CN111082154A - 一种锂电池生产工艺及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池生产工艺，其通过依次实施的预复合、层叠卷绕、裁切、取料、连续加工以及成品组装工序，将各极片与隔膜层叠后加工成型，并最终组装为电池预制品，该锂电池生产工艺的流程实施简便高效，能够实现锂电池产品的连续生产制造，大大提高了电池生产效率，并能够使得整个工艺流程相应简化，工作人员劳动强度相应降低。本发明还公开了一种用于上述锂电池生产工艺的锂电池生产设备。

Description

一种锂电池生产工艺及设备
技术领域
本发明涉及锂电池生产加工技术领域，特别涉及一种锂电池生产工艺。本发明还涉及一种用于上述锂电池生产工艺的锂电池生产设备。
背景技术
目前现有的锂电池生产加工过程中，锂电池的电芯需要把正极极片、隔膜、负极极片按序布置，其制作方式通常分为卷绕式和叠片式两种。其中，卷绕式电池生产工艺是将中央电芯固定后再将极片和隔膜一起卷绕成电池组件，该方法多用于圆柱形电池的生产加工过程中，但是这种生产工艺会导致电芯内阻较高，且仅适合尺寸较小的电池型号生产；叠片式电池生产工艺是将极片和隔膜预先裁切成同一规格，再由下而上依次叠放，并将极耳焊接，最后包装形成电池组件，该工艺方法常见于方形电池的生产加工过程中，但这种方式因为叠放机构运行过程中的周期性停顿，导致其整体工艺生产效率低下。
因此，如何简便高效地实现锂电池的连续生产加工是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池生产工艺，该生产工艺能够简便高效地实现锂电池的连续生产加工。本发明的另一目的是提供一种用于上述锂电池生产工艺的锂电池生产设备。
为解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池生产工艺，包括步骤：
预复合，将正极片、隔膜、负极片、隔膜按任意顺序叠放整齐后由导入辊适度辊压复合为电池带，并通过导入辊的定轴转动将电池带持续送入下游棱柱处；
层叠卷绕，通过棱柱的持续定轴转动，使电池带在棱柱的外周面上不断卷绕层叠，同时利用压紧组件对已卷绕于棱柱的外周面上的电池带实施压紧；
裁切，当棱柱的任一承托面上的电池带的卷绕层数满足设定的产品卷绕层数后，通过裁切组件将满足产品卷绕层数的相应承托面上的电池带精准裁切为单块电池组件预制品；
取料，使单块电池组件预制品继续随棱柱同步转动至下游取料工位处，然后利用取料装置将单块电池组件预制品由棱柱上取下并放入下游储件工位处或下游工序设备处；
连续加工，顺序循环重复上述裁切工序和取料工序，并将完成上述工序后的各单块电池组件预制品逐个取下；
成品组装，当连续加工生成的单块电池组件预制品数量满足产品需要时，将各单块电池组件预制品叠放整齐后统一组装为电池预制品。
优选地，所述预复合工艺中，所述隔膜为连续的长带料，所述正极片和所述负极片可以是连续的长带料，也可以是已裁切的不连续的片料。
优选地，所述预复合工艺中，若所述正极片和所述负极片为不连续的片料，则在隔膜上完成预复合工艺的相邻的两极片的间距与棱柱上已卷绕的电池带层数呈正相关。
优选地，所述层叠卷绕工艺中，所述导入辊和所述棱柱之间的电池带的张力保持恒定，且该电池带的张力变化范围不大于50N
本发明还提供一种锂电池生产设备，用于如上述各项所述的锂电池生产工艺，包括机架，所述机架内设置有与电池带配合的导入辊，所述机架内设置有转轴以及可驱动所述转轴定轴转动的主电机，所述转轴的外部相联动地同轴套设有棱柱，所述棱柱的外壁上具有若干沿其周向排布并与电池带配合的承托面，所述承托面上设置有与电池带可接触配合的压紧组件；
所述承托面的底部与所述转轴之间可伸缩地连接有承托架，所述承托面上具有与所述承托架的伸出端对位适配的过孔，所述承托面的外部设置有与所述过孔对位配合的压板，所述压板的后部连接有伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸出端与所述压板之间连接有第一弹簧；
所述棱柱的一侧设置有取料组件，所述棱柱的其他侧设置有裁切组件，所述导入辊、所述裁切组件、所述压板、所述取料组件沿电池带的输送方向自上游至下游顺次排布。
优选地，所述棱柱为正多棱柱。
优选地，所述转轴为正多棱柱，所述转轴的各侧面与各所述承托面一一对应并平行适配，所述承托架位于所述转轴的每一侧面及与该侧面对位适配的所述承托面之间。
优选地，所述压紧组件包括固定于所述承托面上的基座，所述基座的上方沿平行于所述棱柱轴线的方向设置有连杆，所述连杆靠近所述棱柱中部的一端设置有与电池带可接触配合的压柄，所述连杆与所述基座之间分别设置有沿所述棱柱的轴向依次排布的第一摆杆和第二摆杆，所述基座、所述第一摆杆、所述连杆以及所述第二摆杆间邻端顺次铰接形成四连杆机构，且各铰轴的延伸方向均平行于所述基座所在的承托面并与所述棱柱的轴线相垂直，所述基座上还设置有可驱动上述四连杆机构联动的压紧电机。
优选地，所述连杆的端部沿垂直于所述基座所在的承托面的方向贯穿有导柱，所述压柄连接于所述导柱的底部，且所述导柱上套装有嵌装于所述连杆的端部底面与所述压柄的顶面间的第二弹簧，所述压柄的底部设置有与电池带接触配合的柔性垫片。
优选地，所述裁切组件包括裁切刀头和第一位置控制系统，所述裁切刀头可以是激光裁切刀头、具有刃边的刀具或具备加热功能的高温刀中的任一种，所述第一位置控制系统可以是由滑块在导轨上可控移动构成的滑块移动机构，也可以是多轴机械臂。
优选地，所述取料组件包括夹取头和第二位置控制系统，所述夹取头为由手指驱动件带动的夹板，所述第二位置控制系统可以是由滑块在导轨上可控移动构成的滑块移动机构，也可以是多轴机械臂。
优选地，所述手指驱动件为手指气缸或手指电机。
相对上述背景技术，本发明所提供的锂电池生产工艺，通过依次实施的预复合、层叠卷绕、裁切、取料、连续加工以及成品组装工序，将各极片与隔膜层叠后加工成型，并最终组装为电池预制品，该锂电池生产工艺的流程实施简便高效，能够实现锂电池产品的连续生产制造，大大提高了电池生产效率，并能够使得整个工艺流程相应简化，工作人员劳动强度相应降低。
此外，本发明所提供的锂电池生产设备，其工作运行过程中，将正极片、隔膜、负极片、隔膜按顺序依次对位层叠好后置于导入辊处，在导入辊的定轴转动导引下各极片和隔膜层叠形成电池带组件而继续输送至棱柱处，并在棱柱的定轴转动作用下连续卷绕并顺次层叠于棱柱的外周面上，在该卷绕和层叠过程中，当棱柱的任一承托面即将运行至电池带输入工位处时，该承托面上相应的压紧组件松开并抬起，以便运行至电池带输入工位处时，电池带能够顺畅准确地对位卷绕于该承托面上，当该承托面经过电池带输入工位且该承托面上的电池带对位卷绕到位后，其对应的压紧组件再次落下并将电池带适度压紧，以保证电池带组件内各部件的层叠压紧结构强度，之后该承托面继续运动，且位于该承托面下游的邻位承托面顺次移动至电池带输入工位处并使电池带对位卷绕于其上，整个棱柱循环定轴转动并使电池带持续卷绕层叠于其外周面上，直至棱柱上任一承托面上层叠的电池带组件数量和结构满足设定卷绕层数，之后该承托面随棱柱继续转动至与裁切组件对应的工位处，并由裁切组件对该承托面上的电池带组件实施裁切以形成单块电池组件预制品，之后棱柱继续转动适当角度后停止转动，此时伸缩气缸伸出并带动压板运动，直至压板前端面与上述已裁切成型的单块电池组件预制品充分接触，此时压紧组件松开并抬起，以与单块电池组件预制品间脱离接触，同时承托架由过孔内伸出，以将已裁切成型的单块电池组件预制品由承托面上顶起并相分离，之后承托架持续伸出并带动单块电池组件预制品逐渐远离棱柱的外周面，在此过程中第一弹簧不断被压缩，之后，由取料组件将夹紧于压板与承托架之间的电池组件预制品可靠夹持，之后承托架和伸缩气缸逐步回缩且第一弹簧逐步伸展复位，直至压板和承托架与带块电池组件预制品间脱离接触，之后即可由取料组件将单块电池组件预制品顺利取下并放入下游储件工位，从而完成单块电池组件预制品的生产加工；上述单块电池组件预制品的裁切工序完成后，位于邻位的承托面上对应的电池带继续随棱柱联动转动一定角度至裁切组件工位处后停止转动并实施裁切，之后仅需顺次重复上一单块电池组件预制品的成形和取料流程即可，取料完成后，将各单块电池组件预制品顺次叠放至储件工位处直至数量满足装配需要，即可对多个单块电池组件预制品实施统一组装形成完整的电池预制品。上述锂电池生产设备的运行过程稳定高效，且能够通过各部件协同配合，实现设备连续运转和电池组件的连续生产，显著提高了锂电池的生产加工效率，使得锂电池生产工艺流程中所需的人工操作环节大幅减少，降低了工人劳动强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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为本发明一种具体实施方式所提供的锂电池生产工艺的流程图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的锂电池生产设备的外部结构示意图；
图3为图2中壳体内部各组件的配合结构示意图；
图4为图2的中部结构剖视图。
其中，10-机架、101-导入辊、102-第一导辊、103-第二导辊、104-转轴、105-主电机、11-棱柱、111-承托面、112-承托架、113-过孔、114-压板、115-伸缩气缸、116-第一弹簧、121-基座、122-连杆、123-压柄、124-第一摆杆、125-第二摆杆、126-压紧电机、127-导柱、128-第二弹簧、129-柔性垫片、131-第一主导轨、132-第一滑块、133-裁切刀头、134-第一副导轨、141-第二主导轨、142-第二滑块、143-夹板、144-手指驱动件、145-第二副导轨、20-电池带、21-正极片、22-负极片、23-隔膜。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种锂电池生产工艺，该生产工艺能够简便高效地实现锂电池的连续生产加工；此外，还提供一种用于上述锂电池生产工艺的锂电池生产设备。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的锂电池生产工艺的流程图。
在具体实施方式中，本发明所提供的锂电池生产工艺，其包括：
步骤S1：预复合；
将正极片21、隔膜23、负极片22、隔膜23按顺序自上而下叠放整齐后由导入辊101适度辊压复合为电池带20，并通过导入辊101的定轴转动将电池带20持续送入下游棱柱11处。
步骤S2：层叠卷绕；
通过棱柱11的持续定轴转动，使电池带20在棱柱11的外周面上不断卷绕层叠，同时利用压紧组件对已卷绕于棱柱11的外周面上的电池带20实施压紧。
步骤S3：裁切；
当棱柱11的任一承托面111上的电池带20的卷绕层数满足设定的产品卷绕层数后，通过裁切组件将满足产品卷绕层数的相应承托面111上的电池带20精准裁切为单块电池组件预制品。
步骤S4：取料；
使单块电池组件预制品继续随棱柱11同步转动至下游取料工位处，然后利用取料装置将单块电池组件预制品由棱柱11上取下并放入下游储件工位处。
步骤S5：连续加工；
顺序循环重复上述裁切工序和取料工序，并将取下的单块电池组件预制品逐个叠放至储件工位处。
步骤S6：成品组装；
当储件工位处叠放的单块电池组件预制品数量满足产品需要时，将各单块电池组件预制品叠放整齐后统一组装为电池预制品。
请参考图2至图4，图2为本发明一种具体实施方式所提供的锂电池生产设备的外部结构示意图；图3为图2中壳体内部各组件的配合结构示意图；图4为图2的中部结构剖视图。
在具体实施方式中，本发明所提供的锂电池生产设备，用于上文所述的锂电池生产工艺，包括机架10，机架10内设置有与电池带20配合的导入辊101，机架10内设置有转轴104以及可驱动转轴104定轴转动的主电机105，转轴104的外部相联动地同轴套设有棱柱11，棱柱11的外壁上具有若干沿其周向排布并与电池带20配合的承托面111，承托面111上设置有与电池带20可接触配合的压紧组件；承托面111的底部与转轴104之间可伸缩地连接有承托架112，承托面111上具有与承托架112的伸出端对位适配的过孔113，承托面111的外部设置有与过孔113对位配合的压板114，压板114的后部连接有伸缩气缸115，伸缩气缸115的伸出端与压板114之间连接有第一弹簧116；棱柱11的一侧设置有取料组件，棱柱11的其他侧设置有裁切组件，裁切组件。压板114、取料组件沿棱柱11的物料输送方向自上游至下游顺次排布。
设备工作运行过程中，将正极片21、隔膜23、负极片22、隔膜23按顺序依次对位层叠好后置于导入辊101处，在导入辊101的定轴转动导引下各极片和隔膜23层叠形成电池带20组件而继续输送至棱柱11处，并在棱柱11的定轴转动作用下连续卷绕并顺次层叠于棱柱11的外周面上，在该卷绕和层叠过程中，当棱柱11的任一承托面111即将运行至电池带20输入工位处时，该承托面111上相应的压紧组件松开并抬起，以便运行至电池带20输入工位处时，电池带20能够顺畅准确地对位卷绕于该承托面111上，当该承托面111经过电池带20输入工位且该承托面111上的电池带20对位卷绕到位后，其对应的压紧组件再次落下并将电池带20适度压紧，以保证电池带20组件内各部件的层叠压紧结构强度，之后该承托面111继续运动，且棱柱11位于该承托面111下游的邻位承托面111顺次移动至电池带20输入工位处并使电池带20对位卷绕于其上，整个棱柱11循环定轴转动并使电池带20持续卷绕层叠于其外周面上，直至棱柱11上任一承托面111上层叠的电池带20组件数量和结构满足设定卷绕层数，之后该承托面111随棱柱11继续转动至与裁切组件对应的工位处，并由裁切组件对该承托面111上的电池带20组件实施裁切以形成单块电池组件预制品，之后棱柱11继续转动适当角度后停止转动，此时伸缩气缸115伸出并带动压板114运动，直至压板114前端面与上述已裁切成型的单块电池组件预制品充分接触，此时压紧组件松开并抬起，以与单块电池组件预制品间脱离接触，同时承托架112由过孔113内伸出，以将已裁切成型的单块电池组件预制品由承托面111上顶起并相分离，之后承托架112持续伸出并带动单块电池组件预制品逐渐远离棱柱11的外周面，在此过程中第一弹簧116不断被压缩，之后，由取料组件将夹紧于压板114与承托架112之间的电池组件预制品可靠夹持，之后承托架112和伸缩气缸115逐步回缩且第一弹簧116逐步伸展复位，直至压板114和承托架112与带块电池组件预制品间脱离接触，之后即可由取料组件将单块电池组件预制品顺利取下并放入下游储件工位，从而完成单块电池组件预制品的生产加工；上述单块电池组件预制品的裁切工序完成后，位于邻位的承托面111上对应的电池带20继续随棱柱11联动转动至裁切组件工位处并实施裁切，之后仅需顺次重复上一单块电池组件预制品的成形和取料流程即可，取料完成后，将各单块电池组件预制品顺次叠放至储件工位处直至数量满足装配需要，即可对多个单块电池组件预制品实施统一组装形成完整的电池预制品。上述锂电池生产设备的运行过程稳定高效，且能够通过各部件协同配合，实现设备连续运转和电池组件的连续生产，显著提高了锂电池的生产加工效率，使得锂电池生产工艺流程中所需的人工操作环节大幅减少，降低了工人劳动强度。
进一步地，棱柱11为正多棱柱11。实际应用中，该棱柱11的侧面(即文中所述的承托面111)的数量至少为3个，考虑到实际设备运行稳定性、单循环运转加工效率以及设备制造使用成本，棱柱11的侧面的数量优选为8个；此外，在设备运行过程中，处于同一轮卷绕状态下的各承托面111上的电池带20依工序位置顺序逐一递进至下一工位处，当前卷绕层叠数相同的电池带20中处于最末端的一块完成最后一层卷绕的最初工序后，下一轮卷绕电池带20中位于最初端的一块紧随其后递进至最初工序处，并在后续卷绕过程中始终随上一轮卷绕电池带20的最末端一块逐步顺次完成各个工序，与此同时，该下一轮卷绕电池带20中的后续各部分也随其位于最初端的一块逐一递进至各工序处完成卷绕及相应的各工艺步骤，进而实现了不同批次轮数的电池带20间的无缝衔接加工，避免了设备空载，提高了整体加工效率和工艺效果。
举例而言，随着棱柱11上第一轮电池带20的各部分被逐一裁切并取下，脱离与第一轮电池带20间配合的各承托面111依序顺次接纳第二轮电池带20，对位适配并顺序卷绕，从而完成第一轮卷绕与第二轮卷绕间的顺利衔接，后续各轮卷绕均可参照此过程顺序实施，实现整个工艺过程的连续实施。
需要说明的是，上述棱柱11的侧面的数量仅为举例说明优选方案，实际应用中工作人员可以根据具体工况需要灵活选择棱柱11的侧面的数量，原则上，只要是能够满足所述锂电池生产设备的实际使用需要均可。
此外，转轴104为正多棱柱11，转轴104的各侧面与各承托面111一一对应并平行适配，承托架112位于转轴104的任一侧面及与该侧面对位适配的承托面111之间。将转轴104也设置为与棱柱11同轴对位配合的正多棱柱11结构，有助于进一步优化转轴104及棱柱11的联动转动稳定性，同时保证转轴104对承托架112提供的结构支持力更加稳定可靠，相应的应力分布更加均匀。
具体地，压紧组件包括固定于承托面111上的基座121，基座121的上方沿平行于棱柱11轴线的方向设置有连杆122，连杆122靠近棱柱11中部的一端设置有与电池带20可接触配合的压柄123，连杆122与基座121之间分别设置有沿棱柱11的轴向依次排布的第一摆杆124和第二摆杆125，基座121、第一摆杆124、连杆122以及第二摆杆125间邻端顺次铰接形成四连杆122机构，且各铰轴的延伸方向均平行于基座121所在的承托面111并与棱柱11的轴线相垂直，基座121上还设置有可驱动上述四连杆122机构联动的压紧电机126。实际运行时，当需要实施压紧时，压紧电机126驱动四连杆122机构联动以带动压柄123下压直至与相应承托面111上的电池带20充分接触并压紧；当需要解除压紧时，压紧电机126驱动四连杆122机构联动以带动压柄123抬起并与电池带20脱离接触。
需要指出的是，上述压紧电机126还可以由其他具备压紧能力的驱动装置代替，工作人员可以依据实际工况需要灵活选择，原则上，只要是能够满足所述锂电池生产设备及其相应的生产工艺需求均可。
需要进一步说明的是，具体到实际应用中，考虑到组件结构联动效果和实际运行效率，设上述第一摆杆124的有效长度为L1，第二摆杆125的有效长度为L2，则0.5≤L1/L2≤2，其中，上述有效长度是指杆体的两端铰点之间的杆体部分的轴向长度。
更具体地，连杆122的端部沿垂直于基座121所在的承托面111的方向贯穿有导柱127，压柄123连接于导柱127的底部，且导柱127上套装有嵌装于连杆122的端部底面与压柄123的顶面间的第二弹簧128，压柄123的底部设置有与电池带20接触配合的柔性垫片129。该导柱127能够为压柄123的升降往复运动提供可靠的限位导向，避免压柄123升降运动过程中发生错位或松脱，保证压柄123与电池带20间的对位配合精度和应力分布效果；同时，柔性垫片129能够有效缓解压柄123与电池带20接触时的结构冲击，保护电池带20组件结构完整。
需要指出的是，上述柔性垫片129在具体应用中可以为塑胶垫、硅胶垫或海绵垫等软质材料制件，原则上，工作人员可以根据工况需要灵活选择柔性垫片129的材质，只要是能够满足所述压柄123与电池带20间的接触配合需要均可。
另一方面，裁切组件包括裁切刀头133和第一位置控制系统，该第一位置控制系统沿平行于棱柱11轴线的方向设置的第一主导轨131，第一主导轨131上可移动地设置有第一滑块132，第一滑块132上设置有与电池带20配合的裁切刀头133，机架10上沿垂直于第一主导轨131的延伸方向设置有分别与第一主导轨131的两端部对位配合的第一副导轨134，第一主导轨131可滑动地设置于第一副导轨134上。需要对层叠好的电池带20组件进行裁切时，通过第一主导轨131与第二主导轨141形成的二级平面双轴移动机构，能够将第一滑块132及裁切刀头133快速精确地移动至相应的裁切位置处，以便落刀裁切，保证相应的裁切精度和裁切后的电池组件产品效果，单次裁切完毕后，可以通过上述二级平面双轴移动机构将滑块及裁切刀头133移动至适当位置处，以免其对棱柱11等主要动作部件的运行过程产生结构干涉或不利影响，保证设备整体运行效率和稳定性。
此外，裁切刀头133为激光裁切刀头133、硬质刀刃、热能裁切刀头133、超声裁切刀头133、气动裁切刀头133或液动裁切刀头133中的任一种。考虑到实际的工艺效果和操作效率，该裁切刀头133优选为激光裁切刀头133，当然，该裁切刀头133的类型并不局限于上文所述，实际应用中工作人员可以根据工况需要灵活选择裁切刀头133的类型，原则上，只要是能够保证电池带20的裁切效率和裁切后的电池组件预制品质量均可。
另外，取料组件包括夹取头和第二位置控制系统，该第二位置控制系统包括沿平行于棱柱11轴线的方向设置的第二主导轨141，第二主导轨141上可移动地设置有第二滑块142，夹取头具体为设置于第二滑块142上的两个夹板143，第二滑块142上还设置有可驱动两夹板143可分合地相联动的手指驱动件144，机架10上沿垂直于第二主导轨141的延伸方向设置有分别与第二主导轨141的两端部对位配合的第二副导轨145，第二主导轨141可滑动地设置于第二副导轨145上。由第二主导轨141和第二副导轨145协同配合构成的二级平面双轴移动机构能够将第二滑块142、手指驱动件144以及相应的夹板143快速精确地移动至对单块电池组件预制品对应的位置处，以便当棱柱11带动裁切好后由压板114和承托架112夹紧的单块电池组件预制品移动至取料工位处时，能够通过手指驱动件144带动夹板143的开合而将单块电池组件预制品准确夹紧并由上一工位处取下，之后准确输送至下游的储件工位处，操作完成后，可通过第一主导轨131与第二主导轨141间的协同配合将第二滑块142、手指驱动件144以及相应的夹板143快速移动至适当位置处，以免与棱柱11等主要动作部件产生结构干涉，保证设备的整体运行效率和稳定性。
当然，上述第一位置控制系统和第二位置控制系统的结构形式仅为举例说明之用，实际应用中上述各位置控制系统的具体配合结构并不局限于此，具体而言，其结构还可以为多轴机械臂等，工作人员可以依据实际工况需要和设备装配使用需求灵活选择各位置控制系统的结构形式，在此不作逐一举例说明。
进一步地，手指驱动件144为手指气缸或手指电机。当然，该手指驱动件144的具体结构及驱动形式可以根据实际工况灵活选择，原则上，只要是能够保证夹板143的动作效率和夹取精度均可。
此外，导入辊101与所述棱柱11之间沿电池带20输送方向依次平行设置有第一导辊102和第二导辊103。该第一导辊102与第二导辊103协同配合，能够在电池带20进入棱柱11工位前将电池带20进行精确导引和适度预压紧，以免各隔膜23和极片等层叠件发生错位或褶皱，保证后续电池带20卷绕和层叠效果及最终的电池组件预制品质量。
综上可知，本发明中提供的锂电池生产设备，其工作运行过程中，将正极片、隔膜、负极片、隔膜按顺序依次对位层叠好后置于导入辊处，在导入辊的定轴转动导引下各极片和隔膜层叠形成电池带组件而继续输送至棱柱处，并在棱柱的定轴转动作用下连续卷绕并顺次层叠于棱柱的外周面上，在该卷绕和层叠过程中，当棱柱的任一承托面即将运行至电池带输入工位处时，该承托面上相应的压紧组件松开并抬起，以便运行至电池带输入工位处时，电池带能够顺畅准确地对位卷绕于该承托面上，当该承托面经过电池带输入工位且该承托面上的电池带对位卷绕到位后，其对应的压紧组件再次落下并将电池带适度压紧，以保证电池带组件内各部件的层叠压紧结构强度，之后该承托面继续运动，且位于该承托面下游的邻位承托面顺次移动至电池带输入工位处并使电池带对位卷绕于其上，整个棱柱循环定轴转动并使电池带持续卷绕层叠于其外周面上，直至棱柱上任一承托面上层叠的电池带组件数量和结构满足设定卷绕层数，之后该承托面随棱柱继续转动至与裁切组件对应的工位处，并由裁切组件对该承托面上的电池带组件实施裁切以形成单块电池组件预制品，之后棱柱继续转动适当角度后停止转动，此时伸缩气缸伸出并带动压板运动，直至压板前端面与上述已裁切成型的单块电池组件预制品充分接触，此时压紧组件松开并抬起，以与单块电池组件预制品间脱离接触，同时承托架由过孔内伸出，以将已裁切成型的单块电池组件预制品由承托面上顶起并相分离，之后承托架持续伸出并带动单块电池组件预制品逐渐远离棱柱的外周面，在此过程中第一弹簧不断被压缩，之后，由取料组件将夹紧于压板与承托架之间的电池组件预制品可靠夹持，之后承托架和伸缩气缸逐步回缩且第一弹簧逐步伸展复位，直至压板和承托架与带块电池组件预制品间脱离接触，之后即可由取料组件将单块电池组件预制品顺利取下并放入下游储件工位，从而完成单块电池组件预制品的生产加工；上述单块电池组件预制品的裁切工序完成后，位于邻位的承托面上对应的电池带继续随棱柱联动转动至裁切组件工位处并实施裁切，之后仅需顺次重复上一单块电池组件预制品的成形和取料流程即可，取料完成后，将各单块电池组件预制品顺次叠放至储件工位处直至数量满足装配需要，即可对多个单块电池组件预制品实施统一组装形成完整的电池预制品。上述锂电池生产设备的运行过程稳定高效，且能够通过各部件协同配合，实现设备连续运转和电池组件的连续生产，显著提高了锂电池的生产加工效率，使得锂电池生产工艺流程中所需的人工操作环节大幅减少，降低了工人劳动强度。
以上对本发明所提供的锂电池生产工艺及用于该锂电池生产工艺的锂电池生产设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种锂电池生产工艺，其特征在于，包括步骤：
预复合，将正极片、隔膜、负极片、隔膜按任意顺序叠放整齐后由导入辊适度辊压复合为电池带，并通过导入辊的定轴转动将电池带持续送入下游棱柱处；
层叠卷绕，通过棱柱的持续定轴转动，使电池带在棱柱的外周面上不断卷绕层叠，同时利用压紧组件对已卷绕于棱柱的外周面上的电池带实施压紧；
裁切，当棱柱的任一承托面上的电池带的卷绕层数满足设定的产品卷绕层数后，通过裁切组件将满足产品卷绕层数的相应承托面上的电池带精准裁切为单块电池组件预制品；
取料，使单块电池组件预制品继续随棱柱同步转动至下游取料工位处，然后利用取料装置将单块电池组件预制品由棱柱上取下并放入下游储件工位处或下游工序设备处；
连续加工，顺序循环重复上述裁切工序和取料工序，并将完成上述工序后的各单块电池组件预制品逐个取下；
成品组装，当连续加工生成的单块电池组件预制品数量满足产品需要时，将各单块电池组件预制品叠放整齐后统一组装为电池预制品。
2.如权利要求1所述的锂电池生产工艺，其特征在于，所述预复合工艺中，所述隔膜为连续的长带料，所述正极片和所述负极片可以是连续的长带料，也可以是已裁切的不连续的片料。
3.如权利要求2所述的锂电池生产工艺，其特征在于，所述预复合工艺中，若所述正极片和所述负极片为不连续的片料，则在隔膜上完成预复合工艺的相邻的两极片的间距与棱柱上已卷绕的电池带层数呈正相关。
4.如权利要求1所述的锂电池生产工艺，其特征在于，所述层叠卷绕工艺中，所述导入辊和所述棱柱之间的电池带的张力保持恒定，且该电池带的张力变化范围不大于50N。
5.一种锂电池生产设备，用于如权利要求1至4中任一项所述的锂电池生产工艺，其特征在于：包括机架，所述机架内设置有与电池带配合的导入辊，所述机架内设置有转轴以及可驱动所述转轴定轴转动的主电机，所述转轴的外部相联动地同轴套设有棱柱，所述棱柱的外壁上具有若干沿其周向排布并与电池带配合的承托面，所述承托面上设置有与电池带可接触配合的压紧组件；
所述承托面的底部与所述转轴之间可伸缩地连接有承托架，所述承托面上具有与所述承托架的伸出端对位适配的过孔，所述承托面的外部设置有与所述过孔对位配合的压板，所述压板的后部连接有伸缩气缸，所述伸缩气缸的伸出端与所述压板之间连接有第一弹簧；
所述棱柱的一侧设置有取料组件，所述棱柱的其他侧设置有裁切组件，所述导入辊、所述裁切组件、所述压板、所述取料组件沿电池带的输送方向自上游至下游顺次排布。
6.如权利要求5所述的锂电池生产设备，其特征在于：所述棱柱为正多棱柱。
7.如权利要求6所述的锂电池生产设备，其特征在于：所述转轴为正多棱柱，所述转轴的各侧面与各所述承托面一一对应并平行适配，所述承托架位于所述转轴的每一侧面及与该侧面对位适配的所述承托面之间。
8.如权利要求5所述的锂电池生产设备，其特征在于：所述压紧组件包括固定于所述承托面上的基座，所述基座的上方沿平行于所述棱柱轴线的方向设置有连杆，所述连杆靠近所述棱柱中部的一端设置有与电池带可接触配合的压柄，所述连杆与所述基座之间分别设置有沿所述棱柱的轴向依次排布的第一摆杆和第二摆杆，所述基座、所述第一摆杆、所述连杆以及所述第二摆杆间邻端顺次铰接形成四连杆机构，且各铰轴的延伸方向均平行于所述基座所在的承托面并与所述棱柱的轴线相垂直，所述基座上还设置有可驱动上述四连杆机构联动的压紧电机。
9.如权利要求8所述的锂电池生产设备，其特征在于：所述连杆的端部沿垂直于所述基座所在的承托面的方向贯穿有导柱，所述压柄连接于所述导柱的底部，且所述导柱上套装有嵌装于所述连杆的端部底面与所述压柄的顶面间的第二弹簧，所述压柄的底部设置有与电池带接触配合的柔性垫片。
10.如权利要求5所述的锂电池生产设备，其特征在于：所述裁切组件包括裁切刀头和第一位置控制系统，所述裁切刀头可以是激光裁切刀头、具有刃边的刀具或具备加热功能的高温刀中的任一种，所述第一位置控制系统可以是由滑块在导轨上可控移动构成的滑块移动机构，也可以是多轴机械臂。
11.如权利要求5所述的锂电池生产设备，其特征在于：所述取料组件包括夹取头和第二位置控制系统，所述夹取头为由手指驱动件带动的夹板，所述第二位置控制系统可以是由滑块在导轨上可控移动构成的滑块移动机构，也可以是多轴机械臂。
12.如权利要求11所述的锂电池生产设备，其特征在于：所述手指驱动件为手指气缸或手指电机。
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