CN108878984A - 一种锂电池热复合z字叠片装置及叠片方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池热复合Z字叠片装置及其叠片方法，锂电池热复合Z字叠片装置包括有隔膜放卷机构、隔膜Z字成型机构、极片进料机构、第一次热复合机构、叠片机构、电芯进料机构、第二热复合机构和包胶下料机构。本发明采用隔膜Z字成型机构将隔膜先折叠成Z字形隔膜，极片夹爪夹持正、负极片同时送片，制作成初始极片，初始极片进行第一次热复合成型，再用机械手完成极片和极片单元之间的叠片，最终整体进行第二次热复合和包胶下料，整个Z字叠片的过程自动化程度高，操作快速，且保证了电芯之间的紧密配合，电芯制造合格率高。
Description
技术领域
本发明涉及Z字叠片电池制造领域，具体是一种锂电池热复合Z字叠片装置及叠片方法。
背景技术
随着世界石油能源的日渐枯竭，新能源的需求越来越迫切，锂电池有高能量密度和电压、较长的循环时间，并已商业化且得到广泛使用。
目前市面上Z字叠片电池技术广泛应用，且均为电池极片先搬送至叠片台，然后隔膜在机构作用下完成Z字变向，再搬送一片极片，往复完成整个电芯的叠片，最终电芯包胶下料，这种方法需要多次来回搬送正负极片，浪费了时间，同时电芯仅靠包胶完成电芯的固定，电芯空间利用率不高，电芯中正、负极片易出现错位松动，影响电池性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池热复合Z字叠片装置及叠片方法，提高Z字叠片效率的同时保证了电芯之间的紧密配合。
本发明的技术方案为：
一种锂电池热复合Z字叠片装置，包括有隔膜放卷机构、隔膜Z字成型机构、极片进料机构、第一次热复合机构、叠片机构、电芯进料机构、第二热复合机构和包胶下料机构；
所述的极片进料机构包括有极片进料导轨和滑动设置于极片进料导轨上的极片抓夹机械手，所述的隔膜Z字成型机构位于极片进料导轨输入端的正上方，所述的隔膜放卷机构位于隔膜Z字成型机构的正上方；
所述的隔膜Z字成型机构包括有从上至下顺次设置的极片压板、N个推杆和抓夹，以及隔膜热烫切刀和N-1个极片夹爪；其中，所述的N为大于和等于4的偶数；所述的N个推杆分别位于不同的水平层面，且最低位为第一层水平层面，N个推杆分成两列竖直设置，位于偶数水平层面的一部分推杆为一列，位于奇数水平层面的另一部分推杆为一列；所述的极片压板和多个推杆均能在对应的滑道内进行水平移动，所述的多个推杆均能在极片压板的向下挤压力下下移至最低位；所述的抓夹位于隔膜放卷机构的正下方，所述的隔膜热烫切刀设置于极片压板最低位的斜上方，所述的N-1个极片夹爪分别位于除顶层推杆以外的N-1个推杆的水平侧方；
所述的第一次热复合机构位于极片进料导轨的侧方，所述的叠片机构位于极片进料导轨的后端；所述的叠片机构包括有输送带，设置于输送带侧方的叠片机械手、极片料盒和叠片台；所述的电芯进料机构包括有电芯进料导轨和滑动设置于电芯进料导轨上的电芯抓夹机械手；所述的第二热复合机构位于电芯进料导轨的侧方，所述的包胶下料机构位于电芯进料导轨的后端。
所述的极片料盒和叠片台分别位于叠片机械手的两侧，且叠片台邻近于电芯进料导轨的输入端。
一种锂电池热复合Z字叠片装置的叠片方法，具体包括有以下步骤：
（1）、首先隔膜Z字成型机构的极片压板和多个推杆均位于水平初始位，缠绕于隔膜放卷机构上的隔膜放卷端向下拉伸并固定于抓夹上，此时，隔膜穿过两列竖直设置的推杆之间；
（2）、驱动多个推杆同时进行水平相对移动，即位于偶数水平层面的一部分推杆和位于奇数水平层面的另一部分推杆进行水平相对移动，移动结束后，位于多个推杆之间的隔膜被折叠成Z字形弯折结构，然后N-1个极片夹爪分别抓取对应的极片送入Z字形隔膜的V形槽内，最后极片压板水平移动至多个推杆的正上方即可；其中，上下相邻的两个极片夹爪夹取的极片的极性相反；
（3）、极片压板下移挤压多个推杆同时下移至最低位，Z字形隔膜对N-1个极片夹爪抓取的极片进行挤压夹紧形成初始极片，此时极片抓夹机械手移置极片进料导轨的输入端并夹取初始极片，然后隔膜热烫切刀裁断Z字形隔膜的最顶端从而与隔膜放卷机构上的隔膜进行分离，最后多个推杆分别从Z字形隔膜中间水平抽出并复位；
（4）、极片抓夹机械手带动初始极片移动至第一次热复合工位，第一次热复合机构对初始极片进行热挤压，形成致密的极片单元；
（5）、形成的极片单元继续在极片抓夹机械手的带动下移置极片进料导轨的末端，极片抓夹机械手将极片单元抓取至输送带上，叠片机械手依次抓取极片料盒中的极片和输送带上的极片单元在叠片台上，经过多次重复动作，完成一只电芯的制作；
（6）、电芯进料机构的电芯抓夹机械手抓取叠片后的电芯然后沿电芯进料导轨输送至第二次热复合工位，第二次热复合机构对叠片后的电芯进行热挤压，形成致密的电芯，复合好的电芯继续在电芯抓夹机械手的带动下移置电芯进料导轨的末端，电芯抓夹机械手抓取电芯送入包胶下料机构进行包胶，形成最终电芯。
所述的步骤（5）中，所述的极片单元中，负极极片比正极极片的个数多一个，则叠片机械手先抓取极片单元放置于叠片台上，然后再从抓取极片料盒中的正极极片，经过多次重复动作，最后一片叠片是极片单元即可。
所述的步骤（5）中，所述的极片单元中，正极极片比负极极片的个数多一个，则叠片机械手先抓取极片料盒中的负极极片放置于叠片台上，然后再从抓取极片单元，经过多次重复动作，最后一片叠片是负极极片即可。
本发明的优点：
本发明采用隔膜Z字成型机构将隔膜先折叠成Z字形隔膜，极片夹爪夹持正、负极片同时送片，制作成初始极片，初始极片进行第一次热复合成型，再用机械手完成极片和极片单元之间的叠片，最终整体进行第二次热复合和包胶下料，整个Z字叠片的过程自动化程度高，操作快速，且保证了电芯之间的紧密配合，电芯制造合格率高。
附图说明
图1是本发明的机构示意图。
图2是本发明隔膜Z字成型机构初始状态下的结构示意图。
图3是本发明隔膜Z字成型机构Z形折叠状态下的结构示意图。
图4是本发明隔膜Z字成型机构挤压状态下的结构示意图。
图5是本发明极片单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
见图1，一种锂电池热复合Z字叠片装置，包括有隔膜放卷机构1、隔膜Z字成型机构、极片进料机构、第一次热复合机构5、叠片机构、电芯进料机构、第二热复合机构8和包胶下料机构9；
极片进料机构包括有极片进料导轨41和滑动设置于极片进料导轨41上的极片抓夹机械手42，隔膜Z字成型机构位于极片进料导轨41输入端的正上方，隔膜放卷机构1位于隔膜Z字成型机构的正上方；
隔膜Z字成型机构包括有从上至下顺次设置的极片压板21、四个推杆和抓夹22，以及隔膜热烫切刀23和三个极片夹爪24； 四个推杆22分别位于不同的水平层面，且最低位为第一层水平层面，四个推杆22分成两列竖直设置，位于第二层和第四层水平层面的两个推杆25为一列，位于第一层和第三层水平层面的两个推杆26为一列；极片压板21和四个推杆25，26均能在对应的滑道内进行水平移动，四个推杆25，26均能在极片压板25的向下挤压力下下移至最低位；抓夹22位于隔膜放卷机构1的正下方，隔膜热烫切刀23设置于极片压板21最低位的斜上方，三个极片夹爪24分别位于除第四层推杆25以外的三个推杆的水平侧方；
第一次热复合机构5位于极片进料导轨41的侧方，叠片机构位于极片进料导轨41的后端；叠片机构包括有输送带61，设置于输送带61侧方的叠片机械手62、极片料盒63和叠片台64；极片料盒63和叠片台64分别位于叠片机械手62的两侧，且叠片台64邻近于电芯进料导轨71的输入端；电芯进料机构包括有电芯进料导轨71和滑动设置于电芯进料导轨71上的电芯抓夹机械手72；第二热复合机构8位于电芯进料导轨72的侧方，包胶下料机构9位于电芯进料导轨72的后端。
一种锂电池热复合Z字叠片装置的叠片方法，具体包括有以下步骤：
（1）、首先隔膜Z字成型机构的极片压板21和四个推杆25，26均位于水平初始位，缠绕于隔膜放卷机构1上的隔膜3放卷端向下拉伸并固定于抓夹22上，此时，隔膜3穿过两列竖直设置的推杆25和26之间，见图2；
（2）、驱动四个推杆25，26同时进行水平相对移动，即位于第二层和第四层水平层面的两个推杆25和位于第一层和第三层水平层面的两个推杆26进行水平相对移动，移动结束后，位于四个推杆25，26之间的隔膜3被折叠成Z字形弯折结构，然后三个极片夹爪24分别抓取对应的极片10送入Z字形隔膜3的V形槽内，最后极片压板21水平移动至四个推杆的正上方即可，见图3；其中，上下相邻的两个极片夹爪24夹取的极片的极性相反；
（3）、见图4，极片压板21下移挤压四个推杆25，26同时下移至最低位，Z字形隔膜3对三个极片夹爪24抓取的极片10进行挤压夹紧形成初始极片，此时极片抓夹机械手42移置极片进料导轨41的输入端并夹取初始极片，然后隔膜热烫切刀23裁断Z字形隔膜的最顶端从而与隔膜放卷机构1上的隔膜进行分离，最后四个推杆25，26分别从Z字形隔膜中间水平抽出并复位；
（4）、极片抓夹机械手42带动初始极片移动至第一次热复合工位，第一次热复合机构5对初始极片进行热挤压，形成致密的极片单元（见图5）；
（5）、形成的极片单元继续在极片抓夹机械手42的带动下移置极片进料导轨41的末端，极片抓夹机械手42将极片单元抓取至输送带61上，叠片机械手62依次抓取极片料盒63中的极片和输送带61上的极片单元在叠片台64上，经过多次重复动作，完成一只电芯的制作；当极片单元中，负极极片比正极极片的个数多一个，则叠片机械手62先抓取极片单元放置于叠片台64上，然后再从抓取极片料盒63中的正极极片，经过多次重复动作，最后一片叠片是极片单元即可；当极片单元中，正极极片比负极极片的个数多一个，则叠片机械手62先抓取极片料盒63中的负极极片放置于叠片台64上，然后再从抓取极片单元，经过多次重复动作，最后一片叠片是负极极片即可；
（6）、电芯进料机构的电芯抓夹机械手72抓取叠片后的电芯然后沿电芯进料导轨71输送至第二次热复合工位，第二次热复合机构8对叠片后的电芯进行热挤压，形成致密的电芯，复合好的电芯继续在电芯抓夹机械手72的带动下移置电芯进料导轨71的末端，电芯抓夹机械手72抓取电芯送入包胶下料机构9进行包胶，形成最终电芯。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种锂电池热复合Z字叠片装置，其特征在于：包括有隔膜放卷机构、隔膜Z字成型机构、极片进料机构、第一次热复合机构、叠片机构、电芯进料机构、第二热复合机构和包胶下料机构；
所述的极片进料机构包括有极片进料导轨和滑动设置于极片进料导轨上的极片抓夹机械手，所述的隔膜Z字成型机构位于极片进料导轨输入端的正上方，所述的隔膜放卷机构位于隔膜Z字成型机构的正上方；
所述的隔膜Z字成型机构包括有从上至下顺次设置的极片压板、N个推杆和抓夹，以及隔膜热烫切刀和N-1个极片夹爪；其中，所述的N为大于和等于4的偶数；所述的N个推杆分别位于不同的水平层面，且最低位为第一层水平层面，N个推杆分成两列竖直设置，位于偶数水平层面的一部分推杆为一列，位于奇数水平层面的另一部分推杆为一列；所述的极片压板和多个推杆均能在对应的滑道内进行水平移动，所述的多个推杆均能在极片压板的向下挤压力下下移至最低位；所述的抓夹位于隔膜放卷机构的正下方，所述的隔膜热烫切刀设置于极片压板最低位的斜上方，所述的N-1个极片夹爪分别位于除顶层推杆以外的N-1个推杆的水平侧方；
所述的第一次热复合机构位于极片进料导轨的侧方，所述的叠片机构位于极片进料导轨的后端；所述的叠片机构包括有输送带，设置于输送带侧方的叠片机械手、极片料盒和叠片台；所述的电芯进料机构包括有电芯进料导轨和滑动设置于电芯进料导轨上的电芯抓夹机械手；所述的第二热复合机构位于电芯进料导轨的侧方，所述的包胶下料机构位于电芯进料导轨的后端。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池热复合Z字叠片装置，其特征在于：所述的极片料盒和叠片台分别位于叠片机械手的两侧，且叠片台邻近于电芯进料导轨的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池热复合Z字叠片装置的叠片方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：
（1）、首先隔膜Z字成型机构的极片压板和多个推杆均位于水平初始位，缠绕于隔膜放卷机构上的隔膜放卷端向下拉伸并固定于抓夹上，此时，隔膜穿过两列竖直设置的推杆之间；
（2）、驱动多个推杆同时进行水平相对移动，即位于偶数水平层面的一部分推杆和位于奇数水平层面的另一部分推杆进行水平相对移动，移动结束后，位于多个推杆之间的隔膜被折叠成Z字形弯折结构，然后N-1个极片夹爪分别抓取对应的极片送入Z字形隔膜的V形槽内，最后极片压板水平移动至多个推杆的正上方即可；其中，上下相邻的两个极片夹爪夹取的极片的极性相反；
（3）、极片压板下移挤压多个推杆同时下移至最低位，Z字形隔膜对N-1个极片夹爪抓取的极片进行挤压夹紧形成初始极片，此时极片抓夹机械手移置极片进料导轨的输入端并夹取初始极片，然后隔膜热烫切刀裁断Z字形隔膜的最顶端从而与隔膜放卷机构上的隔膜进行分离，最后多个推杆分别从Z字形隔膜中间水平抽出并复位；
（4）、极片抓夹机械手带动初始极片移动至第一次热复合工位，第一次热复合机构对初始极片进行热挤压，形成致密的极片单元；
（5）、形成的极片单元继续在极片抓夹机械手的带动下移置极片进料导轨的末端，极片抓夹机械手将极片单元抓取至输送带上，叠片机械手依次抓取极片料盒中的极片和输送带上的极片单元在叠片台上，经过多次重复动作，完成一只电芯的制作；
（6）、电芯进料机构的电芯抓夹机械手抓取叠片后的电芯然后沿电芯进料导轨输送至第二次热复合工位，第二次热复合机构对叠片后的电芯进行热挤压，形成致密的电芯，复合好的电芯继续在电芯抓夹机械手的带动下移置电芯进料导轨的末端，电芯抓夹机械手抓取电芯送入包胶下料机构进行包胶，形成最终电芯。
4.根据权利要求3所述的叠片方法，其特征在于：所述的步骤（5）中，所述的极片单元中，负极极片比正极极片的个数多一个，则叠片机械手先抓取极片单元放置于叠片台上，然后再从抓取极片料盒中的正极极片，经过多次重复动作，最后一片叠片是极片单元即可。
5.根据权利要求3所述的叠片方法，其特征在于：所述的步骤（5）中，所述的极片单元中，正极极片比负极极片的个数多一个，则叠片机械手先抓取极片料盒中的负极极片放置于叠片台上，然后再从抓取极片单元，经过多次重复动作，最后一片叠片是负极极片即可。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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