和第二输送机构选用皮带、滚轮轨道或道岔连接结构之一种连接使用。
5.根据权利要求1或2所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：该M和N相等，该N个电池组装装置和M个注液化成分容装置一一对应输送连接。
6.根据权利要求1或2所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：该M和N不相等，该N个电池装置装置和M个注液化成分容装置通过生产设置参数控制对应装置输送连接。
7.根据权利要求1所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：该N个电池组装装置中：
至少有一个电池组装装置为对应叠片组装工段的电池叠片组装装置；
至少有一个电池组装装置为对应卷绕组装工段的电池卷绕组装装置。
8.根据权利要求1所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：该N个电池组装装置中：
至少有两个电池组装装置为叠片组装工段的电池叠片组装装置。
9.根据权利要求1所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：N个电池组装装置中：
至少有两个电池组装装置为卷绕组装工段的电池卷绕组装装置。
10.根据权利要求1所述的组合式锂离子电池生产线的应用方法，其特征在于，包括：
步骤1，在电池极片制造装置上设置生产参数，电池极片制造装置制造电池极片；
步骤2，电池极片根据上一步骤的生产参数设置通过第一输送机构被送入组合式组装装置组的至少一电池组装装置进行组装，得到半成品电池；
步骤3，半成品电池产品被送入下一道注液化成分容装置进行注液化成分容得到电池产品。
11.该根据权利要求10所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：所述的步骤1中的电池极片制造装置采用电池极片制造工艺制造电池极片，电池极片制造工艺包括极片浆料配置、极片涂布、极片烘烤以及极片裁切，生产参数至少包括极片涂布参数，由极片涂布参数联动控制后续的电池极片制造工艺，后续的电池极片制造工艺至少包括烘烤的温度设置以及裁切工艺设置。
12.该根据权利要求11所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：所述电池极片制造工艺还包括极片标记处理，极片标记处理根据涂布参数设置生成。
13.该根据权利要求12所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：所述标记极片被送入组合式组装装置进行组装并根据涂布参数标记处理成为半成品电池。
14.该根据权利要求13所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：所述半成品电池根据标记处理参数被送入注液化成分容装置进行注液化成分容得到电池产品。
15.该根据权利要求12或13或14所述的组合式锂离子电池生产线，其特征在于：所述的标记处理，为通过喷码或者激光标记在裸露的集流体和电池钢壳上。
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