CN109301357B - 用于碳纤维电池极板的切割装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了用于碳纤维电池极板的切割装配方法，包括以下步骤：步骤一，将双极板、隔膜和外壳放置在同一台电池生产设备上；电池生产设备包括隔膜切割机构、板栅切割机构、传送机构和装配架；将外壳放置在装配架内；步骤二，通过隔膜切割机构将隔膜切割为单片隔膜；步骤三，通过传送机构将单片隔膜平铺到外壳内；步骤四，通过传送机构将双极板平铺到外壳中的单片隔膜上；步骤五，通过传送机构再次在外壳中平铺单片隔膜；步骤六，通过板栅切割机构将双极板切割为正极板和负极板；步骤七，通过传送机构将正极板或者负极板平铺到外壳中的单片隔膜。本方法能够有效减少人工操作，提高生产效率。

Description

用于碳纤维电池极板的切割装配方法

技术领域

本发明涉及电池加工领域，具体涉及一种用于碳纤维电池极板的切割装配方法。

背景技术

随着社会电子化和信息化的进一步发展，各种各样的电子设备被应用于人们的生产生活中。而随着这些电子设备的推广应用，人们对于储能设备的需求也越来越大。碳纤维电池是目前主要的储能设备之一。

碳纤维电池内一般由多个极板和多个隔膜交错重叠后形成用来进行储能和充放电的基本单元。在生产加工碳纤维电池的过程中，首先要对隔膜和极板进行切割，然后要将隔膜和极板按照要求进行层叠装配。

现在在对碳纤维电池极板的切割和隔膜的切割都是分开用切割工具进行切割后，才手动将切割好的极板和隔膜进行层叠装配。整个过程当中，人工操作较多，极板和隔膜的切割质量以及装配质量都严重依赖于工人的操作熟练度，这不仅使得加工出来的产品个体差异性大，次品率较高，还使得加工效率低下，不适合用此方法进行大规模推广生产。

发明内容

本发明意在提供一种能够有效减少人工操作的用于碳纤维电池极板的切割装配方法。

用于碳纤维电池极板的切割装配方法，包括以下步骤：

步骤一，将双极板、隔膜和外壳放置在同一台电池生产设备上；电池生产设备包括隔膜切割机构、板栅切割机构、传送机构和装配架；将外壳放置在装配架内；

步骤二，通过隔膜切割机构将隔膜切割为单片隔膜；

步骤三，通过传送机构将单片隔膜平铺到外壳内；

步骤四，通过传送机构将双极板平铺到外壳中的单片隔膜上；

步骤五，通过传送机构再次在外壳中平铺单片隔膜；

步骤六，通过板栅切割机构将双极板切割为正极板和负极板；

步骤七，通过传送机构将正极板或者负极板平铺到外壳中的单片隔膜。

本发明的工作原理及优点在于：

本发明用于碳纤维电池极板的切割装配方法，通过隔膜切割机构完成隔膜切割，通过板栅切割机构完成正极板和负极板的切割，通过传送机构将切割好的单片隔膜与双极板、正极板或者负极板交叉层叠，所有的这些机构都是在电池加工设备内的，无需工人另行操作，直接利用电池加工设备就可以完成整个碳纤维电池极板的切割及装配工作，极大地减少了人工操作，使通过电池加工设备生产出的产品各项参数更加统一，产品一致性更高，且有效减少人为失误，提高加工效率，同时提高产品合格率。

本方法中，先在外壳中平铺隔膜，然后再平铺双极板，使极板不会直接与外壳接触，起到了保护作用。而双极板由起到了将相邻电池单元连接起来的作用，整个操作都是顺序进行，直接在层叠的过程中就完成了连接布置。在双极板上面又通过层叠单片隔膜与再次层叠的极板隔开。再次层叠的极板，将正极板、负极板和双极板层叠到各个单片隔膜上，其中，将正极板层叠到外壳正极端，将负极板层叠到外壳的负极端，将双极板层叠到正极板和负极板之间，在层叠的过程中，已经完成了整个电池模块的正极端和负极端设置，同时还完成了对各个电池单元的连接。使用本方法能够快速完成切割装配工作，而不会存在冗余步骤。

进一步，步骤一中，在外壳内放置有偶数个依次连接的压力框架。

压力框架作为用来构建电池内最小储能及充放电结构的载体，不仅起到了构建电池单元的作用，还起到了用来装载极板和隔膜的作用。偶数个压力框架放置在外壳中，在这个生产的电池中就会有偶数个电池单元，相比单个电池单元而言，能够增大的电池的储能和充放电能力。

进一步，步骤三和步骤五中，单片隔膜依次平铺到每个压力框架中；步骤四中，双极板依次平铺到相邻的两个压力框架中。

将单片隔膜放置到每个压力框架中，使每个压力框架能够相对独立地形成一个电池单元，通过双极板放置到相邻的压力框架中，又能将电池单元彼此连接起来。通过在外壳中放置偶数个压力框架，使双极板方便隔着隔膜交叉放置，使每个压力框架中交叉层叠的极板和隔膜构成的电池单元能够通过双极板与其他的电池单元连接，使偶数个电池单元方便通过彼此连接的双极板连接成一个电池模块。偶数个压力框架，使双极板的层叠结构更加简单。

进一步，步骤二中，隔膜切割机构通过切割轮横向切割隔膜形成单片隔膜。

通过电池加工设备中的隔膜切割机构，用切割轮切割隔膜，简单快捷，同时减少了人工切割的失误。这里的横向指的是隔膜的宽度方向，也就是指隔膜以卷轴形式存在时卷轴的轴长。

进一步，传送机构包括设置有吸盘的抓盘，传送机构通过吸盘吸附的方式取放单片隔膜、双极板、正极板或者负极板。

用吸盘通过吸附的方式来取放，能够尽可能避免抓取带来的划伤、碰撞、折叠和弯曲，使隔膜和各个极板都能够完好无损地平铺到外壳中去，减少层叠时因为弯曲变形带来的高度误差，同时减少因为受损坏而带来的产品质量下降、次品率提高等问题。

进一步，板栅切割机构包括可相对运动的切割刀片和刀座，切割刀片和刀座形成的刀口靠近装配架；在步骤六中，传送机构将双极板放置到刀口中，切割刀片和刀座将双极板切割成正极板和负极板。

刀口靠近装配架，更加方便传送机构将双极板传送到板栅切割机构中。

进一步，所述双极板为板栅结构。

板栅结构是一种常见的隔离结构，双极板为板栅结构，能够使极板能够充分和电池中的填充液接触，在增加导电性的同时能够减小层叠厚度。

进一步，位于外壳两端的压力框架分别与外壳的正极端和负极端连接。

位于外壳两端的压力框架中构成的电池单元为整个电池模块与外壳的连接处，分别连接外壳的正极端和负极端，就能使各个电池单元连接而成的电池模块可以和外壳一起形成电池。

进一步，步骤七中，传送机构将正极板和负极板分别平铺到外壳两端的压力框架上，同时，传送机构在正极板和负极板之间的偶数个压力框架上平铺双极板；双极板平铺在相邻两个压力框架上。

正极板平铺到与外壳正极端连接的压力框架上，负极板平铺到和外壳负极端连接的压力框架上，形成电池以及电池模块的正极端和负极端，在平铺正极板和负极板的这一层中，在这两个压力框架之间的剩余偶数个压力框架中，用双极板两两连接，使外壳内的所有电池单元根据上下交叉的双极板形成一个统一的电池模块。

附图说明

图1为本发明实施例1的流程图。

图2为本发明实施例1所生产得到的电池模块的结构示意图。

图3为本发明实施例1采用的电池生产设备的俯视图，其中标注了构成电池生产设备的各个机构。

图4为本发明实施例1采用的电池生产设备的俯视图，其中标注了构成电池生产设备的各个机构内的具体结构。

图5为本发明实施例1采用的电池生产设备中板栅切割机构的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：隔膜切割机构1、板栅切割机构2、机械手臂3、导轨4、装配架5、定位机构6、挤压机构7、工作台8、托盘9、外壳10、双极板11、正极板111、隔膜112、负极板113、压力框架114、安装架13、定位伸缩结构14、行程凸起15、定位孔16、抓盘17、支撑柱200、板栅伸缩结构201、切割刀片202、刀座203、固定板204、安装条205、切割开口206、基座100、电机101、主动辊102、从动辊103、导向辊104、横向伸缩结构105、切割轮106、放置台107、滑杆108、滑套109、切割槽110、

实施例基本如附图1所示：本实施例中的用于碳纤维电池极板的切割装配方法，包括以下步骤：

步骤一，将双极板11、AGM隔膜、用来形成电池的外壳10以及用来形成电池模块的压力框架114均放置在同一台电池生产设备上，使前面所述的这些原材料具有一个共同的操作平面，能够在同一台电池生产设备上加工完成。

其中，双极板11指的是具有正极和负极导电作用的板栅结构，该板栅结构沿中线分成两部分，每部分因为涂覆的导电物质的不同而使两部分形成输出端和输入端的电性特征，双极板11结构可以采用现有技术。采用板栅，能够使极板能够充分和电池中的填充液接触，在增加导电性的同时能够减小层叠厚度。选用双极板11的时候，双极板11的厚度范围选择在1-2毫米，优选1毫米，这样可以进行多层极板的层叠，使每个压力框架114内能够在同等高度下层叠更多的极板，增加每个电池单元的充放电性能，进而增加电池模块的充放电性能。AGM隔膜指的是现有的玻璃纤维隔膜112，采用现有技术。

定位外壳10，在外壳10内放置偶数个压力框架114，压力框架114的数量为至少为2个，其中位于外壳10两端的压力框架114分别与外壳10上作为电池正极和电池负极的部分连接，形成电池模块乃至电池的正极端和负极端。压力框架114的顶端开口，使包括单极板和双极板11在内的所有极板以及隔膜112能够从上方放入到压力框架114中，且压力框架114对侧的两端的也开口，即一个压力框架114与相邻两个压力框架114的接触面也开口，使相邻的压力框架114之间能够通过双极板11彼此连接，使通过放置在每个压力框架114内层叠的极板和隔膜112能够形成一个电池单元，使在一个外壳10内的各个电池单元能够彼此连接形成统一的电池模块。而在外壳10内至少有2个压力框架114，则至少能够形成2个电池单元，由这至少2个电池单元形成的电池模块，比单个电池单元形成的电池模块具有更大的充放电能力。

步骤二，将AGM隔膜切割为设定长度和设定宽度，使AGM隔膜从隔膜卷轴上被切割成符合要求尺寸的一片片隔膜112。因为隔膜112在出厂的时候，会有不同宽度规格的隔膜112，所以一般不用剪切隔膜112的宽度其本身的宽度尺寸就能够满足，而对于那些不满足设定宽度要求的隔膜112才需要进行宽度剪切。具体地，隔膜112的设定长度范围为22-26厘米，优选24.4厘米，隔膜112设定宽度为14-18厘米，优选16.7厘米，按照要求剪切出来的隔膜112才能够更好地放入到每个压力框架114中且与压力框架114的尺寸相匹配。

步骤三，将切割好的单片AGM隔膜依次平铺到每个压力框架114中；在移动单片AGM隔膜的时候，通过吸附的方式进行取放，避免弯折AGM隔膜，减少因为AGM隔膜弯折而影响到极板和隔膜112层叠的情况。

步骤四，自动将双极板11依次平铺到两个相邻的单片隔膜112上；因为压力框架114是偶数个，若压力框架114的个数为2N个，那么用N个双极板11刚好将所有的压力框架114都覆盖，使每个压力框架114中AGM隔膜上均层叠了极板；在取放双极板11的时候，同样采用吸盘吸附的方式进行取放，避免对双极板11造成损坏。

步骤五，重复步骤二和步骤三；即在已经层叠的双极板11上再依次层叠单片隔膜112，使每个压力框架114的极板和隔膜112交叉层叠，简言之，形成一层隔膜一层极板错位层叠。

步骤六，自动将双极板11通过板栅切割机构拆分成正极板111和负极板113，且分别将正极板111和负极板113平铺到设置在外壳10正极端和负极端的两个压力框架114上，使正极板111和负极板113平铺在外壳10两端压力框架114的单片隔膜112上；同时，将在正极板111和负极板113之间的压力框架114内依次平铺双极板11，即在外壳10正极端和负极端的两个压力框架之间的其他压力框架上平铺双极板11。这样，每个压力框架在同样的高度位置上都是同样的材质，要么是极板要么是单片隔膜。而在铺设极板的那一个高度位置上，正极端的压力框架铺设的是正极板，负极端的压力框架铺设的是负极板。有效避免了隔膜112和隔膜112或者极板和极板相邻层叠的情况；正极板111和负极板113的取放同样采用吸盘吸附的方式，避免损坏正极板111和负极板113。

步骤七，重复步骤四至步骤六直至每个压力框架114内均码放了设定层数的隔膜112以及设定层数的极板为止；多次重复层叠极板和隔膜112，使极板和隔膜112交叉层叠，使正极板111或者负极板113分别与双极板11交叉层叠，使双极板11的正极端和负极端也交叉层叠。

如图2所示，正是利用本方法生产出的电池模块，在本实施例中，隔膜112的设定层数为4层，极板的层数为4层，这里的极板既指双极板11，又指单极板，其中单极板包括正极板111和负极板113。对于与外壳10正极端连接的压力框架114，就是双极板11和正极板111以及隔膜112的交叉层叠，对于与外壳10负极端连接的压力框架114，就是双极板11和负极板113以及隔膜112的交叉层叠，对于这两个压力框架114之间的其他压力框架114就是双极板11中正极端和负极端以及隔膜112的交叉层叠。具体地，在铺设双极板11的时候，相邻双极板11的正极端与负极端相邻，即每个双极板11在被移动的时候，其正极端和负极端的摆放顺序都是一样的。

在以上步骤之后，需要通过挤压机构7对各个电池单元进行挤压，最后形成电池模块。具体地，挤压压力框架114中层叠的所有极板和隔膜112，所有压力框架114中的极板和隔膜112一起挤压形成电池模块。每个压力框架114中层叠的极板和隔膜112一起形成一个电池模块，而通过双极板11彼此连接的所有电池模块一起形成了电池模块。位于外壳10两端的两个压力框架114分别与外壳10的正极端和负极端连接，外壳10正极端的压力框架114中的所有正极板111一起形成电池模块的正极端，外壳10负极端的压力框架114中的所有负极板113一起形成电池模块的负极端。

如图3和图4所示，本实施例中的碳纤维电池极板的切割装配采用自动操作的电池生产设备进行电池模块生产。该电池生产设备的结构示意图中A方向表示前方，B方向表示后方。碳纤维电池生产设备，包括安装在同一工作台8上，具有相同方向操作空间的隔膜切割机构1、板栅切割机构2、机械手臂3、装配架5、导轨4和挤压机构7。其中，装配架5沿着滑轨从左往右进行滑动，在滑轨的左端安装有用来对装配架5进行定位的定位机构6。

隔膜切割机构1、板栅切割机构2和机械手臂3均安装于导轨4前方的工作台8上，并且隔膜切割机构1、板栅切割机构2以及导轨4和导轨4上的装配架5，其上方都具有供机械手臂3进行取放操作的空间，使机械手臂3能够将隔膜切割机构1切割得到的单片隔膜112以及板栅切割机构2切割得到的单极板移动到装配架5上；装配架5在沿着导轨4移动到挤压机构7下方的时候，挤压机构7可以从上到下对装配架5上层叠的极板和隔膜112进行挤压形成电池模块，这样的结构设置为碳纤维电池模块的一体化和智能化生产提供了前提条件。

本实施例中，机械手臂3位于隔膜切割机构1和板栅切割机构2之间。隔膜切割机构1、板栅切割机构2和机械手臂3进行合理的布局，优化了机械手臂3运行行程，减少机械手臂3的动作，缩短路径，从而提高了加工的效率。

装配架5滑动连接于导轨4上，装配架5为顶端开口的容纳结构，装配架5的底端与导轨4上的凹凸结构相匹配。装配架5的顶端开口卡接有托盘9。托盘9上布置有7个用来放置双极板11的第一安装位和1个用来放置电池外壳10的第二安装位，为了最大限度地利用空间，7个第一安装位呈“L”型结构布置，即从图4中可以直接看出，整个卡盘被分成了前端和后端两部分，在卡盘的后端有6个横向设置的第一安装孔，在卡盘的前端有1个第一安装孔，卡盘前端的第一安装框正好与另外6个安装框垂直，形成一个“L”的形状。第二安装位处于整个托盘9的前部位置，使第二安装位上放置的外壳10更加靠近隔膜切割机构1、机械手臂3和板栅切割机构2，方便机械手臂3将单片隔膜112以及切割后的正极板111或者负极板113放入到外壳10中。同时，第二安装位靠近挤压机构7，使整个装配架5在移动到挤压机构7下方的时候，能够尽快使外壳10置于挤压机构7的下方进行极板和隔膜112挤压。

外壳10内放置偶数个压力框架114，本实施例中放置的是4个压力框架114。4个压力框架114依次连接，压力框架114的左右两侧贯穿，使相邻的两个压力框架114形成的电池模块能够通过铺设的双极板11连通形成整体；压力框架114的前后两侧的平板紧靠外壳10的前侧面和后侧面，形成电池模块，外壳对其内的压力框架以及压力框架内的隔层材料起到纤维作用。

双极板11就采用现在通用的，具有正极端和负极端的板栅即可，当板栅的中部被切割后能够形成正极板111和负极板113。

在导轨4左端安装有用来定位、锁定装配架5的定位机构6，在切割和装配过程中，定位机构6保证了装配架5的位置固定不变，防止因装配架5的移动而出现机械手臂3无法准确抓取和安放的问题，提高了装配的准确性。定位机构6包括安装在导轨4上的安装架13和定位伸缩结构14以及安装在装配架5左端的行程凸起15。行程凸起15就是一个向左伸出来的凸起。安装架13安装于导轨4的两个轨道之间，安装架13上安装了用来检测装配架5是否靠近的距离传感器。距离传感器的感应端竖直朝上。本实施例中，装配架5的左端有两个行程凸起15，安装架13靠近装配架5的一侧，即安装架13的右侧上对应开有两个供行程凸起15插入的凹槽，其中一个凹槽中开有供定位伸缩结构14贯穿安装架13的通孔。

定位伸缩结构14固定在安装架13的下方，安装架13上开有供定位伸缩结构14从下往上贯穿安装架13的通孔，本实施例中的定位伸缩结构14可以选用气缸或者是液压缸，气缸或者液压缸的活塞杆能够从下往上伸出通孔。其中一个行程凸起15上开有与通孔匹配的定位孔16。当装配架5的行程凸起15插入到凹槽中时，距离传感器检测到装配架5靠近，按照现有技术与距离传感器连接同一控制电路的定位伸缩结构14被启动，使气缸或者液压缸的活塞杆从通孔和定位孔16伸出，锁定装配架5，对装配架5进行定位，避免装配架5移动。

机械手臂3，包括安装在工作台8上的底座，与底座连接的机械关节，以及设置在机械关节端部的抓盘17。机械手臂3中的底座和机械关节都采用现有结构，如，苏州雷恩斯自动化有限公司或者深圳旭丰智能装备有限公司生产的机械臂，如，慧灵科技(深圳)有限公司生产的直驱机械臂。

抓盘17为双爪抓盘17，包括中空的盘体、安装在盘体底端的两组吸盘以及用来分别与两组吸盘对应设置的两组电磁阀。其中，两组吸盘并列布置。每组吸盘的吸盘个数均匀分布。电磁阀安装在吸盘和盘体之间，用来阻挡盘体中的空腔和吸盘连通，使吸盘的吸附空间内能够产生负压进而能够吸附极板或隔膜112。双爪抓盘17的两组吸盘分别吸住一个双极板11上的正极端和负极端，或者吸住AGM隔膜，并且每组吸盘包括两个吸盘，吸取更加稳固，减小了意外掉落的情况。吸盘在吸取时利用机械手臂3下压的压力，挤压排出吸盘盘面与被吸物体接触面之间的空气，形成负压环境，使之与双极板11或者AGM隔膜吸紧，在放下时，通过吸盘上方的电磁阀使吸盘内部与盘体的空腔导通，从而使吸盘盘面的负压环境消失，失去吸附能力，从而放下双极板11或者AGM隔膜。

装配架5上的托盘9配合双爪抓盘17使用，该托盘9面积小，减小了机械手臂3运行行程，用于装配电池模块少的小容量碳纤维电池，有利于提高装配速度，从而提高装配效率。

如图5所示，板栅切割机构2包括固定架、板栅伸缩结构201、切割刀片202、刀座203和固定板204，固定架包括与工作台8台面即水平面倾斜设置的支撑柱200，支撑柱200与水平面之间的锐角夹角范围为30-90度，其中，以夹角为75度最优，当支撑柱200与水平面的夹角为75度的时候，抓盘17放置双极板11以及切割刀片202切割双极板11都能达到最优效果，使切割刀口的方向和大小最适合抓盘17取放双极板11以及被切割好的单极板，此时的吸盘需要向内倾斜后吸附住单极板，这个倾斜角度增大了吸盘对其盘面的挤压，增加吸盘盘面的负压，使吸盘产生更大吸附力；且此时支撑柱200的承受力较好，夹角对支撑柱200受力影响较小。

刀座203和固定板204均固定安装支撑柱200靠近机械手臂3的一侧，本实施例中刀座203和固定板204都与支撑柱200焊接，刀座203位于固定板204的上方。板栅伸缩结构201固定安装于固定板204的下面，板栅伸缩结构201具有能够进行伸长或者缩短的伸缩杆，固定板204上开有供伸缩杆穿过的通孔，该通孔位于固定板204的中心位置处。伸缩杆的顶端连接有安装条205，切割刀片202通过安装条205与板栅伸缩结构201的伸缩杆固定连接，切割刀片202通过弹簧螺栓固定在安装条205上。板栅伸缩结构201可以采用气缸或者液压缸，伸缩杆穿过固定板204在刀座203和固定板204之间上下伸缩，伸缩杆的伸缩方向与气缸或者液压缸的安装位置有关，伸缩方向可以是竖直方向，也可以是倾斜方向，只要伸缩杆沿着该方向伸缩，能够使切割刀片202和刀座203闭合切割即可。

通过板栅伸缩结构201推动安装条205，进而使切割刀片202切割刀座203的侧面形成切割结构，切割刀片202与刀座203形成闸刀，当机械手臂3吸取双极板11并将双极板11的中部由切割结构的切割开口206送入切割结构的切割口中后，板栅伸缩结构201推动切割刀片202切断双极板11的中部，从而将双极板11的正极板111和负极板113切断分开。固定架固定安装于工作台8上并且切割结构的切割开口206与导轨4相对。

本实施例中，切割刀片202的刀口是水平安装的，刀座203和固定板204都是倾斜设置的且彼此平行，伸缩结构沿着支撑柱200的倾斜方向伸缩，刀座203和切割刀片202形成的切割开口206朝向导轨4和机械手臂3，切割开口206为向上张开的，方便机械手臂3将吸取的双极板11放到切割刀口上切割。切割刀片202和刀座203都置于固定板204的中间位置，使被切割下来的正极板111和负极板113能够分列在切割刀片202两侧，固定板204起到承接作用，方便机械手臂3通过抓盘17从固定板204上吸取两个单极板。而因为固定板204相对水平面倾斜，使抓盘17在抓取单极板的时候，使吸盘比在平面上产生更大的压迫力，挤压排出吸盘吸附空间内的空气，产生更大的负压，能够更好地将挤压力转变为吸附力，从固定板204上吸取单极板。当支撑柱200与水平面夹角75度时，固定板204与水平面夹角15度，此时固定板204的受力作用和承接作用最佳。

如图4所示，隔膜切割机构1包括基座100、电机101、主动辊102、从动辊103、导向辊104、横向伸缩结构105、切割轮106和放置台107，导向辊104、从动辊103和主动辊102从前往后依次转动安装于基座100上，导向辊104、从动辊103和主动辊102的顶面处于同一水平面上，并且电机101与主动辊102传动连接用于驱动主动辊102转动，通过主动辊102进而使AGM隔膜从基座100的前部传送至位于基座100后部的放置台107上。切割轮106通过滑套109套设于位于主动辊102上方的滑杆108上，滑杆108与主动辊102之间的空间为供AGM膜通过的空间，滑杆108和主动辊102给AGM膜起到了导向作用，避免AGM膜在传送的过程中发生倾斜。

在导向辊104、从动辊103和主动辊102构建的传送通道的两侧，安装有用来对AGM膜进行限位的限位框。该限位框呈U型结构。限位框的两条侧边分别固定安装在基座100上，限位框中连接两条侧边的连接边位于放置台107和主动辊102之间，且连接边位于滑杆108的正下方。当滑套109在移动的时候，滑套109沿着滑杆108移动的时候正好同步沿着连接边移动。两条侧边的相对的一侧上均开有用来供AGM膜穿过的凹槽，凹槽呈水平设置，凹槽对AGM膜的侧边起到了限位和支撑的作用，当使用切割轮106对AGM膜进行切割的时候，因为两边有凹槽的限位和支撑，不会使AGM膜发生倾斜或者撕裂。连接边上开有与两侧边连通的矩形通孔，当AGM膜的两边沿着凹槽靠近连接边后，能够穿过矩形通孔继续移动。在矩形通孔的顶面，即连接边靠近滑杆108的一面上，沿着滑杆108的直线方向上开有供切割轮106伸入到矩形通孔中的切割槽110。通过切割槽110，能够使切割轮106伸入到矩形通孔中，对经过的AGM隔膜进行切割，切割槽110起到了限位和导向的作用，而切割槽110和两个凹槽一起起到了对整个AGM膜的支撑作用，避免切割轮106在切割时，AGM膜的侧边因为受力不均而出现撕裂的情况。

横向伸缩结构105固定于基座100上并且横向伸缩结构105的伸缩杆与滑套109固定连接，用于推动滑套109沿着滑杆108滑动并且使切割轮106沿着基座100上的切割槽110切割。横向伸缩结构105，可以采用气缸或者是液压缸。基座100固定安装于工作台8上并且放置台107与导轨4相对，放置台107靠近导轨4，方便机械手臂3将切割好的隔膜112单片移动到外壳10中。

AGM隔膜卷首先通过导向辊104，再经过从动辊103，最后通过主动辊102传送至放置台107上，整个传送过程的动力均由主动辊102提供。当AGM隔膜传送至放置台107的长度达到设定的长度后，横向伸缩结构105推动切割轮106，滑套109沿着滑杆108滑动并带动切割轮106沿着基座100上的切割槽110切割，进而切断AGM隔膜。

在本实施例中，在步骤一中，先将装配架5通过定位机构6固定在导轨4上，然后再将双极板11放置在托盘9的第一安装位上，将外壳10放置在托盘9的第二安装位上，将卷绕成卷轴的AGM隔膜的卷轴按照现有技术转动限位在一个地方，如工作台8上或者地面，使AGM隔膜卷轴上的AGM隔膜能够被转动着抽出。将抽出的AGM隔膜沿着导向辊104、从动辊103和主动辊102构建的传送通道穿过限位框，使AGM隔膜的两侧沿着限位框两侧边的凹槽移动，使AGM隔膜穿过限位框连接边上的矩形通孔进入到放置台107，使隔膜切割机构1中的切割轮106能够沿着切割槽110切割隔膜112。

在步骤二中，通过调节限位框连接边的长度，能够调整隔膜112的宽度，通过调节切割轮106运行的间隔时间，能够调节单片隔膜112的长度。切割轮106的运行由滑套109的运行决定，而滑套109的运行由推动滑套109运动的横向伸缩结构105决定，横向伸缩结构105采用气缸或者液压缸，只需控制其伸缩运动的间隔时间即可，而这种控制技术为现有技术，可以依赖于气缸或者液压缸本身的定时功能，也可以用外接微控制器控制的方式进行，在此不再赘述。

步骤三中，通过机械手臂3将切好的单片隔膜112依次从放置台107上取走并放入到每个压力框架114中，在取放单片隔膜112的时候，通过抓盘17上的吸盘吸附单片隔膜112，避免折叠弯曲隔膜112带来不利影响。机械手臂3本身的驱动及控制技术都为现有技术，能够做到自动智能化，具体的操作都可以从相关产品的产品手册中获得，在此不再赘述。

步骤四中，机械手臂3通过抓盘17将放置在托盘9上的双极板11吸附起来后运送到放置在托盘9中的外壳10内，并将每个双极板11依次放置到两个相邻的压力框架114中。

步骤六中，机械手臂3将托盘9上的双极板11运送到板栅切割机构2，使板栅切割机构2通过被板栅伸缩结构201推动的切割刀片202和刀座203形成的闸刀将双极板11切割成两个单极板，两个单极板中，其中一个为正极板111一个为负极板113。板栅伸缩结构201采用气缸或者液压缸，控制其自动运行的技术为现有技术，在此不再赘述。

步骤七中，码放层数的确定，可以是观察数数得到，也可以是通过机械手臂3的码放次数得到，还可以是通过其他现有技术得到，在此不再拓展描述。码放层数的确定采用现有技术，即使就只是通过人为观察得到也不影响本实施例中在具体生产电池模块过程中，各个环节中替换人工的操作，工人只需要对于一些现有的电器设备进行按动开关的操作，就又可以完成电池模块的生产，从而代替了人工操作或者半自动装置结合人工操作，降低了人工劳动力的输出，缩短了装配和切割时间，提高了整体生产制造效率；同时，本发明整个装配和切割过程自动完成，无需人工操作，从而避免了人工误差，减少了次品的数量，降低了生产制造成本。

本实施例中的隔膜112，除了采用AGM隔膜外，还可以采用聚乙烯隔热膜或者聚丙烯隔膜112。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，机械手臂3中的抓盘17为四爪抓盘17并且四爪抓盘17设有四组配有电磁阀的吸盘。四爪抓盘17可以同时吸取两个双极板11或者两个AGM隔膜，用于装配大容量的碳纤维电池，同时装配两个双极板11和隔膜112大大提高了装配速度，减少了装配大容量碳纤维电池的装配时间，提高了装配效率。相应的，托盘9设有两行多列用于放置双极板11的第一安装位和一个用于放置外壳10的第二安装位。该托盘9配合四爪抓盘17使用，该托盘9面积大，可以容纳更多的双极板11，提高了托盘9的容量。此外，该托盘9上摆放的两行双极板11便于机械手臂3一次性抓取两个双极板11，用于装配电池模块多的大容量碳纤维电池，有利于提高总的装配进度，从而提高装配效率。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，电池生产设备中设置有控制器件，该控制器件可以是微控制器或者中央处理器，隔膜切割机构1的放置台107上设置有用来检测放置台107上是否有单片隔膜112的第一检测器，在板栅切割机构2中刀座203与切割刀片202之间的支撑柱200上安装有用来检测双极板11是否被放入刀口的第二检测器，在机械手臂3的抓盘17上安装有用来检测是否移动到指定位置的第三检测器，第一检测器、第二检测器和第三检测器均与控制器件电连接，控制器件还分别与板栅伸缩结构201、电机101、横向伸缩结构105、挤压伸缩结构等执行机构电连接，分别控制这些执行机构工作。

控制器件控制电机101转动，使电机101带动主动辊102将隔膜112从前往后传送至放置台107，然后在预先设置的指定时间后启动横向伸缩结构105的气缸或者液压缸工作，使横向伸缩结构105的伸缩杆推动滑套109上的切割轮106工作，切割隔膜112产生单片隔膜112。因为电机101的转动速度是可以确定的，因此只需要确定电机101与横向伸缩结构105启动之间的时间差，则可以确定单片隔膜112的长度。第一检测器检测到放置台107上有单片隔膜112后，控制器件控制机械手臂3将单片隔膜112移动到外壳10中的压力框架114中平铺。

机械手臂3在移动过程中通过设置在抓盘17上的第三检测器来检测是否到达目标位置，是否吸附或者是否放下隔膜112。其中，第一检测器可以为安装在放置台107台面上的重量传感器也可以为安装在放置台107上的红外线传感器。第三检测器可以为红外线传感器也可以为摄像头以及与摄像头连接的图像处理模块，若第三检测器采用红外线传感器则通过与目标物体的距离和机械手臂3的移动位置来判断是否到达指定位置，若第三检测器采用摄像头，则通过摄像头拍摄目标位置对比图像处理模块中的多个原始图像进行对比，当拍摄图像和原始图像对比成功后则说明到达目标位置，这些都为现有技术，也可以用其他现有技术进行替换，在此不再赘述。

控制器件在机械手臂3完成所有单片隔膜112的平铺后，控制机械手臂3将双极板11移动到板栅切割机构2。当机械手臂3将双极板11放入刀口中时，第二检测器检测到双极板11，控制器件启动板栅伸缩结构201，板栅伸缩结构201的伸缩杆向上运动带动切割刀片202向着刀座203运动，使切割刀片202和刀座203形成闸刀将双极板11切割成单极板，然后第二检测器检测到刀口中没有双极板11后，控制器件控制机械手臂3将落到固定板204上的单极板移动到外壳10中的压力框架114中。第二检测器可以是红外线传感器，或者其他能够用来检测是否有物体放入刀口的感光器件。

本实施例通过按照设置控制器件以及在各个与控制器件信号连接的检测器，使整个电池生产设备中各个加工环节能够自动衔接，相比于实施例1，本实施例在加工过程中自动化和智能化程度更高。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.用于碳纤维电池极板的切割装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，将双极板、隔膜和外壳放置在同一台电池生产设备上；电池生产设备包括隔膜切割机构、板栅切割机构、传送机构和装配架；将外壳放置在装配架内；

步骤二，通过隔膜切割机构将隔膜切割为单片隔膜；

步骤三，通过传送机构将单片隔膜平铺到外壳内；

步骤四，通过传送机构将双极板平铺到外壳中的单片隔膜上；

步骤五，通过传送机构再次在外壳中平铺单片隔膜；

步骤六，通过板栅切割机构将双极板切割为正极板和负极板；

步骤七，通过传送机构将正极板或者负极板平铺到外壳中的单片隔膜；

步骤一中，在外壳内放置有偶数个依次连接的压力框架；

步骤三和步骤五中，单片隔膜依次平铺到每个压力框架中；步骤四中，双极板依次平铺到相邻的两个压力框架中；

压力框架作为用来构建电池内最小储能及充放电结构的载体，用来构建电池单元以及装载极板和隔膜；将单片隔膜放置到每个压力框架中，使每个压力框架能够相对独立地形成一个电池单元，通过双极板放置到相邻的压力框架中，将电池单元彼此连接起来；通过在外壳中放置偶数个压力框架，使双极板隔着隔膜交叉放置，使每个压力框架中交叉层叠的极板和隔膜构成的电池单元通过双极板与其他的电池单元连接，使偶数个电池单元通过彼此连接的双极板连接成一个电池模块；双极板的厚度范围选择在1-2毫米。

2.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配方法，其特征在于：步骤二中，隔膜切割机构通过切割轮横向切割隔膜形成单片隔膜。

3.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配方法，其特征在于：传送机构包括设置有吸盘的抓盘，传送机构通过吸盘吸附的方式取放单片隔膜、双极板、正极板或者负极板。

4.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配方法，其特征在于：板栅切割机构包括可相对运动的切割刀片和刀座，切割刀片和刀座形成的刀口靠近装配架；在步骤六中，传送机构将双极板放置到刀口中，切割刀片和刀座将双极板切割成正极板和负极板。

5.根据权利要求4所述的用于碳纤维电池极板的切割装配方法，其特征在于：所述双极板为板栅结构。

6.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配方法，其特征在于：位于外壳两端的压力框架分别与外壳的正极端和负极端连接。

7.根据权利要求6所述的用于碳纤维电池极板的切割装配方法，其特征在于：步骤七中，传送机构将正极板和负极板分别平铺到外壳两端的压力框架上，同时，传送机构在正极板和负极板之间的偶数个压力框架上平铺双极板；双极板平铺在相邻两个压力框架上。

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