CN109768335B - 一种复合式叠片系统及其复合式叠片方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合式叠片系统，包括：复合片输送装置、若干电极片输送装置、热复合装置和后处理装置；复合片输送装置设有输送带，输送带传输方向为叠片系统工作方向，输送带传输过程中，电极片和隔膜进行复合式叠片；电极片输送装置用于传输和转运正电极片和负电极片，依据传输的电极片正极和负极分设于所述复合片输送装置左右两侧；所述热复合装置和所述后处理装置依次设于所述复合片输送装置末端后方。基于多装置轮候和或同步进行电极片输送叠片的复合加工操作，具有叠片效率高，设备应用性佳的优点；基于预设底层保护膜和顶层保护膜的技术特征，利用上下保护膜作为叠片保护膜，降低热复合过程中对电极片可能存在的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池自动化加工设备，具体地，涉及一种复合式叠片系统及其复合式叠片方法。
背景技术
目前，现有的锂电池叠片技术，主要分为Z字叠片和制袋叠片。
Z字叠片是利用隔膜组件将成卷的隔膜拉出，通过叠片台或者隔膜组件自身的往复运动，将隔膜折叠成为Z字形，与此同时，利用机械手或者其他转运装置将正、负电极片交替放置于折叠的隔膜之间，由隔膜将正、负电极片分开。循环重复上述过程，直至形成具有一定厚度的锂电池电芯。
制袋叠片是将负电极片上下表面与隔膜对其，四周热压后制成负电极片袋，然后再与正电极片重复交替叠片。
以上两种锂电池电芯叠片技术均存在的缺点是：每次叠片时(即向叠片台输送电极片时)，一次仅能输送一片电极片，输送效率低，导致叠片机整体工作效率不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高效率的复合式叠片系统及其复合式叠片方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合式叠片系统，包括：一复合片输送装置、若干电极片输送装置、热复合装置和后处理装置；
所述复合片输送装置设有输送带，所述输送带传输方向为叠片系统工作方向，所述输送带传输过程中，电极片和隔膜进行复合式叠片；
所述电极片输送装置用于传输和转运正电极片和负电极片，依据传输的电极片正极和负极分设于所述复合片输送装置左右两侧；所述热复合装置和所述后处理装置依次设于所述复合片输送装置末端后方。
其进一步技术方案为：
所述后处理装置用于对所述热复合装置处理后得到的复合叠片进行后处理加工，所述后处理装置包括依次排列设置的裁断装置、复合片转运装置、叠片台装置和下料装置。
其进一步技术方案为：所述电极片输送装置包括：
设于所述复合片输送装置一侧的正极片输送装置和设于所述复合片输送装置另一侧的负极片输送装置；
设于所述正极片输送装置和所述复合片输送装置之间的正极片放卷装置，设于所述负极片输送装置和所述复合片输送装置之间的负极片放卷装置；
若干对电极片转运装置，所述电极片转运装置包括不少于一个正极片转运装置和不少于一个负极片转运装置；所述正极片转运装置设于所述正极片输送装置和所述复合片输送装置之间，所述负极片转运装置设于所述负极片输送装置和所述复合片输送装置之间。
其进一步技术方案为：
所述复合式叠片系统还包括表层保护膜装置，所述表层保护膜装置包括底层保护膜放卷装置、顶层保护膜放卷装置和保护膜收卷装置；
所述底层保护膜放卷装置设于所述复合片输送装置输送带最前端，所述顶层保护膜放卷装置设于所述复合片输送装置末端，紧邻所述后处理装置；所述保护膜收卷装置设于所述后处理装置前端。
其进一步技术方案为：
所述复合式叠片系统还包括辅助装置，所述辅助装置为一CCD装置，所述CCD装置设于所述正极片放卷装置前端，紧邻所述正极片放卷装置，用于检测电极片位置和姿态。
一种复合式叠片方法，适用于前述复合式叠片系统，该复合式叠片方法包括以下步骤：
S100：所述负极片放卷装置向所述复合片输送装置输送第一层隔膜，所述第一层隔膜随所述输送带向后端运动；
S200：所述负极片转运装置将负电极片从所述负极片输送装置输送至所述第一层隔膜上方，所述第一层隔膜和负电极片随所述输送带向后端运动；
S300：所述正极片放卷装置将第二层隔膜放置于所述负电极片上方，所述第一层隔膜、负电极片和第二层隔膜随所述输送带向后端运动；
S400：所述正极片转运装置将正电极片从所述正极片输送装置输送至所述第二层隔膜上预设位置，所述第一层隔膜、负电极片、第二层隔膜和正电极片随所述输送带向后端运动；
S500：所述热复合装置将所述第一层隔膜、负电极片、第二层隔膜和正电极片热复合为一个叠片单元的块状整体；
S600：所述后处理装置对所述叠片单元进行后处理。
其进一步技术方案为：
步骤S100之前还包括步骤S101：所述底层保护膜放卷装置向所述复合片输送装置输送一层底层保护膜，所述底层保护膜随所述输送带向后端运动；
步骤S400之后还包括步骤S410：所述顶层保护膜放卷装置向所述复合片输送装置输送一层顶层保护膜，放置于所述正电极片上方；
步骤S500之后还包括步骤S510：所述保护膜收卷装置将所述底层膜和所述顶层膜回收。
其进一步技术方案为：步骤S600包括：
S610：所述裁断装置将所述第一层隔膜和所述第二层隔膜裁断，裁得电极片叠片单元；
S620：所述复合片转运装置将所述叠片单元输送至叠片台装置进行多层叠片单元的堆叠；
S630：当所述叠片台装置上叠片数量达到预设值时，得到复合叠片块，所述下料装置将所述复合叠片块输送至后续工位。
其进一步技术方案为：步骤S200之后包括步骤S210：所述CCD装置对所述负电极片在所述第一层隔膜上的位置和姿态进行扫描，获取得到的位置和姿态信息作为所述正电极片预设位置。
与现有技术相比的有益效果：
本发明提供的一种复合式叠片系统，将隔膜、负电极片、隔膜和正电极片依次堆叠，热复合加工后上述四层复合为一个复合叠片体，通过输送复合叠片体每次可以向叠片台输送不少于两片电极片，多倍提高了现有叠片效率，进而提高了叠片机整体加工效率。
基于多装置轮候和或同步进行电极片输送叠片的复合加工操作，具有叠片效率高，设备应用性佳的优点；基于预设底层保护膜和顶层保护膜的技术特征，利用上下保护膜作为叠片保护膜，降低热复合过程中对电极片可能存在的损坏；基于CCD装置实时检测电极片位置和姿态信息的技术特征，正、负电极片位置一致性佳，增加电极片的叠片品质。本发明所提供的装置排放顺序及叠片步骤先后顺序可依照使用者实际使用需求进行排布，叠片装置及叠片方法灵活、实用性强，具有广阔的应用前景。
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特性和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明提供的复合式叠片系统整体装置结构图；
图2为图1中热复合装置前端各装置的结构放大图；
图3为本发明提供的复合式叠片方法主体步骤流程图。
附图标记：
101 正极片放卷装置 102 负极片放卷装置
20 正极片输送装置 30 负极片输送装置
401 正极片转运装置 402 负极片转运装置
50 复合片输送装置 60 热复合装置
70 复合片转运装置 80 叠片台装置
90 下料装置 120 CCD装置
130 裁断装置
1401 底层保护膜放卷装置 1402 顶层保护膜放卷装置
150 保护膜收卷装置
具体实施方式
在下面的具体描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实现，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-2所示，具体实施例1中，本发明提供的一种复合式叠片系统，包括：一复合片输送装置50、若干电极片输送装置、热复合装置60和后处理装置；
复合片输送装置50设有输送带，输送带传输方向为叠片系统工作方向，输送带传输过程中，电极片和隔膜进行复合式叠片；
电极片输送装置用于传输和转运正电极片和负电极片，依据传输的电极片正极和负极分设于复合片输送装置50左右两侧；热复合装置60和后处理装置依次设于复合片输送装置50末端后方。
后处理装置用于对热复合装置60处理后得到的复合叠片进行后处理加工，后处理装置包括依次排列设置的裁断装置130、复合片转运装置70、叠片台装置80和下料装置90。
热复合装置60可以使用其他复合装置替代；抑或使用特殊的隔膜、电极片，使得叠层的时候隔膜和电极片可以自发地复合为一体。保护膜可以选用麦拉膜、PC膜、PT膜或其他膜式结构的一种或几种的复合。
电极片输送装置包括：
设于复合片输送装置50一侧的正极片输送装置20和设于复合片输送装置50另一侧的负极片输送装置30；
设于正极片输送装置20和复合片输送装置50之间的正极片放卷装置101，设于负极片输送装置30和复合片输送装置50之间的负极片放卷装置102；
若干对电极片转运装置，电极片转运装置包括不少于一个正极片转运装置401和不少于一个负极片转运装置402；正极片转运装置401设于正极片输送装置20和复合片输送装置50之间，负极片转运装置402设于负极片输送装置30和复合片输送装置50之间。
复合式叠片系统还包括表层保护膜装置，表层保护膜装置包括底层保护膜放卷装置1401、顶层保护膜放卷装置1402和保护膜收卷装置150；
底层保护膜放卷装置1401设于复合片输送装置50输送带最前端，顶层保护膜放卷装置1402设于复合片输送装置50末端，紧邻后处理装置；保护膜收卷装置150设于后处理装置前端。
复合式叠片系统还包括辅助装置，辅助装置为一CCD装置120，CCD装置120设于正极片放卷装置101前端，紧邻正极片放卷装置101，用于检测电极片位置和姿态。
如图3所示，一种复合式叠片方法，适用于前述复合式叠片系统，包括以下步骤：
S100：负极片放卷装置102向复合片输送装置50输送第一层隔膜，第一层隔膜随输送带向后端运动；
S200：负极片转运装置402将负电极片从负极片输送装置30输送至第一层隔膜上方，第一层隔膜和负电极片随输送带向后端运动；
S300：正极片放卷装置101将第二层隔膜放置于负电极片上方，第一层隔膜、负电极片和第二层隔膜随输送带向后端运动；
S400：正极片转运装置401将正电极片从正极片输送装置20输送至第二层隔膜上预设位置，第一层隔膜、负电极片、第二层隔膜和正电极片随输送带向后端运动；
S500：热复合装置60将第一层隔膜、负电极片、第二层隔膜和正电极片热复合为一个复合叠片的块状整体；
S600：后处理装置对复合叠片进行后处理。
步骤S100之前还包括步骤S101：底层保护膜放卷装置1401向复合片输送装置50输送一层底层保护膜，底层保护膜随输送带向后端运动；
步骤S400之后还包括步骤S410：顶层保护膜放卷装置1402向复合片输送装置50输送一层顶层保护膜，放置于正电极片上方；
步骤S500之后还包括步骤S510：保护膜收卷装置150将底层膜和顶层膜回收。
步骤S600包括：
S610：裁断装置130将第一层隔膜和第二层隔膜裁断，裁得电极片的叠片单元；
S620：所述复合片转运装置70将所述叠片单元输送至叠片台装置80进行多层叠片单元的堆叠；
S630：当叠片台装置80上叠片数量达到预设值时，得到复合叠片块，下料装置90将复合叠片块输送至后续工位。
步骤S200之后包括步骤S210：CCD装置120对负电极片在第一层隔膜上的位置和姿态进行扫描，获取得到的位置和姿态信息作为正电极片预设位置。
底层保护膜放卷装置1401向复合片输送装置50输送一层底层保护膜，底层保护膜随复合片输送装置50中的输送带向右运动，负极片放卷装置102向复合片输送装置50输送第一层隔膜，第一层隔膜位于底层保护膜的上方，第一层隔膜和底层保护膜随复合片输送装置50中的输送带一起向右运动，负极片转运装置402将负电极片从负极片输送装置30上输送至复合片输送装置50上的第一层膜上，底层保护膜、第一层隔膜、负电极片、第二层隔膜一起随复合片输送装置50中的输送带向右运动。
正极片转运装置401从正极片输送装置20中取出一个正电极片，依据CCD装置120扫描出的负电极片在第一层隔膜上的位置和姿态，将正电极片放置于第二层隔膜上预先设定的位置(即负电极片的正上方)。底层保护膜、第一层隔膜、负电极片、第二层隔膜、正电极片一起随复合片输送装置50中的输送带向右运动，顶层保护膜放卷装置1402将顶层保护膜放置于正电极片上，复合片输送装置50上共计有六层结构，从下往上依次为底层保护膜、隔膜、负电极片、隔膜、正电极片、顶层保护膜。
复合片输送装置50将此6层结构运输至热复合装置60，热复合装置60将中间4层结构(即隔膜、负电极片、隔膜、正电极片)热复合为一个整体，并将6层结构一起运输至保护膜收卷装置150，保护膜收卷装置150将底层保护膜和顶层保护膜回收，并将其余4层结构一起运输至裁断装置130，裁断装置130将隔膜裁断，制成一个叠片单元(4层架构，从下往上依次为隔膜、负电极片、隔膜、正电极片)，复合片转运装置70将叠片单元从裁断装置130运输至叠片台装置80进行叠片。
上述为一个叠片单元的制造及进入叠片台装置80的一个循环。重复此循环，待叠片台装置80上的叠片数量达到用户预设需求时，停止复合式叠膜操作，进入下一工位。叠片单元中的隔膜、电极片的数量及排列方式可以按照具体要求来设置，只需要调整放卷装置、电极片输送装置、CCD装置的数量和顺序即可达到目的。
综上所述，发明提供的一种复合式叠片系统，将隔膜、负电极片、隔膜和正电极片依次堆叠，热复合加工后上述四层复合为一个复合叠片体，通过输送复合叠片体每次可以向叠片台输送不少于两片电极片，多倍提高了现有叠片效率，进而提高了叠片机整体加工效率。
基于多装置轮候和或同步进行电极片输送叠片的复合加工操作，具有叠片效率高，设备应用性佳的优点；基于预设底层保护膜和顶层保护膜的技术特征，利用上下保护膜作为叠片保护膜，降低热复合过程中对电极片可能存在的损坏；基于CCD装置实时检测电极片位置和姿态信息的技术特征，正、负电极片位置一致性佳，增加电极片的叠片品质。本发明所提供的装置排放顺序及叠片步骤先后顺序可依照使用者实际使用需求进行排布，叠片装置及叠片方法灵活、实用性强，具有广阔的应用前景。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依照本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种复合式叠片系统，其特征在于，包括：一复合片输送装置、若干电极片输送装置、热复合装置和后处理装置；
所述复合片输送装置设有输送带，所述输送带传输方向为叠片系统工作方向，所述输送带传输过程中，电极片和隔膜进行复合式叠片；
所述电极片输送装置用于传输和转运正电极片和负电极片，依据传输的电极片正极和负极分设于所述复合片输送装置左右两侧；所述热复合装置和所述后处理装置依次设于所述复合片输送装置末端后方；
所述后处理装置用于对所述热复合装置处理后得到的复合叠片进行后处理加工，所述后处理装置包括依次排列设置的裁断装置、复合片转运装置、叠片台装置和下料装置；
所述电极片输送装置包括：
设于所述复合片输送装置一侧的正极片输送装置和设于所述复合片输送装置另一侧的负极片输送装置；
设于所述正极片输送装置和所述复合片输送装置之间的正极片放卷装置，设于所述负极片输送装置和所述复合片输送装置之间的负极片放卷装置；
若干对电极片转运装置，所述电极片转运装置包括不少于一个正极片转运装置和不少于一个负极片转运装置；所述正极片转运装置设于所述正极片输送装置和所述复合片输送装置之间，所述负极片转运装置设于所述负极片输送装置和所述复合片输送装置之间；
所述复合式叠片系统还包括表层保护膜装置，所述表层保护膜装置包括底层保护膜放卷装置、顶层保护膜放卷装置和保护膜收卷装置；
所述底层保护膜放卷装置设于所述复合片输送装置输送带最前端，所述顶层保护膜放卷装置设于所述复合片输送装置末端，紧邻所述后处理装置；所述保护膜收卷装置设于所述后处理装置前端；
所述复合式叠片系统还包括辅助装置，所述辅助装置为一CCD装置，所述CCD装置设于所述正极片放卷装置前端，紧邻所述正极片放卷装置，用于检测电极片位置和姿态。
2.一种复合式叠片方法，适用于权利要求1所述的复合式叠片系统，其特征在于，包括以下步骤：
S100：所述负极片放卷装置向所述复合片输送装置输送第一层隔膜，所述第一层隔膜随所述输送带向后端运动；
S200：所述负极片转运装置将负电极片从所述负极片输送装置输送至所述第一层隔膜上方，所述第一层隔膜和负电极片随所述输送带向后端运动；
S300：所述正极片放卷装置将第二层隔膜放置于所述负电极片上方，所述第一层隔膜、负电极片和第二层隔膜随所述输送带向后端运动；
S400：所述正极片转运装置将正电极片从所述正极片输送装置输送至所述第二层隔膜上预设位置，所述第一层隔膜、负电极片、第二层隔膜和正电极片随所述输送带向后端运动；
S500：所述热复合装置将所述第一层隔膜、负电极片、第二层隔膜和正电极片热复合为一个叠片单元的块状整体；
S600：所述后处理装置对所述叠片单元进行后处理。
3.根据权利要求2所述的复合式叠片方法，其特征在于，步骤S100之前还包括步骤S101：所述底层保护膜放卷装置向所述复合片输送装置输送一层底层保护膜，所述底层保护膜随所述输送带向后端运动；
步骤S400之后还包括步骤S410：所述顶层保护膜放卷装置向所述复合片输送装置输送一层顶层保护膜，放置于所述正电极片上方；
步骤S500之后还包括步骤S510：所述保护膜收卷装置将所述底层保护膜和所述顶层保护膜回收。
4.根据权利要求2所述的复合式叠片方法，其特征在于，步骤S600包括：
S610：所述裁断装置将所述第一层隔膜和所述第二层隔膜裁断，裁得叠片单元；
S620：所述复合片转运装置将所述叠片单元输送至叠片台装置进行多层叠片单元的堆叠；
S630：当所述叠片台装置上叠片数量达到预设值时，得到复合叠片块，所述下料装置将所述复合叠片块输送至后续工位。
5.根据权利要求2所述的复合式叠片方法，其特征在于，步骤S200之后包括步骤S210：所述CCD装置对所述负电极片在所述第一层隔膜上的位置和姿态进行扫描，获取得到的位置和姿态信息作为所述正电极片预设位置。
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