CN108987822A - 动力电池电芯卷绕装置 - Google Patents

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秦猛
崔皖荣
游科利
石风金
李金林
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Abstract

本发明提供一种动力电池电芯卷绕装置，包括正极片料辊、负极片料辊、隔膜料辊、两个牵引辊、卷绕辊、设置于两个牵引辊与卷绕辊之间的切刀、调整两个牵引辊伸缩的牵引装置、高速相机以及与高速相机相连的测量系统；正极片料辊上的正极片、负极片料辊上的负极片及隔膜料辊上的隔膜通过两个牵引辊后叠加配合并由卷绕辊卷绕成电芯；切刀用于切割叠加在一起的正极片、负极片及隔膜；高速相机设置于切刀与两个牵引辊之间并实时拍摄正极片、负极片及隔膜的叠加配合情况；测量系统对高速相机拍摄的照片与标准图片进行像素尺寸比对；牵引装置在测量系统得出叠加配合异常时对两个牵引辊进行伸缩调整。

Description

动力电池电芯卷绕装置
【技术领域】
本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池电芯卷绕装置。
【背景技术】
当前阶段，锂离子动力电池因其能够储存能量、可快速充放电、循环寿命长，环境友好等特点得到了广泛应用，尤其是在电动车领域得到了大力推广。为了满足不断严格的质量标准和日益增长的生产量需求，高速且高精度加工及自动化检测成为动力电池生产的发展方向。
采用卷绕型电芯的动力电池中，电芯卷绕时因为设备轴承公差、极片厚度公差等因素造成正负极片错位，这类电芯在使用时存在严重的安全隐患。常规的卷绕装置使用激光感应器等光学器件检测极片边缘，利用电机驱动抚辊进行极片的定位纠偏，并且检测装置位于极片的料辊上，对于较短的极片具有一定的纠偏作用，当极片过长时无法进行准确纠偏。
随着动力电池能量密度的提升，其结构设计公差缩小，常规纠偏方式已不能满足高精度纠偏需求；此外，随着生产设备自动化带来效率的提升，常规的纠偏效率已无法满足高速卷绕装置的工作要求。鉴于此，实有必要提供一种动力电池电芯卷绕装置以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能够在高速卷绕电芯时进行极片纠偏并能够检测切除外观缺陷以提高产品质量的动力电池电芯卷绕装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种动力电池电芯卷绕装置，包括正极片料辊、负极片料辊、隔膜料辊、两个牵引辊、卷绕辊、设置于所述两个牵引辊与所述卷绕辊之间的切刀、调整所述两个牵引辊伸缩的牵引装置、高速相机以及与所述高速相机相连的测量系统；所述正极片料辊上的正极片、所述负极片料辊上的负极片及所述隔膜料辊上的隔膜通过所述两个牵引辊后叠加配合并由所述卷绕辊卷绕成电芯；所述切刀用于切割叠加在一起的正极片、负极片及隔膜；所述高速相机设置于所述切刀与所述两个牵引辊之间并实时拍摄所述正极片、所述负极片及所述隔膜的叠加配合情况；所述测量系统对所述高速相机拍摄的照片与标准图片进行像素尺寸比对；所述牵引装置在所述测量系统得出叠加配合异常时对所述两个牵引辊进行伸缩调整。
在一个优选实施方式中，还包括控制系统，所述测量系统与所述牵引装置分别与所述控制系统相连接，所述控制系统根据所述测量系统分析获得的像素尺寸对比结果控制所述牵引装置调整所述两个牵引辊。
在一个优选实施方式中，所述测量系统还能够通过对所述高速相机拍摄的照片与标准图片进行像素尺寸比对获得所述正极片或者所述负极片是否存在表面缺陷；所述控制系统在所述测量系统得到所述正极片或者所述负极片存在表面缺陷时控制所述切刀切除。
在一个优选实施方式中，还包括将所述正极片料辊上的正极片传送至所述两个牵引辊之间的多个正极片传送辊、将所述负极片料辊上的负极片传送至所述两个牵引辊之间的多个负极片传送辊以及将所述隔膜料辊上的隔膜传送至所述两个牵引辊之间的多个隔膜传送辊。
在一个优选实施方式中，所述两个牵引辊相互平行且间隔相对设置，所述正极片、所述负极片及所述隔膜穿过所述两个牵引辊的间隙后叠加在一起。
在一个优选实施方式中，所述隔膜料辊的数量为两个。
与现有技术相比，本发明提供的动力电池电芯卷绕装置通过高速相机、测量系统及控制系统解决了极片过长或者卷绕速度较高时的纠偏问题，同时，能够对外观缺陷进行检测并自动切除，提高了电芯的质量，以确保电芯在使用过程中的安全性。
【附图说明】
图1为本发明提供的动力电池电芯卷绕装置在一实施例中的原理框图。
图2为本发明提供的动力电池电芯卷绕装置在一个实施例中的结构示意图。
图3为图2所示的动力电池电芯卷绕装置的部分结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
请参阅图1至图3，本发明提供一种动力电池电芯卷绕装置100，包括正极片料辊10、负极片料辊20、隔膜料辊30、两个牵引辊40、卷绕辊50、设置于所述两个牵引辊40与所述卷绕辊50之间的切刀60、调整所述两个牵引辊40伸缩的牵引装置70、高速相机80以及与所述高速相机80相连的测量系统90。
具体的，所述正极片料辊10上缠绕着正极片11，所述负极片料辊20上缠绕着负极片21，所述隔膜料辊30上缠绕着隔膜31，可以理解的，现有技术中的卷绕型电芯是由所述正极片11、所述负极片21及所述隔膜31叠加配合卷绕而成。
所述正极片11的端部、所述负极片21的端部及所述隔膜31的端部通过所述两个牵引辊40后叠加配合并由所述卷绕辊50卷绕成电芯。本实施方式中，所述两个牵引辊40相互平行且间隔相对设置，所述正极片11、所述负极片21及所述隔膜31穿过所述两个牵引辊40的间隙后叠加在一起。
本实施方式中，所述隔膜料辊30的数量为两个，可以理解的，每个隔膜料辊30上的隔膜31通过所述两个牵引辊40的间隙后与所述正极片11及所述负极片21叠加配合且其中一个隔膜料辊30上的隔膜31设置于所述正极片11与所述负极片21之间，起到间隔所述正极片11与所述负极片21的作用。
进一步的，所述切刀60用于切割叠加配合的正极片11、负极片21及隔膜31。所述高速相机80设置于所述切刀60与所述两个牵引辊40之间并实时拍摄所述正极片11、所述负极片21及所述隔膜31的叠加配合情况。可以理解的，现有技术中，负极片21的设计要宽于正极片11，使负极片21完全包住正极片11，以保证锂离子能够完全嵌入负极，如果正极片11与负极片21在叠加过程中走偏，将会导致负极片21不能完全包裹正极片11，这种情况下卷绕制得的电芯不仅能量密度较低，还存在安全隐患。
进一步的，所述测量系统90对所述高速相机80拍摄的照片与标准图片进行像素尺寸比对，通过像素尺寸比对可以得知所述正极片11、所述负极片21及所述隔膜31在卷绕前是否存在叠加配合异常，即跑偏的现象发生。所述牵引装置70在所述测量系统90得出叠加配合异常时对所述两个牵引辊40进行伸缩调整，使所述正极片11、所述负极片21及所述隔膜31叠加配合正常，即使得所述高速相机80拍摄的照片与标准图片进行像素尺寸对比一致。
进一步的，所述动力电池电芯卷绕装置100还包括控制系统91，所述测量系统90与所述牵引装置70分别与所述控制系统91相连接，所述控制系统91根据所述测量系统90分析获得的像素尺寸对比结果控制所述牵引装置70调整所述两个牵引辊40。
进一步的，所述测量系统90还能够通过对所述高速相机80拍摄的照片与标准图片进行像素尺寸比对获得所述正极片11或者所述负极片21是否存在表面缺陷。
所述控制系统91在所述测量系统90得到所述正极片11或者所述负极片21存在表面缺陷时控制所述切刀60切除，即所述切刀60与所述控制系统91相连接，当所述测量系统90判断所述正极片11或者所述负极片21存在表面缺陷时切断问题区间的所述正极片11、所述负极片21及所述隔膜31。可以理解的，所述正极片11包含正极集流体及涂覆于正极集流体表面的正极浆料，所述负极片21包含负极集流体及涂覆于负极集流体表面的负极浆料，浆料在涂覆过程中可能由于涂覆不均匀导致部分凸起或者凹陷，产生表面缺陷，缺陷部分会影响电芯的能量密度及安全性能，因此需要检测切除。
需要说明的是，正常情况下，所述切刀60按照设定的距离间隔或者时间间隔进行切割动作，即叠加配合的正极片11、负极片21及隔膜31被所述卷绕辊50卷绕至一定程度后，由所述切刀60切割后形成独立的电芯。
进一步的，所述动力电池电芯卷绕装置100还包括将所述正极片料辊10上的正极片11传送至所述两个牵引辊40之间的多个正极片传送辊92、将所述负极片料辊20上的负极片21传送至所述两个牵引辊40之间的多个负极片传送辊93以及将所述隔膜料辊30上的隔膜31传送至所述两个牵引辊40之间的多个隔膜传送辊94。
与现有技术相比，本发明提供的动力电池电芯卷绕装置100通过高速相机80、测量系统90及控制系统91解决了极片过长或者卷绕速度较高时的纠偏问题，同时，能够对外观缺陷进行检测并自动切除，提高了电芯的质量，以确保电芯在使用过程中的安全性。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (6)

1.一种动力电池电芯卷绕装置，其特征在于，包括正极片料辊、负极片料辊、隔膜料辊、两个牵引辊、卷绕辊、设置于所述两个牵引辊与所述卷绕辊之间的切刀、调整所述两个牵引辊伸缩的牵引装置、高速相机以及与所述高速相机相连的测量系统；所述正极片料辊上的正极片、所述负极片料辊上的负极片及所述隔膜料辊上的隔膜通过所述两个牵引辊后叠加配合并由所述卷绕辊卷绕成电芯；所述切刀用于切割叠加在一起的正极片、负极片及隔膜；所述高速相机设置于所述切刀与所述两个牵引辊之间并实时拍摄所述正极片、所述负极片及所述隔膜的叠加配合情况；所述测量系统对所述高速相机拍摄的照片与标准图片进行像素尺寸比对；所述牵引装置在所述测量系统得出叠加配合异常时对所述两个牵引辊进行伸缩调整。
2.根据权利要求1所述的动力电池电芯卷绕装置，其特征在于，还包括控制系统，所述测量系统与所述牵引装置分别与所述控制系统相连接，所述控制系统根据所述测量系统分析获得的像素尺寸对比结果控制所述牵引装置调整所述两个牵引辊。
3.根据权利要求2所述的动力电池电芯卷绕装置，其特征在于，所述测量系统还能够通过对所述高速相机拍摄的照片与标准图片进行像素尺寸比对获得所述正极片或者所述负极片是否存在表面缺陷；所述控制系统在所述测量系统得到所述正极片或者所述负极片存在表面缺陷时控制所述切刀切除。
4.根据权利要求1所述的动力电池电芯卷绕装置，其特征在于，还包括将所述正极片料辊上的正极片传送至所述两个牵引辊之间的多个正极片传送辊、将所述负极片料辊上的负极片传送至所述两个牵引辊之间的多个负极片传送辊以及将所述隔膜料辊上的隔膜传送至所述两个牵引辊之间的多个隔膜传送辊。
5.根据权利要求1所述的动力电池电芯卷绕装置，其特征在于，所述两个牵引辊相互平行且间隔相对设置，所述正极片、所述负极片及所述隔膜穿过所述两个牵引辊的间隙后叠加在一起。
6.根据权利要求1所述的动力电池电芯卷绕装置，其特征在于，所述隔膜料辊的数量为两个。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113131009A (zh) * 2021-04-21 2021-07-16 深圳吉阳智能科技有限公司 连续卷绕装置
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