CN110649327A - 一种锂电池电芯的叠片装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池电芯的叠片装置，包括有两套叠片机构，每套叠片机构均包括有驱动电机、两组平行设置且与驱动电机连接的链条链轮传动副、设置于两组链条链轮传动副之间的固定导向板和连接于两组链条链轮传动副之间的多个折叠组件，两套叠片机构设置于同一水平高度，且每套叠片机构两组链条链轮传动副的主动链轮和被动链轮均水平设置，两套叠片机构的首端均朝向进料辊，且两套叠片机构的首端之间形成定值锐角，两套叠片机构的首端之间留有折叠组件通过的折叠上料区域，且两套叠片机构的折叠组件交叉通过折叠上料区域。本发明两套叠片机构的折叠组件交叉通过折叠上料区域，从而带动极片带进行快速多道折叠，大大提高了锂电池电芯的叠片效率。

Description

一种锂电池电芯的叠片装置
技术领域
本发明涉及锂电池制造领域，具体是一种锂电池电芯的叠片装置。
背景技术
锂离子电池的电芯极片是由正极极片、隔膜、负极极片构成，目前锂电池多采用叠片式电芯：将隔膜进行“Z形”折叠，然后分别插入正、负极极片。
但是该种电芯的制备过程复杂，需要大量时间和精力来执行顺序堆叠过程，不易实现机械化操作，生产效率低下。实际生产过程中，执行叠片的效率大多在1秒/片左右，而电芯极片是由若干个正、负极片堆叠而成，因此目前的“Z形”叠片方法已经处于瓶颈阶段，无法有效提升单个极片的叠片效率。
为提高叠片速度，很多设备增加了叠片工位，但使得设备体积庞大，每个叠片工位每次仍然只能堆叠一片极片，还是存在叠片效率低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锂电池电芯的叠片装置，在两套叠片机构的首端和末端之间实现极片带的快速多道折叠，大大提高了锂电池电芯的叠片效率。
本发明的技术方案为：
一种锂电池电芯的叠片装置，包括有两套叠片机构，每套叠片机构均包括有驱动电机、两组平行设置且与驱动电机连接的链条链轮传动副、设置于两组链条链轮传动副之间的固定导向板和连接于两组链条链轮传动副之间的多个折叠组件；
所述的固定导向板的两端部为圆形板，固定导向板的中部为矩形板，矩形板的两端分别与对应的圆形板一体化连接，矩形板的高度小于圆形板的直径，所述的固定导向板的环形外壁上设置有一圈导向槽，且圆形板上导向槽槽底之间的径向距离与矩形板上下平行的导向槽槽底之间的竖直距离之间的差值为C；
所述的两组链条链轮传动副均包括有主动链轮、被动链轮和缠绕于主动链轮和被动链轮上的传动链条，两组链条链轮传动副的主动链轮之间、被动链轮之间均连接有传动轴，其中一组链条链轮传动副的主动链轮与驱动电机的输出轴固定连接，传动轴穿过两组链条链轮传动副之间的固定导向板且传动轴与固定导向板之间通过轴承连接；
所述的多个折叠组件均包括有两个分别固定连接于两组链条链轮传动副链条上的安装块、两端分别连接于两个安装块上的滑杆、以及两个滑块、两个外侧弹簧、一个内侧弹簧、两个抚平辊支架、固定于每个抚平辊支架上的辊轴、连接于每个辊轴上的抚平辊、两个连杆、导向块和连接于导向块底端的导向轮，所述的两个滑块、两个外侧弹簧和一个内侧弹簧均套装于滑杆上，且内侧弹簧位于两个滑块之间且两端分别与两个滑块固定连接，每个外侧弹簧连接于其中一个滑块和该滑块外侧的安装块之间，所述的两个抚平辊支架的底端分别连接于两个滑块上，每个辊轴的外端均与对应抚平辊支架的顶端固定连接，两个辊轴的内端相对，每个辊轴的轴线均平行于链条链轮传动副的主动链轮和被动链轮的轴线，所述的两个连杆的外端分别与两个滑块对应铰接，两个连杆的内端均与导向块铰接，导向块上的导向轮嵌入到固定导向板的导向槽内；
所述的两个连杆的长度均为A，抚平辊的长度为Y,电芯极片的宽度为B，设定折叠组件的导向轮运行至固定导向板圆形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离和折叠组件的导向轮运行至固定导向板矩形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离2α之间的差值为2X，2X+2α大于B即折叠组件的导向轮运行至固定导向板圆形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离满足电芯极片穿过两个抚平辊后置于两个抚平辊和滑杆之间，其中，X满足下述公式：
Figure BDA0002213293390000021
所述的两套叠片机构设置于同一水平高度，且每套叠片机构两组链条链轮传动副的主动链轮和被动链轮均水平设置，所述的两套叠片机构的首端均朝向进料辊，且两套叠片机构的首端之间形成定值锐角，两套叠片机构的首端之间留有折叠组件通过的折叠上料区域，且两套叠片机构的折叠组件交叉通过折叠上料区域。
所述的每套叠片机构的多个折叠组件均匀分布于两组链条链轮传动副的链条之间。
所述的电芯极片包括有隔膜、固定于隔膜上端面上的多个正极片和固定于隔膜上端面上的多个负极片组成，所述的正极片和负极片上下一一对应重叠，所述的负极片的宽度大于正极片的宽度，相邻负极片之间的距离等于负极片的宽度加上正、负极片的厚度和。
所述的正极片和负极片均以热熔或者粘结的方式固定于隔膜的上端面和下端面上。
所述的两套叠片机构的末端设置有用于固定折叠后电芯极片的叠片压头。
所述的两组链条链轮传动副主动链轮之间的传动轴、被动链轮之间的传动轴分别穿过对应圆形板的圆心。
所述的折叠组件的导向轮运行至固定导向板矩形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离为零，即2α为零，X满足下述公式：
Figure BDA0002213293390000031
所述的抚平辊的外壁上固定有螺纹凸起。
本发明的优点：
本发明两套叠片机构的折叠组件交叉通过折叠上料区域，从而带动极片带进行快速多道折叠，大大提高了锂电池电芯的叠片效率；本发明每套叠片机构上折叠组件的两个抚平辊在导向板上移动时，实现两个抚平辊之间的距离调节，便于极片带穿过两个抚平辊后置于两个抚平辊和滑杆之间，并在后续传送过程中极片带与抚平辊接触并在两套叠片机构的折叠组件之间拉伸折叠，从而实现快速叠片的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明叠片机构的立体图。
图3是本发明叠片机构的主视图。
图4是本发明叠片机构的侧视图。
图5是本发明叠片机构的俯视图。
图6是本发明折叠组件的结构示意图。
图7是极片带的结构示意图。
图8是折叠后电芯极片的结构示意图。
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-图6，一种锂电池电芯的叠片装置，包括有两套叠片机构1，每套叠片机构1均包括有驱动电机11、两组平行设置且与驱动电机连接的链条链轮传动副、设置于两组链条链轮传动副之间的固定导向板12和连接于两组链条链轮传动副之间的多个折叠组件13，每套叠片机构1的多个折叠组件13均匀分布于两组链条链轮传动副的链条之间；
固定导向板12的两端部为圆形板，固定导向板12的中部为矩形板，矩形板12的两端分别与对应的圆形板一体化连接，矩形板的高度小于圆形板的直径，固定导向板12的环形外壁上设置有一圈导向槽18，且圆形板上导向槽18槽底之间的径向距离与矩形板上下平行的导向槽18槽底之间的竖直距离之间的差值为C；
两组链条链轮传动副均包括有主动链轮14、被动链轮15和缠绕于主动链轮14和被动链轮15上的传动链条16，两组链条链轮传动副的主动链轮14之间、被动链轮15之间均连接有传动轴17，其中一组链条链轮传动副的主动链轮14与驱动电机11的输出轴固定连接，传动轴17穿过两组链条链轮传动副之间的固定导向板12且传动轴17与固定导向板12之间通过轴承连接，两组链条链轮传动副主动链轮14之间的传动轴17、被动链轮15之间的传动轴15分别穿过固定导向板12对应圆形板的圆心；
多个折叠组件13均包括有两个分别固定连接于两组链条链轮传动副链条上的安装块131、两端分别连接于两个安装块131上的滑杆132、以及两个滑块133、两个外侧弹簧134、一个内侧弹簧135、两个抚平辊支架136、固定于每个抚平辊支架136顶端上的辊轴137、连接于每个辊轴上的抚平辊138、两个连杆139、导向块1310和连接于导向块1310底端的导向轮1311，两个滑块133、两个外侧弹簧134和一个内侧弹簧135均套装于滑杆132上，且内侧弹簧135位于两个滑块133之间且两端分别与两个滑块133固定连接，每个外侧弹簧134连接于其中一个滑块133和该滑块133外侧的安装块131之间，两个抚平辊支架136的底端分别连接于两个滑块133上，每个辊轴137的外端均与对应抚平辊支架136的顶端固定连接，两个辊轴137的内端相对，每个辊轴137的轴线均平行于链条链轮传动副的主动链轮14和被动链轮15的轴线，每个抚平辊138的外壁上均固定有螺纹凸起1312，螺纹凸起1312的作用是防止极片带褶皱，抚平辊138带动螺纹凸起1312转动可以促使极片带逐渐展平，两个连杆139的外端分别与两个滑块133对应铰接，两个连杆139的内端均与导向块1310铰接，导向块1310上的导向轮1311嵌入到固定导向板12的导向槽18内；
两个连杆的长度均为A，抚平辊的长度为Y,电芯极片的宽度为B，折叠组件的导向轮运行至固定导向板矩形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离2α为零，折叠组件的导向轮运行至固定导向板圆形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离为2X，2X大于B即折叠组件的导向轮运行至固定导向板圆形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离满足电芯极片穿过两个抚平辊后置于两个抚平辊和滑杆之间，其中，X满足下述公式：
Figure BDA0002213293390000061
两套叠片机构设置于同一水平高度，且每套叠片机构两组链条链轮传动副的主动链轮和被动链轮均水平设置，两套叠片机构的首端均朝向进料辊2，且两套叠片机构1的首端之间形成定值锐角，两套叠片机构1的首端之间留有折叠组件通过的折叠上料区域，且两套叠片机构1的折叠组件14交叉通过折叠上料区域，两套叠片机构1的末端设置有用于固定折叠后电芯极片3的叠片压头。
其中，见图7和图8，电芯极片3包括有隔膜31、以热熔或者粘结的方式固定于隔膜31上端面上的多个正极片32和以热熔或者粘结的方式固定于隔膜31上端面上的多个负极片33组成，正极片32和负极片33上下一一对应重叠，负极片33的宽度大于正极片32的宽度，相邻负极片33之间的距离等于负极片33的宽度加上正、负极片32和33的厚度和。
本发明的工作原理：
初始状态下，折叠组件13的导向轮1311位于固定导向板12矩形板部分的导向槽18内，此时两个外侧弹簧134和一个内侧弹簧135均处于未受力状态，两个抚平辊138的内端之间的距离为零；
驱动电机11带动每套叠片机构1的两组链条链轮传动副按照图1的方向转动，链条16带动折叠组件13向折叠上料区域运动，此时折叠组件13的导向轮1311向固定导向板12的最高点运动，同时两个连杆139的底端将逐渐上升，两个连杆139将驱动两个滑块133相互远离，从而使两个抚平辊138逐渐远离，此时的一个内侧弹簧135处于拉伸状态，两个外侧弹簧134处于压缩状态；
当折叠组件13运动至折叠上料区域运动时，即折叠组件13的导向轮1311运动至固定导向板12的最高点，两个抚平辊138内端之间的距离大于电芯极片3的宽度，因此电芯极片3能穿过两个抚平辊138后置于两个抚平辊138和滑杆132之间；
套入电芯极片3后，折叠组件13逐渐从固定导向板12的端部向中部运动，一个内侧弹簧135和两个外侧弹簧134逐渐恢复到初始未受力状态，两个抚平辊138逐渐靠拢，此时的电芯极片3则逐渐与抚平辊138接触形成相切状态，在传动过程被拉伸折叠；
由于两套叠片机构1的折叠组件14交叉通过折叠上料区域，且两套叠片机构1的运动速度均相同，因此在抚平辊138的作用下，电芯极片33被逐渐带至两套叠片机构1的末端，当两个抚平辊138之间的间隙大于电芯极片3的宽度后，电芯极片3从两个抚平辊138之间穿出，两个抚平辊138将与电芯极片3脱离，经过多个折叠组件13的运动，直至完成相应的折叠层数后，配合两套叠片机构1末端的叠片压头压住已折叠的电芯极片3，即形成了电芯。
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 (8)

1.一种锂电池电芯的叠片装置，其特征在于：包括有两套叠片机构，每套叠片机构均包括有驱动电机、两组平行设置且与驱动电机连接的链条链轮传动副、设置于两组链条链轮传动副之间的固定导向板和连接于两组链条链轮传动副之间的多个折叠组件；
所述的固定导向板的两端部为圆形板，固定导向板的中部为矩形板，矩形板的两端分别与对应的圆形板一体化连接，矩形板的高度小于圆形板的直径，所述的固定导向板的环形外壁上设置有一圈导向槽，且圆形板上导向槽槽底之间的径向距离与矩形板上下平行的导向槽槽底之间的竖直距离之间的差值为C；
所述的两组链条链轮传动副均包括有主动链轮、被动链轮和缠绕于主动链轮和被动链轮上的传动链条，两组链条链轮传动副的主动链轮之间、被动链轮之间均连接有传动轴，其中一组链条链轮传动副的主动链轮与驱动电机的输出轴固定连接，传动轴穿过两组链条链轮传动副之间的固定导向板且传动轴与固定导向板之间通过轴承连接；
所述的多个折叠组件均包括有两个分别固定连接于两组链条链轮传动副链条上的安装块、两端分别连接于两个安装块上的滑杆、以及两个滑块、两个外侧弹簧、一个内侧弹簧、两个抚平辊支架、固定于每个抚平辊支架上的辊轴、连接于每个辊轴上的抚平辊、两个连杆、导向块和连接于导向块底端的导向轮，所述的两个滑块、两个外侧弹簧和一个内侧弹簧均套装于滑杆上，且内侧弹簧位于两个滑块之间且两端分别与两个滑块固定连接，每个外侧弹簧连接于其中一个滑块和该滑块外侧的安装块之间，所述的两个抚平辊支架的底端分别连接于两个滑块上，每个辊轴的外端均与对应抚平辊支架的顶端固定连接，两个辊轴的内端相对，每个辊轴的轴线均平行于链条链轮传动副的主动链轮和被动链轮的轴线，所述的两个连杆的外端分别与两个滑块对应铰接，两个连杆的内端均与导向块铰接，导向块上的导向轮嵌入到固定导向板的导向槽内；
所述的两个连杆的长度均为A，抚平辊的长度为Y,电芯极片的宽度为B，设定折叠组件的导向轮运行至固定导向板圆形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离和折叠组件的导向轮运行至固定导向板矩形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离2α之间的差值为2X，2X+2α大于B即折叠组件的导向轮运行至固定导向板圆形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离满足电芯极片穿过两个抚平辊后置于两个抚平辊和滑杆之间，其中，X满足下述公式：
Figure FDA0002213293380000021
所述的两套叠片机构设置于同一水平高度，且每套叠片机构两组链条链轮传动副的主动链轮和被动链轮均水平设置，所述的两套叠片机构的首端均朝向进料辊，且两套叠片机构的首端之间形成定值锐角，两套叠片机构的首端之间留有折叠组件通过的折叠上料区域，且两套叠片机构的折叠组件交叉通过折叠上料区域。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯的叠片装置，其特征在于：所述的每套叠片机构的多个折叠组件均匀分布于两组链条链轮传动副的链条之间。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯的叠片装置，其特征在于：所述的电芯极片包括有隔膜、固定于隔膜上端面上的多个正极片和固定于隔膜上端面上的多个负极片组成，所述的正极片和负极片上下一一对应重叠，所述的负极片的宽度大于正极片的宽度，相邻负极片之间的距离等于负极片的宽度加上正、负极片的厚度和。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池电芯的叠片装置，其特征在于：所述的正极片和负极片均以热熔或者粘结的方式固定于隔膜的上端面和下端面上。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯的叠片装置，其特征在于：所述的两套叠片机构的末端设置有用于固定折叠后电芯极片的叠片压头。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯的叠片装置，其特征在于：所述的两组链条链轮传动副主动链轮之间的传动轴、被动链轮之间的传动轴分别穿过对应圆形板的圆心。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯的叠片装置，其特征在于：所述的折叠组件的导向轮运行至固定导向板矩形板的最高点时两个抚平辊内端之间的距离为零，即2α为零，X满足下述公式：
Figure FDA0002213293380000031
8.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯的叠片装置，其特征在于：所述的抚平辊的外壁上固定有螺纹凸起。
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