一种锂离子电池加工用叠片设备
技术领域
本发明涉及电池加工技术领域,具体为一种锂离子电池加工用叠片设备。
背景技术
锂离子电池,是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。
锂离子电池的主要组成结构包括正极、隔膜、负极、有机电解液和电池外壳;其中,正极的活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔;隔膜,是一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过;负极的活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔;有机电解液为溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液;电池外壳分为钢壳(方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。
锂离子电池的工作原理为,锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。
目前,一些锂离子动力电池的叠片是依靠手工叠片、机械缠绕法等完成,其中,手工叠片方式是员工用手把正负极片按照既定的要求交替叠放到夹具中进行叠片,由于这种方法在生产过程中要多次用手接触极片,极片受损严重,且由于员工的劳动强度较大,极片叠多,叠少,叠重的现象时有发生;通过机械叠片时,常采用Z型叠片,叠片时,通过使卷绕机构往复运动释放隔膜,使隔膜呈Z形设置,同时,正、负极片的上料机构也随之往复移动,使正负极片分成两次进行上料,影响加工效率。且机构往复移动的距离取决于电池的尺寸,电池尺寸较大时,往复移动的距离也更大,移动时间在移动程度上也会降低叠片效率,且占用的水平空间也更大。
基于此,本发明设计了一种锂离子电池加工用叠片设备,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池加工用叠片设备,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种锂离子电池加工用叠片设备,包括底板,所述底板的底面四角处固定有下支撑杆,顶面四角处固定有上支撑杆,所述上支撑杆下部之间固定有第一支架,上部对称固定有第二支架,顶端共同固定有一个顶板,所述底板的上方设有工作台,工作台的底面通过连接杆与底板对应连接,所述工作台的两侧对称设有叠片组件,叠片组件的外侧对称设有驱动箱,驱动箱中设有驱动机构,所述第一支架的中间对称设有两个调整轮,第一支架的顶面对称设有两个储料机构,两个所述第二支架的内侧端分别设上料机构,所述顶板的底面转动连接有卷料轮。
优选的,所述驱动机构包括驱动箱,所述驱动箱的底面设有轴承座,轴承座上转动连接有转动轴,所述转动轴的左侧段固定有第四齿轮和正多边形的第二限位块,转动轴的右侧段套接有转动筒,转动筒上对应固定有第三齿轮和正多边形的第一限位块,所述转动轴和转动筒的右端均伸出驱动箱并与叠片组件对应连接,所述轴承座的两侧分别设置有移动齿条,所述驱动箱的底面上对应移动齿条的两端设有两个支撑架,所述支撑架的上部设有第一移动槽,移动齿条与第一移动槽滑动连接,所述移动齿条的中部均匀设置有多个齿牙,底部中间固定有移动块,所述移动块中套接有往复丝杆,所述往复丝杆与两端的支撑架转动轮连接,且一端还连接有丝杆电机,所述移动齿条的前侧面两侧对称固定有横板,横板的底面垂直固定有竖板,所述第一移动槽的侧壁对应横板设有第二移动槽,所述第三齿轮和第四齿轮分别与轴承座两侧的移动齿条对一个啮合。
优选的,所述叠片组件包括两个分别与转动轴和转动筒伸出端固定连接的固定杆,固定杆的顶端固定有固定筒,固定筒中设有移动板,所述移动板的中间垂直固定有压片,压片的一端伸出转动筒,且压片的一侧面上垂直固定有齿板,所述转动筒中设有微型电机,微型电机上连接有第二齿轮,所述第二齿轮与齿板啮合。
优选的,两个所述调整轮的一端均固定有连接齿轮,两个连接齿轮相互啮合,且其中一个连接齿轮还连接有调整电机。
优选的,所述储料机构包括储料盒,所述储料盒的底部均匀设置有多个第二弹簧,第二弹簧的顶端共同连接有放料板,所述储料盒的顶端两侧分别设有压料电机,每个压料电机的输出轴上固定有两个转动杆,两个所述转动杆之间转动连接有压轮。
优选的,所述上料机构包括上料箱,所述上料箱的两侧对称固定有短轴,其中一个短轴还连接有上料电机,所述上料箱的设有弹簧板,所述弹簧板的一侧设有真空发生器,另一侧固定有磁石,所述上料箱的侧壁上设置有与磁石相对应的电磁铁,且上料箱的侧壁与弹簧板之间设有第三弹簧,所述真空发生器上设有连接管,所述连接管的一端伸出上料箱并固定有真空吸盘。
优选的,所述卷料轮的一端连接有槽轮,槽轮上对应连接有拨盘,所述拨盘连接有卷料电机。
优选的,所转动筒的外侧端上还固定有弧形板,所述弧形板对应的圆心角为30°,内侧面和外侧面均与转动筒的内外侧面重合,且外侧端与转动轴的外侧端重合,两个所述叠片组件的固定杆分别固定于弧形板的外侧面和转动轴上,且两个固定杆与转动轴的外侧端之间的距离相等。
优选的,所述连接杆的底端穿过底板并伸出,伸出端固定有限位板,所述连接杆上还套设有第一弹簧,且工作台的底面通过第一弹簧与底板的顶面对应连接。
优选的,所述移动齿条的两侧段分别设有导向槽,导向槽中沿长度方向固定有导向杆,所述导向杆上套接有齿块,所述齿块的两侧面与导向槽滑动连接,且顶面设置有两个与移动齿条相同的齿牙。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明通过将隔膜卷绕在卷料轮上,放料方便,且放料时,通过调整轮使卷料轮和调整轮之间的隔膜保持竖直,以便通过上料机构在隔膜的两侧贴上正极片和负极片;卷料轮间歇放料,当卷料轮停止时,上料机构进行上料贴片,卷料轮运动时,调整轮同步运动,同时,上料机构转动吸取极片,驱动机构带动叠片组件进行Z型叠片,各机构配合运动,提供工作效率;两个储料盒中分别放置有正极片和负极片,真空吸盘吸取极片时,压料电机转动,带动压轮与极片脱离,以便对真空吸盘的运动造成阻碍,真空吸盘离开后,压轮回到原位压住极片,避免由于第二弹簧的作用,极片突出储料盒容易掉落等情况;通过移动齿条使对应的转动轴和转动筒实现静止、正向转动,静止、反向转动的过程,且转动轴和转动筒的运动时间错开。从而通过叠片组件实现Z形叠片,替代现有的Z形叠需要大幅移动的情况,叠片效果好,效率更高;正负极片同时贴到隔膜上,无需将正、负极片分两次贴到隔膜上,使加工效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明驱动箱的内部结构示意图;
图3为本发明支撑架的结构示意图;
图4为本发明移动齿条的第一种结构示意图;
图5为本发明移动齿条的第二种结构示意图;
图6为本发明固定杆与转动筒、转动轴的连接示意图;
图7为本发明叠片组件的结构示意图;
图8为本发明压片的结构示意图;
图9为本发明储料机构的结构示意图;
图10为本发明上料机构的结构示意图;
图11为本发明工作台的第二种结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1-底板,101-下支撑杆,102-上支撑杆,103-第一支架,104-第二支架,105-顶板,2-工作台,201-连接杆,202-限位板,203-第一弹簧,3-叠片组件,301-固定杆,302-固定筒,303-压片,304-齿板,305-移动板,306-第二齿轮,307-微型电机,4-驱动箱,401-轴承座,5-调整轮,6-储料机构,601-储料盒,602-放料板,603-第二弹簧,604-转动杆,605-压轮,606-压料电机,7-上料机构,701-短轴,702-上料箱,703-真空吸盘,704-连接管,705-真空发生器,706-弹簧板,707-磁石,708-电磁铁,709-第三弹簧,710-胶垫,8-卷料轮,9-转动筒,901-第三齿轮,902-第一限位块,903-弧形板,10-转动轴,1001-第四齿轮,1002-第二限位块,11-支撑架,1101-第一移动槽,1102-第二移动槽,12-移动齿条,1201-齿牙,1202-往复丝杆,1203-移动块,1204-横板,1205-竖板,1206-丝杆电机,1207-齿块,1208-导向槽,1209-导向杆。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅附图,本发明提供一种技术方案:一种锂离子电池加工用叠片设备,包括底板1,所述底板1的底面四角处固定有下支撑杆101,顶面四角处固定有上支撑杆102,所述上支撑杆102下部之间固定有第一支架103,上部对称固定有第二支架104,顶端共同固定有一个顶板105,所述底板1的上方设有工作台2,工作台2的底面通过连接杆201与底板1对应连接,所述工作台2的两侧对称设有叠片组件3,叠片组件3的外侧对称设有驱动箱4,驱动箱4中设有驱动机构,所述第一支架103的中间对称设有两个调整轮5,第一支架103的顶面对称设有两个储料机构6,两个所述第二支架104的内侧端分别设上料机构7,所述顶板105的底面转动连接有卷料轮8。
所述驱动机构包括驱动箱4,所述驱动箱4的底面设有轴承座401,轴承座401上转动连接有转动轴10,所述转动轴10的左侧段固定有第四齿轮1001和正多边形的第二限位块1002,转动轴10的右侧段套接有转动筒9,转动筒9上对应固定有第三齿轮901和正多边形的第一限位块902,所述转动轴10和转动筒9的右端均伸出驱动箱4并与叠片组件3对应连接,所述轴承座401的两侧分别设置有移动齿条12,所述驱动箱4的底面上对应移动齿条12的两端设有两个支撑架11,所述支撑架11的上部设有第一移动槽1101,移动齿条12与第一移动槽1101滑动连接,所述移动齿条12的中部均匀设置有多个齿牙1201,底部中间固定有移动块1203,所述移动块1203中套接有往复丝杆1202,所述往复丝杆1202与两端的支撑架11转动轮连接,且一端还连接有丝杆电机1206,所述移动齿条12的前侧面两侧对称固定有横板1204,横板1204的底面垂直固定有竖板1205,所述第一移动槽1101的侧壁对应横板1204设有第二移动槽1102,所述第三齿轮901和第四齿轮1001分别与轴承座401两侧的移动齿条12对一个啮合。
所述叠片组件3包括两个分别与转动轴10和转动筒9伸出端固定连接的固定杆301,固定杆301的顶端固定有固定筒302,固定筒302中设有移动板305,所述移动板305的中间垂直固定有压片303,压片303的一端伸出转动筒9,且压片303的一侧面上垂直固定有齿板304,所述转动筒9中设有微型电机307,微型电机307上连接有第二齿轮306,所述第二齿轮306与齿板304啮合。
两个所述调整轮5的一端均固定有连接齿轮,两个连接齿轮相互啮合,且其中一个连接齿轮还连接有调整电机。
所述储料机构6包括储料盒601,所述储料盒601的底部均匀设置有多个第二弹簧603,第二弹簧603的顶端共同连接有放料板602,所述储料盒601的顶端两侧分别设有压料电机606,每个压料电机606的输出轴上固定有两个转动杆604,两个所述转动杆604之间转动连接有压轮605。
所述上料机构7包括上料箱702,所述上料箱702的两侧对称固定有短轴701,其中一个短轴701还连接有上料电机,所述上料箱702的设有弹簧板706,所述弹簧板706的一侧设有真空发生器705,另一侧固定有磁石707,所述上料箱702的侧壁上设置有与磁石707相对应的电磁铁708,且上料箱702的侧壁与弹簧板706之间设有第三弹簧709,所述真空发生器705上设有连接管704,所述连接管704的一端伸出上料箱702并固定有真空吸盘703。
所述卷料轮8的一端连接有槽轮,槽轮上对应连接有拨盘,所述拨盘连接有卷料电机。
本实施例的工作原理为:进行叠片时,隔膜卷绕在卷料轮8上,另一端依次经过上料机构7、调整轮5,固定在工作台2上,且通过调整轮5的作用,使卷料轮8和调整轮5之间的隔膜保持竖直,以便通过上料机构7在隔膜的两侧贴上正极片和负极片,卷料轮8通过槽轮和拨盘连接有电机,实现间歇放料,当卷料轮8停止转动时,上料机构7进行上料贴片,卷料轮8运动时,调整轮5同步运动,同时,上料机构7转动吸取极片,驱动机构带动叠片组件3进行Z型叠片;两个储料机构6中分别放置有正极片和负极片,当上料机构7需要吸取正极片和负极片时,首先,通过上料电机使上料箱702转动90°,电磁铁708的电流方向改变,使得电磁铁708与磁石707之间相互排斥,从而使弹簧板706带动真空发生器705、连接管704和真空吸盘703箱外侧移动,其中,连接管704为金属硬质管,真空吸盘703分别与对应的储料箱中的极片接触,然后,压料电机606带动压轮605转动,使压轮605与极片脱离,然后通过真空发生器705和连接管704使真空吸盘703将极片吸起固定,电磁铁708的电流方向再次改变,电磁铁708与磁石707相互吸引,真空吸盘703带动极片上移,与储料箱脱离,然后,上料电机带动上料箱702反向转动90°,电磁铁708电流方向改变,电磁铁708与磁石707相互排斥,两侧的真空吸盘703分别带动正极片和负极片同时向隔膜移动,并将正极片和负极片贴在隔膜上,重复上述过程,实现间歇的向隔膜上正负极片贴片的过程;进行叠片时,与转动轴10相连的叠片组件3中的压片303处于水平位置,将叠片后的极片和隔压住,另一叠片组件3对应的丝杆电机1206使往复丝杆1202带动移动齿条12运动,从而通过齿牙1201使第三齿轮901带动转动筒9和叠片组件3从隔膜的一侧转动至隔膜另一侧,固定筒302中微型电机307开始工作,通过第二齿轮306和齿板304带动压片303向外动,伸出固定筒302,然后往复丝杆1202带动移动齿条12反向移动,从而使转动筒9反向转动,压片303与隔膜接触并带动隔膜向另一移动,直至压片303带动隔膜运动至水平位置,完成一次叠片,当与转动筒9相连的叠片组件3中的压片303处于水平位置时,与转动轴10相连的叠片组件3通过使微型电机307反转将压片303收回固定筒302中,然后通过上述的转动筒9相连的叠片组件3工作过程,完成一次叠片,通过两个叠片组件3的配合,完成一次完整的Z型叠片,上述过程反复进行,实现锂离子电池的快速叠片,且正负极片是同时贴到隔膜上的,无需将正、负极片分两次贴到隔膜上,使加工效率更高,且正负极片在隔膜上间隔设置,进行叠片时,贴有正负极片的隔膜上一层覆盖有空的隔膜,使正负极片隔开。
实施例二
在实施例一的基础上,所转动筒9的外侧端上还固定有弧形板903,所述弧形板903对应的圆心角为30°,内侧面和外侧面均与转动筒9的内外侧面重合,且外侧端与转动轴10的外侧端重合,两个所述叠片组件3的固定杆301分别固定于弧形板903的外侧面和转动轴10上,且两个固定杆301与转动轴10的外侧端之间的距离相等。
通过将固定杆301设置在转动筒9的圆弧板上,在不影响转动轴10转动的同时,使两侧的叠片组件3处于同一平面内,从而使连个叠片组件3的结构、大小等相同,无需为了弥补位置差而改变其中一个叠片组件3的尺寸,使零部件的通用性提高。
实施例三
在实施例一的基础上,所述连接杆201的底端穿过底板1并伸出,伸出端固定有限位板202,所述连接杆201上还套设有第一弹簧203,且工作台2的底面通过第一弹簧203与底板1的顶面对应连接。
当电池叠片积累到一定厚度时,顶面高度与原始位置产生差距,因此,电池厚度会影响叠片组件3的工作,通过第一弹簧203使叠片组件3在转动压片303时,通过压片303的压力作用和第一弹簧203使将工作台2能够向下移动,消除电池厚度的影响。
实施例四
在实施例一的基础上,所述移动齿条12的两侧端分别设有导向槽1208,导向槽1208中沿长度方向固定有导向杆1209,所述导向杆1209上套接有齿块1207,所述齿块1207的两侧面与导向槽1208滑动连接,且顶面设置有两个与移动齿条12相同的齿牙1201。
当第三齿轮901或第四齿轮1001相对移动至移动齿条12的无齿牙1201段,恰好与齿块1207上的两个齿牙1201啮合,此时,第一限位块902或第二限位块1002的其中一个面通过转动,恰好与竖板1205的顶面位于同一水平面上,当移动齿条12继续移时,竖板1205的顶面与第一限位块902或第二限位块1002的底面重合,使转动轴10或转动筒9停止转动,移动齿条12移动时,齿块1207通过导向杆1209和导向槽1208相对移动齿条12移动,并与第三齿轮901或第四齿轮1001保持相对静止,当移动齿条12中部的齿牙1201再次与第三齿轮901和第四齿轮1001啮合时,齿块1207提供引导作用,使啮合更顺利。
实施例五
在实施例二的基础上,所述连接杆201的底端穿过底板1并伸出,伸出端固定有限位板202,所述连接杆201上还套设有第一弹簧203,且工作台2的底面通过第一弹簧203与底板1的顶面对应连接。
所述移动齿条12的两侧分别设导向槽1208,导向槽1208中沿长度方向固定有导向杆1209,所述导向杆1209上套接有齿块1207,所述齿块1207的两侧面与导向槽1208滑动连接,且顶面设置有两个与移动齿条12相同的齿牙1201。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。