CN111180779A - 电极拾放装置和具有其的二次电池的电池堆制造系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置，在供应部拾起电极板(正极板及负极板)并按既定顺序传递到缠绕于卷绕单元外面的隔离膜(分离膜)而制造电池堆，本发明的二次电池电池堆制造系统，作为制造按既定顺序层叠负极板、隔离膜和正极板的电池堆的二次电池的电池堆制造装置，包括：正极供应部，供应正极板；负极供应部，供应负极板；隔离膜供应部，供应隔离膜；卷绕单元，具备把持隔离膜与正极板及负极板的两端的一对卡盘，使隔离膜和正极板及负极板旋转既定角度并层叠；正极板拾放装置，在所述正极供应部拾起正极板，传递到被卷绕单元把持的隔离膜；负极板拾放装置，在所述负极供应部拾起负极板，传递到被卷绕单元把持的隔离膜。

Description

电极拾放装置和具有其的二次电池的电池堆制造系统及方法

技术领域

本发明涉及制造二次电池的电池(cell)的装置，更详细而言，涉及一种用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置、具有其的二次电池的电池堆制造系统及电池堆制造方法，用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置在卷取隔离膜(分离膜)与电极板的卷绕单元的两侧安装为按既定角度周期性地进行旋转运动，在供应部拾起电极板(正极板及负极板)并按既定顺序传递到缠绕于卷绕单元外面的隔离膜(分离膜)而制造电池堆(cellstack)。

背景技术

一般而言，化学电池作为由正极板与负极板的一对电极和电解质构成的电池，可存储的能量的量因构成所述电极与电解质的物质而异。这种化学电池分为充电反应非常慢而只用作一次放电用途的一次电池、能通过反复充放电而再使用的二次电池，最近，由于能充放电的优点，二次电池的使用处于增加趋势当中。

即，所述二次电池因其优点而应用于所有产业的多种技术领域，作为一个示例，不仅广泛用作诸如无线移动设备的尖端电子设备的能量源，而且作为混合动力电动汽车等的能量源也倍受瞩目，所述混合动力电动汽车是作为用于解决使用化石燃料的现有的汽油及柴油内燃机的大气污染等的方案而被提出的。

这种二次电池由正极板、分离膜、负极板依次层叠并以浸于电解质溶液的形态构成，制造这种二次电池的内部电池堆的方式大致分为两种。

就小型二次电池而言，多使用将负极板及正极板配置于分离膜上后将其卷绕(winding)制作成凝胶卷(jelly-roll)形态的方式，当是具有更大电气容量的中大型二次电池时，多使用将负极板、正极板及分离膜按适当顺序层叠(stacking)制作的方式。

以层叠式制作二次电池内部电池堆的方式有多种，其中在Z-堆叠(Z-stacking)方式中，隔离膜(分离膜)构成Z字形折叠形态，在其之间，负极板及正极板以交替插入的形态层叠。

以这种Z-堆叠形态构成的二次电池内部电池堆在诸如授权专利第10-0313119号、授权专利第10-1140447号等多种先行技术中公开。

为了实际体现Z-堆叠形态，在诸如韩国授权专利第10-0309604号的先行技术中，公开了在展开状态的分离膜的一侧面配置多个负极板、在另一侧面配置多个负极板后折叠的方式。这种方式是在制作凝胶卷形态的二次电池内部电池堆时也广泛使用的方式。但是，当使用这种方式时，在对齐(alignment)负极板及正极板方面存在困难。

最近,在制作Z-折叠层叠形态的二次电池电池堆方面，使用的方式是，在左右隔开的承载工作台分别堆放负极板及正极板，在承载工作台之间，以左右水平往复移动的方式安装供负极板与正极板层叠的平台，机器人(机械手)交替拾起及移送所述承载工作台上的负极板及正极板，使得可以交替层叠于在平台上被夹紧的隔离膜上。

可是，这种以往的Z-堆叠方式由于在使平台左右直线往复运动的同时进行层叠，平台的移动距离长，因而需要大量作业时间，据此发生生产率低下的问题。

先行技术文献

【专利文献】

授权专利第10-1140447号(2012.04.19.授权)

授权专利第10-1380133号(2014.03.26.授权)

授权专利第10-1220981号(2013.01.04.授权)

授权专利第10-0309604号(2001.09.10.授权)

发明内容

本发明旨在解决如上所述的问题，本发明目的在于提供一种用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置，在使卷绕单元向一个方向每次旋转运动既定角度的同时，以比现有技术更快的速度执行将负极板和正极板按既定顺序传递到缠绕于卷绕单元外面的隔离膜(分离膜)并层叠的操作，因而能够提高生产率，以旋转方式运转，因而能够简化构成。

本发明的另一目的在于提供一种二次电池的卷绕方式电池堆制造系统及电池堆制造方法，在使电极拾放装置和卷绕单元向一个方向每次旋转运动既定角度的同时，将电极板(负极板和正极板)按既定顺序供应到缠绕于卷绕单元外面的隔离膜并层叠，能够以比原来更快的速度制造电池堆(cell stack)。

旨在达成上述目的的本发明的用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置，在使隔离膜与电极板(正极板或负极板)按既定角度旋转并层叠的卷绕单元的一侧配置，在供应电极板的电极供应部拾起电极板，传递到被所述卷绕单元把持的隔离膜并使电极板层叠，可以包括：安装框架，其安装于所述卷绕单元的一侧；旋转框架，其安装于所述安装框架，以与所述卷绕单元的旋转轴并排的第一旋转轴为中心进行旋转运动；旋转驱动单元，其提供使所述旋转框架按既定角度周期性地旋转的旋转力；多个电极固定构件，其沿圆周方向按既定间隔排列于所述旋转框架，能相对于所述旋转框架沿半径方向进行直线往复运动地安装，能分离地固定电极板；拾起驱动单元，其在与所述电极供应部相向的拾起(pick up)位置，使所述电极固定构件向正极供应板侧往复移动；及放下驱动单元，其在与所述卷绕单元相向的放下(place)位置，使所述电极固定构件向卷绕单元侧往复移动。

本发明的二次电池电池堆制造系统，作为制造按既定顺序层叠负极板、隔离膜和正极板的电池堆(cell stack)的二次电池的电池堆制造系统，包括：正极供应部，其供应正极板；负极供应部，其供应负极板；隔离膜供应部，其供应隔离膜；卷绕单元，其安装为以旋转轴为中心而向一个方向旋转，具备把持隔离膜与正极板及负极板的两端的一对卡盘，使隔离膜和正极板及负极板旋转既定角度并层叠；正极板拾放装置，其安装为在所述卷绕单元的一侧以第一旋转轴为中心按既定角度周期性地进行旋转运动，在所述正极供应部拾起正极板，传递到被卷绕单元把持的隔离膜；负极板拾放装置，其安装为在所述卷绕单元的另一侧以第二旋转轴为中心按既定角度周期性地进行旋转运动，在所述负极供应部拾起负极板，传递到被卷绕单元把持的隔离膜。

利用本发明的电池堆制造系统来制造二次电池的电池堆的方法包括如下步骤：

(a)卷绕单元把持隔离膜的步骤；

(b)正极板拾放装置把持正极供应部供应的正极板，负极板拾放装置把持负极供应部供应的负极板的步骤；

(c)在卷绕单元按既定角度周期性地旋转后暂时停止的状态下，所述正极板拾放装置和负极板拾放装置按照在控制部预先输入的层叠模式，同时或交替向被卷绕单元把持的隔离膜传递正极板和负极板的步骤；及

(d)隔离膜、正极板和负极板按既定顺序在卷绕单元全部层叠而完成电池堆后，截断隔离膜，将被卷绕单元把持的电池堆移送到外部的步骤。

本发明的电极拾放装置构成为使将电极板(正极板及负极板)按既定模式层叠于隔离膜的卷绕单元以一轴为中心按既定角度旋转，并且构成为使电极拾放装置在所述卷绕单元的两侧按既定角度周期性地进行旋转运动，并能够在电极供应部拾起电极板，传递到卷绕单元，因而使得能够在卷绕单元的两侧同时供应、层叠正极板和负极板，具有能够提高层叠速度的效果。

另外，根据本发明的电池堆制造系统及方法，构成为使将正极板及负极板层叠于隔离膜的卷绕单元、向所述卷绕单元传递正极板和负极板的正极板拾放装置及负极板拾放装置，能够按既定角度周期性地进行旋转运动并供应及层叠正极板，因而能够在卷绕单元的两侧同时供应、层叠正极板和负极板，具有能够提高层叠速度的效果。

附图说明

图1是显示本发明一个实施例的应用电极拾放装置的二次电池的卷绕方式电池堆制造系统的主视图。

图2是显示图1所示的电池堆制造系统的正极板拾放装置及负极板拾放装置的构成的立体图。

图3是图2所示的正极板拾放装置的侧视图。

图4是显示图3所示的正极板拾放装置的一部分构成的主视图。

图5是显示图3所示的正极板拾放装置的拾起驱动单元的立体图。

图6是显示图3所示的正极板拾放装置的放下驱动单元的立体图。

图7是显示图1所示的电池堆制造系统的卷绕单元的构成的立体图。

图8a及图8b是分别显示用于图7所示的卷绕单元的卡盘的驱动所需的构成的俯视图及侧视图。

图9是显示用于图7所示的卷绕单元的卡盘的驱动所需的运动变换装置的构成的立体图。

图10是显示用于执行本发明的电池堆方法所需的层叠模式的一个实施例的图。

标号说明

N：负极板 P：正极板

S：隔离膜 SR：分丝辊

100：正极供应部 110：正极板料盒单元

120：正极板拾起单元 130：正极板对齐单元

131：对齐工作台 200：负极供应部

210：负极板料盒单元 220：负极板拾起单元

230：负极板对齐单元 300：隔离膜供应部

400：正极板拾放装置 401：第一旋转轴

410：安装框架 420：旋转框架

430：电极固定构件 435：LM引导件

436：运转凸起 450：引导构件

451：引导槽 452：凸起出入口

461：第一支撑座 462：凸轮盘

464：旋转凸轮 471：第二支撑座

500：负极板拾放装置 510：安装框架

520：旋转框架 530：电极固定构件

600：卷绕单元 610：卷绕安装部

620：卡盘 630:卷绕旋转轴

641：运转杆 642：驱动齿条

643:小齿轮 644:从动齿条

646：杆运转凸轮 647：凸轮驱动电动机

700：卸载夹具

具体实施方式

本说明书中记载的实施例和附图中图示的构成，只不过是公开的发明的一个优选示例，在本申请的申请时间点，可以有能够替代本说明书的实施例和附图的多样变形例。

下面参照附图，根据后述实施例，具体说明本发明的用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置、具有其的二次电池的电池堆制造系统及电池堆制造方法。

图1至图9是显示本发明一个实施例的二次电池的卷绕方式电池堆制造系统的图。

首先，如果参照图1，电池堆制造系统包括：正极供应部100，其供应正极板P；负极供应部200，其供应负极板N；隔离膜供应部300，其供应隔离膜S；卷绕单元600，其使隔离膜S和正极板P及负极板N按既定角度周期性地旋转并层叠；正极板拾放装置400，其在正极供应部拾起正极板P，传递到被卷绕单元600把持的隔离膜S；负极板拾放装置500，其在负极供应部拾起负极板N，传递到被卷绕单元600把持的隔离膜S。

所述正极供应部100和负极供应部200作为分别供应正极板P和负极板N的电极供应部，正极供应部100和负极供应部200由大致相同的构成形成，在所述正极板拾放装置400和负极板拾放装置500的一侧相互对称地构成。如上所述，正极供应部100和负极供应部200以相互相同的构成对称地构成，因而下面作为电极供应部的一个示例，主要说明正极供应部100的构成及作用，省略负极供应部200的构成及作用，但如果参照正极供应部100的构成及作用，则可以轻松而明确地理解负极供应部200的构成及作用。

正极供应部100包括：正极板料盒单元110，其层叠有正极板P；正极板拾起单元120，其拾起在所述正极板料盒单元110层叠的正极板P中最上侧的正极板P并移送；正极板对齐单元130，其供借助于所述正极板拾起单元120而移送的正极板P安放并对齐位置。

所述正极板拾起单元120一个个地真空吸附在正极板料盒单元110层叠的正极板P并移送到所述正极板对齐单元130。所述正极板拾起单元120可以应用在一般电池堆装置中真空吸附、移送正极板或负极板的公知的极板拾起/移送机器人而构成。

所述正极板对齐单元130包括：对齐工作台131，其供正极板P放置；视觉摄像机(图上未示出)，其拍摄放置于所述对齐工作台131的正极板P的位置并检测对齐状态；X-Y-θ平台132，其根据由所述视觉摄像机(图上未示出)拍摄、检测的正极板P的位置信息，使对齐工作台131沿前后左右方向(X-Y方向)直线移动，或以相对于地面垂直的轴为中心旋转，从而对齐正极板P的位置。

负极供应部200也具备几乎与正极供应部100相同的构成的负极板料盒单元210和负极板拾起单元220、负极板对齐单元230。

所述隔离膜供应部300作为连续供应作为绝缘体的隔离膜S的构成部，包括：松卷轴310，其供分丝辊SR(separator roll)能旋转地安装；跳动单元(Dancer Unit)，其具备向从分丝辊SR释放的隔离膜S施加张力并进行引导的多个引导轴320。

所述正极板拾放装置400及负极板拾放装置500作为本发明的电极拾放装置，分别在正极板对齐单元130和负极板对齐单元230的正上侧，以第一旋转轴401及第二旋转轴501为中心，沿相互相反方向，每次旋转运动既定角度(在实施例中为每次90°)，同时，以真空吸附方式拾起在正极板对齐单元130上对齐的正极板P和在负极板对齐单元230上对齐的负极板N，传递到卷绕单元600的左右侧。

如果参照图2至图6，所述正极板拾放装置400包括：安装框架410，其安装于所述卷绕单元600的一侧；旋转框架420，其以相对于地面水平的第一旋转轴401为中心进行旋转运动地安装于所述安装框架410；旋转驱动单元，其提供使所述旋转框架420按既定角度周期性地旋转的旋转力；电极固定构件430，其为多个(该实施例中为4个)，沿圆周方向以既定间隔排列于所述旋转框架420，真空吸附、固定正极板P；拾起驱动单元，其在与所述正极板对齐单元130相向的拾起(pick up)位置，使所述电极固定构件430向正极板对齐单元130侧往复移动；及放下驱动单元，其在与所述卷绕单元600相向的放下(place)位置，使所述电极固定构件430向卷绕单元600侧往复移动。

如图2及图3所示，在所述安装框架410安装有旋转驱动单元，所述旋转驱动单元与所述第一旋转轴401的一端部连接，向第一旋转轴401传递旋转力。其中，所述旋转驱动单元包括：伺服电动机441，其固定于所述安装框架410的一侧面；驱动齿轮442及从动齿轮443，其是将所述伺服电动机441的旋转力传递给第一旋转轴401的动力传递装置。当然，作为动力传递装置，既可以应用皮带和滑轮等公知的其他动力传递装置，也可以不使用动力传递装置，而是直接将伺服电动机441连接于第一旋转轴401而使得旋转。

所述旋转框架420包括呈半圆形且相互相向地安装的2个侧板421、相互连接所述侧板421的多个连接杆422，整体上具有圆筒形态，所述侧板421的中心部与第一旋转轴401结合，以第一旋转轴401为中心进行旋转运动。

所述电极固定构件430包括：2个可动板432，其两端部能以LM引导件435为介质沿半径方向进行直线移动地安装于所述各个侧板421；固定板431，其两端结合于各个可动板432，形成有用于真空吸附正极板P的多个真空孔433。虽然图中未示出，所述固定板431与外部的真空发生装置连接，通过所述真空孔433产生吸入力，真空吸附、固定正极板P。

在所述电极固定构件430的2个可动板432中某一个上，向侧方凸出地形成有用于所述拾起驱动单元及放下驱动单元运转所需的运转凸起436。

而且，在所述安装框架410的一侧面，与所述旋转框架420的侧板421相向地安装有引导构件450。所述引导构件450具备圆形的引导槽451，所述引导槽451沿着所述运转凸起436的旋转轨迹形成，引导运转凸起436的移动。而且，在所述引导槽451切开形成有2个凸起出入口452，以便所述运转凸起436能够分别从所述拾起位置及放下位置向所述引导槽451的内外侧移动。

如图4及图5所示，用于在所述拾起位置使电极固定构件430移动所需的拾起驱动单元包括：第一支撑座461，其在所述拾起位置把持所述运转凸起436并使得向引导槽451的内外侧移动；第一支撑座移动部，其使所述第一支撑座461向正极板对齐单元130侧直线往复移动。

所述第一支撑座461以大致“匚”形形成，使得运转凸起436通过第一支撑座461的开放的部分引入内侧后，被封闭的部分牵引而移动。

所述第一支撑座移动部包括：凸轮盘462，其供第一支撑座461固定地安装，能够沿着在安装框架410沿上下方向延长的升降导轨463直线往复移动地安装；旋转凸轮464，其在从中心偏心既定距离的位置，具备插入于凸轮槽462a的凸轮轴465，所述凸轮槽462a为在所述凸轮盘462沿侧向延长的长孔形态；凸轮驱动电动机466，其使所述旋转凸轮464旋转。因此，如果旋转凸轮464借助于凸轮驱动电动机466而旋转，则凸轮轴465在凸轮槽462a内侧移动并使旋转凸轮464的旋转运动变换成凸轮盘462的直线运动，使凸轮盘462沿上下进行直线往复运动。

当然，除此之外，也可以应用空压缸或线性电动机等线性运动装置、利用滚珠丝杠和伺服电动机的线性运动装置等公知的线性运动装置来构成第一支撑座移动部。

另外，如图4及图6所示，所述放下驱动单元构成为在与卷绕单元600相向的放下(place)位置，使所述电极固定构件430向卷绕单元600侧，即，向侧向往复移动。在该实施例中，放下驱动单元包括：第二支撑座471，其在所述放下位置把持所述运转凸起，使得向引导槽的内外侧移动；第二支撑座移动部，其使所述第二支撑座471向卷绕单元600侧进行直线往复移动。

所述第二支撑座471与第一支撑座461相同，大致以“匚”形形成，使得运转凸起436通过第二支撑座471的开放的部分引入内侧后，被封闭的部分牵引而移动。

所述第二支撑座移动部可以包括：滚珠丝杠472，其在所述安装框架410的一侧面沿侧向水平延长地安装；滚珠丝杠驱动电动机476，其使所述滚珠丝杠472转动；螺母部473，其结合于所述滚珠丝杠472的外面，借助于滚珠丝杠472的旋转而沿滚珠丝杠472的长度方向移动；连接构件474，其连接所述螺母部473与第二支撑座471。

负极板拾放装置500以与正极板拾放装置400相同的构成而形成，将卷绕单元600置于之间，与正极板拾放装置400相同地构成，因此，负极板拾放装置500的细部构成及运转，参照上述的正极板拾放装置400的细部构成及运转。图1及图2所示的负极板拾放装置500的构成中，附图标号501代表第二旋转轴，510代表安装框架410，520代表旋转框架，530代表电极固定构件。

图7至图9显示了所述卷绕单元600，卷绕单元600包括：一对卷绕安装部610，其相互相向地安装于所述正极板拾放装置400与负极板拾放装置500之间；一对卷绕旋转轴630，其能以相对于地面水平的轴为中心旋转地安装于所述各个卷绕安装部610；一对卡盘(chuck)620，其在所述各个卷绕旋转轴630的末端安装为进行张开后合拢的运动，把持隔离膜S和正极板P及负极板N的两端或解除把持；卡盘驱动部，其使所述卡盘620张开或合拢；移动装置，其使各个卷绕安装部610向相互方向水平移动，使相对位置发生变化。所述移动装置可以应用空压缸或线性电动机等线性运动装置、利用滚珠丝杠和伺服电动机的线性运动装置等公知的线性运动装置构成。

所述卷绕安装部610包括：固定框架611；可动框架612，其能沿前后方向水平移动地安装于所述固定框架611的上端部，借助于移动装置而前进后退移动；安装框架613，其固定安装于所述可动框架612，供所述卷绕旋转轴630、使卷绕旋转轴630旋转的转动电动机631及所述卡盘驱动部安装。

所述卷绕旋转轴630借助于在所述安装框架613安装的转动电动机631，以相对于地面水平的轴为中心，每次旋转180°或360°。

所述卡盘620的以“匚”形态形成的2个卡盘臂620a、620b借助于卡盘驱动部而向侧向相互张开既定间隔或合拢，同时放下或把持隔离膜S、正极板P和负极板N。

所述卡盘驱动部包括：运转杆641，其在同一轴上贯通所述卷绕旋转轴630，安装为能相对于卷绕旋转轴630而沿轴向进行前进后退线性运动但不能相对旋转，与卷绕旋转轴630一同进行旋转运动；驱动齿条642，其安装于所述运转杆641的前端部；一对小齿轮643，其与驱动齿条642啮合地安装于所述卷绕旋转轴630的前端部，借助于驱动齿条的前进后退运动而向相互相反方向同时进行旋转运动；一对从动齿条644，其安装于所述各个卡盘臂620a、620b的后端部，在与各个小齿轮643啮合的同时，沿相互相反方向进行线性运动；杆运转凸轮646，其以相对于所述运转杆641的轴直交的轴为中心进行旋转地安装于所述卷绕安装部610，外周面与所述运转杆641的后端部接触地安装，借助于旋转运动而使所述运转杆641沿轴向前进后退；凸轮驱动电动机647，其使所述杆运转凸轮646旋转。

其中，所述杆运转凸轮646应用了偏心地结合于凸轮驱动电动机647的轴并偏心旋转的偏心凸轮。

在与所述杆运转凸轮646接触的运转杆641的后端部与卷绕旋转轴630的后端部之间，安装有对运转杆641向后方施加弹力的压缩盘簧648，保持运转杆641的后端部与杆运转凸轮646始终贴紧的状态。

因此，如果杆运转凸轮646借助于凸轮驱动电动机647而偏心旋转，则沿着杆运转凸轮646的旋转轨迹，运转杆641向前后方向进行直线往复移动，安装于运转杆641的前端部的驱动齿条642进行前进后退，使小齿轮643旋转。所述小齿轮643的旋转运动使所述从动齿条644沿侧向进行直线运动，因而安装有从动齿条644的卡盘臂620a、620b向相互接近方向或相互远离方向移动，进行合拢后张开的运动。

在这种卷绕单元600中构成的卡盘驱动部，由用于使卡盘620能够与卷绕旋转轴630一同顺利地进行旋转运动、在既定位置张开或合拢并容易地把持或放下隔离膜S、正极板P和负极板N所需的最小限度的构成要素构成，因而提供能够简化卷绕单元的全体构成及操作的优点。

下面对利用具有如上所述构成的电池堆制造系统来制造电池堆的方法进行详细说明。

卷绕单元600的卡盘620把持从隔离膜供应部300的分丝辊SR释放的隔离膜S的两端。而且，正极板拾起单元120真空吸附在正极供应部100的正极板料盒单元110中承载的正极板P，移送、安放到正极板对齐单元130的对齐工作台131上后，视觉摄像机(图上未示出)拍摄正极板P，根据正极板P的位置信息，使对齐工作台131沿前后左右方向(X-Y方向)直线移动，或以相对于地面垂直的轴为中心旋转，对齐正极板P的位置。与此同时，在负极供应部200也以相同的过程，将负极板N移送到负极板对齐单元230进行对齐。

所述正极板拾放装置400的旋转框架420以第一旋转轴401为中心，每次周期性旋转90°。即，反复进行每次90°旋转与停止。如果所述正极板拾放装置400的电极固定构件430中某一个停止在与正极板对齐单元130的对齐工作台131相向的拾起位置上，则拾起驱动单元的凸轮驱动电动机466进行运转，使旋转凸轮464向一个方向旋转，旋转凸轮464的旋转运动借助于凸轮盘462而变换成直线运动，凸轮盘462及结合于其的第一支撑座461向下侧移动。因此，电极固定构件430的运转凸起436通过引导槽451的凸起出入口452下降，电极固定构件430受到LM引导件435的引导而向下侧移动。如果电极固定构件430到达下死点，则通过真空孔433产生负压，对齐工作台131上的正极板P被真空吸附于电极固定构件430后，随着电极固定构件430再次上升而一同上升。

与此同时，负极板拾放装置500也以相同的运转顺序，拾起负极板对齐单元230上的负极板N后上升。

接着，所述正极板拾放装置400及负极板拾放装置500向一个方向每次旋转90°，如果电极固定构件430到达与卷绕单元600相向的放下位置，则放下驱动单元的第二支撑座471借助于第二支撑座移动部的运转而向侧向移动，并使正极板P和负极板N同时或正极板P和负极板N中某一个，贴紧层叠于被卷绕单元600的卡盘620把持的隔离膜S。此时，为了使得正极板P及/或负极板N能够顺利地层叠于隔离膜S，在所述卡盘620借助于卡盘驱动部而张开的同时，卷绕安装部610借助于移动装置而后退，与此同时，正极板拾放装置400和负极板拾放装置500向隔离膜S传递正极板P及/或负极板N并加压贴紧。如果正极板P及/或负极板N传递到卷绕单元600的隔离膜S，则卷绕安装部610借助于移动装置而再次前进，卡盘620借助于卡盘驱动部而合拢，并把持隔离膜S和正极板P及/或负极板N。

接着，卷绕单元600的卷绕旋转轴630借助于转动电动机631而旋转180°或360°，将正极板P及负极板N缠绕于隔离膜进行层叠。

反复进行这种过程，正极板拾放装置400和负极板拾放装置500、卷绕单元600以在电池堆装置的控制部(图上未示出)中预先输入的层叠模式，同时或交替将正极板P和负极板N传递到被卷绕单元600把持的隔离膜S进行缠绕、层叠。

此时，向卷绕单元600传递正极板P和负极板N后使卷绕单元600旋转并层叠的层叠模式，可以按图10所示的层叠模式进行。图10所示的正极板P和负极板N的层叠模式为依次执行第一层叠步骤S1、第二层叠步骤S2、第三层叠步骤S3、第四层叠步骤S4后按既定次数重新反复执行从所述第一层叠步骤S1至第四层叠步骤S4的模式，第一层叠步骤S1为在隔离膜S的两侧面同时供应正极板P和负极板N并进行层叠，第二层叠步骤S2为使卷绕单元600向一个方向旋转180度后在隔离膜S的一侧面层叠负极板N，第三层叠步骤S3为使卷绕单元600向一个方向旋转360度后，在隔离膜S的一侧面层叠正极板P，第四层叠步骤S4为使卷绕单元600旋转180度后在隔离膜的两侧面同时供应正极板P和负极板N并进行层叠。当然，所述层叠模式会根据电池堆的极板层叠形态的不同而不同。

这种层叠模式在第一层叠步骤S1和第四层叠步骤S4中，可以同时供应并层叠正极板P和负极板N，因而具有可以使层叠速度比原来快的优点。即，以往只可以一次一个地层叠正极板P和负极板N，但本发明可以在卷绕单元600的两侧同时供应、层叠正极板P和负极板N，因而可以使极板的层叠速度更快。

以如上所述的层叠模式，在隔离膜S上全部层叠正极板P及负极板N而完成一个电池堆后，利用未图示的切割单元截断隔离膜S，用卸载夹具700(参照图1)把持被卷绕单元600把持的电池堆后移送到外部进行堆放。

以上参照实施例，对本发明进行了详细说明，但只要是本发明所属技术领域的技术人员，便可以在不超出上述说明的技术思想的范围内，进行多样置换、附加及变形，这是不言而喻的，这种变形的实施形态也应理解为属于由以下附带的权利要求书确定的本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置，所述电极拾放装置在使隔离膜与电极板(正极板或负极板)按既定角度旋转并层叠的卷绕单元的一侧配置，在供应电极板的电极供应部拾起电极板，传递到被所述卷绕单元把持的隔离膜并层叠，包括：

安装框架，其安装于所述卷绕单元的一侧；

旋转框架，其安装于所述安装框架，以与所述卷绕单元的旋转轴并排的第一旋转轴为中心进行旋转运动；

旋转驱动单元，其提供使所述旋转框架按既定角度周期性地旋转的旋转力；

多个电极固定构件，其沿圆周方向按既定间隔排列于所述旋转框架，能相对于所述旋转框架沿半径方向进行直线往复运动地安装，能分离地固定电极板；

拾起驱动单元，其在与所述电极供应部相向的拾起位置，使所述电极固定构件向正极供应板侧往复移动；及

放下驱动单元，其在与所述卷绕单元相向的放下位置，使所述电极固定构件向卷绕单元侧往复移动。

2.根据权利要求1所述的用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置，其中，

在所述电极固定构件的一侧端部凸出地形成有运转凸起，在所述安装框架上安装有引导构件，所述引导构件具备圆形的引导槽和凸起出入口，所述引导槽沿着所述运转凸起的旋转轨迹形成，引导运转凸起的移动，所述凸起出入口在所述引导槽切开形成，以便所述运转凸起能够分别从所述拾起位置及放下位置向所述引导槽的内外侧移动；

所述拾起驱动单元包括第一支撑座、第一支撑座移动部，所述第一支撑座在所述拾起位置把持所述运转凸起并使得向引导槽的内外侧移动，所述第一支撑座移动部使所述第一支撑座向电极供应部侧直线往复移动；

所述放下驱动单元包括第二支撑座、第二支撑座移动部，所述第二支撑座在所述放下位置把持所述运转凸起并使得向引导槽的内外侧移动，所述第二支撑座移动部使所述第二支撑座向卷绕单元侧直线往复移动。

3.根据权利要求2所述的用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置，其中，

所述第一支撑座移动部包括：凸轮盘，其供所述第一支撑座固定地安装，能够沿着在安装框架沿上下方向延长的升降导轨直线往复移动地安装；旋转凸轮，其在从中心偏心既定距离的位置具备插入于凸轮槽的凸轮轴，所述凸轮槽为在所述凸轮盘沿侧向延长的长孔形态；凸轮驱动电动机，其使所述旋转凸轮旋转。

4.根据权利要求2所述的用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置，其中，

所述第二支撑座移动部包括：滚珠丝杠，其在所述安装框架的一侧面向侧向水平延长地安装；滚珠丝杠驱动电动机，其使所述滚珠丝杠转动；螺母部，其结合于所述滚珠丝杠的外面，借助于滚珠丝杠的旋转而沿滚珠丝杠的长度方向移动；连接构件，其连接所述螺母部与第二支撑座。

5.根据权利要求1所述的用于二次电池的电池堆制造的电极拾放装置，其中，

所述电极固定构件包括：2个可动板，其能沿半径方向直线移动地安装于所述旋转框架；固定板，其两端结合于各个可动板，为了真空吸附、固定电极板，形成有与外部的真空发生装置连接的多个真空孔。

6.一种二次电池的卷绕方式电池堆制造系统，作为制造按既定顺序层叠负极板、隔离膜和正极板的电池堆的二次电池的电池堆制造系统，包括：

正极供应部，其供应正极板；

负极供应部，其供应负极板；

隔离膜供应部，其供应隔离膜；

卷绕单元，其安装为以旋转轴为中心而向一个方向旋转，具备把持隔离膜与正极板及负极板的两端的一对卡盘，使隔离膜和正极板及负极板旋转既定角度并层叠；

正极板拾放装置，其安装为在所述卷绕单元的一侧以第一旋转轴为中心按既定角度周期性地进行旋转运动，在所述正极供应部拾起正极板，传递到被卷绕单元把持的隔离膜；及

负极板拾放装置，其安装为在所述卷绕单元的另一侧以第二旋转轴为中心按既定角度周期性地进行旋转运动，在所述负极供应部拾起负极板，传递到被卷绕单元把持的隔离膜。

7.根据权利要求6所述的二次电池的卷绕方式电池堆制造系统，其中，

所述卷绕单元包括：

一对卷绕安装部，其相互相向地安装于正极板拾放装置与负极板拾放装置之间；

一对卷绕旋转轴，其能以相对于地面水平的轴为中心旋转地安装于所述各个卷绕安装部；

一对卡盘，其在所述各个卷绕旋转轴的末端安装为进行张开后合拢的运动，把持隔离膜和正极板及负极板的两端或解除把持；

卡盘驱动部，其使所述卡盘张开或合拢。

8.根据权利要求7所述的二次电池的卷绕方式电池堆制造系统，其中，

所述卡盘驱动部包括：

运转杆，其设置为贯通所述卷绕旋转轴并能相对于卷绕旋转轴而沿轴向进行前进后退线性运动但不能相对旋转，与卷绕旋转轴一同进行旋转运动；

驱动齿条，其安装于所述运转杆的前端部；

一对小齿轮，其与驱动齿条啮合地安装于所述卷绕旋转轴的前端部，借助于驱动齿条的前进后退运动而向相互相反方向同时进行旋转运动；

一对从动齿条，其安装于所述各个卡盘的后端部，在与各个小齿轮啮合的同时，沿相互相反方向进行线性运动；

杆运转凸轮，其以相对于所述运转杆的轴直交的轴为中心进行旋转地安装于所述卷绕安装部，外周面与所述运转杆的后端部接触地安装，借助于旋转运动而使所述运转杆沿轴向前进后退；及

凸轮驱动电动机，其使所述杆运转凸轮旋转。

9.根据权利要求7所述的二次电池的卷绕方式电池堆制造系统，其中，

所述卷绕单元还包括移动装置，所述移动装置使各个卷绕安装部沿相互的方向水平移动，从而使相对位置能够变化。

10.根据权利要求6所述的二次电池的卷绕方式电池堆制造系统，其中，

所述正极板拾放装置包括：

安装框架，其安装于所述卷绕单元的一侧；

旋转框架，其以第一旋转轴为中心进行旋转运动地安装于所述安装框架；

旋转驱动单元，其提供使所述旋转框架按既定角度周期性地旋转的旋转力；

多个电极固定构件，其沿圆周方向按既定间隔排列于所述旋转框架，安装为能相对于所述旋转框架沿半径方向进行直线往复运动，形成有用于真空吸附正极板的多个真空孔；

拾起驱动单元，其在与所述正极供应部相向的拾起位置，使所述电极固定构件向正极供应板侧往复移动；及

放下驱动单元，其在与所述卷绕单元相向的放下位置，使所述电极固定构件向卷绕单元侧往复移动；

所述负极板拾放装置以与所述正极板拾放装置相同的构成，对称地安装。

11.根据权利要求10所述的二次电池的卷绕方式电池堆制造系统，其中，

在所述电极固定构件的一侧端部凸出地形成有运转凸起，在所述安装框架的外部安装有引导构件，所述引导构件具备圆形的引导槽和凸起出入口，所述引导槽沿着所述运转凸起的旋转轨迹形成，引导运转凸起的移动，所述凸起出入口在所述引导槽切开形成，以便所述运转凸起能够分别从所述拾起位置及放下位置向所述引导槽的内外侧移动；

所述拾起驱动单元包括第一支撑座、第一支撑座移动部，所述第一支撑座在所述拾起位置把持所述运转凸起并使得向引导槽的内外侧移动，所述第一支撑座移动部使所述第一支撑座向电极供应部侧直线往复移动；

所述放下驱动单元包括第二支撑座、第二支撑座移动部，所述第二支撑座在所述放下位置把持所述运转凸起并使得向引导槽的内外侧移动，所述第二支撑座移动部使所述第二支撑座向卷绕单元侧直线往复移动。

12.根据权利要求11所述的二次电池的卷绕方式电池堆制造系统，其中，

所述第一支撑座移动部包括：凸轮盘，其供所述第一支撑座固定地安装，能够沿着在安装框架沿上下方向延长的升降导轨直线往复移动地安装；旋转凸轮，其在从中心偏心既定距离的位置具备插入于凸轮槽的凸轮轴，所述凸轮槽为在所述凸轮盘沿侧向延长的长孔形态；凸轮驱动电动机，其使所述旋转凸轮旋转。

13.一种二次电池的卷绕方式电池堆制造方法，作为利用权利要求6至12中任意一项的电池堆制造系统来制造二次电池的电池堆的方法，包括：

(a)卷绕单元把持隔离膜的步骤；

(b)正极板拾放装置把持正极供应部供应的正极板，负极板拾放装置把持负极供应部供应的负极板的步骤；

(c)在卷绕单元按既定角度周期性地旋转后暂时停止的状态下，所述正极板拾放装置和负极板拾放装置按照在控制部预先输入的层叠模式，同时或交替向被卷绕单元把持的隔离膜传递正极板和负极板的步骤；及

(d)隔离膜、正极板和负极板按既定顺序在卷绕单元全部层叠而完成电池堆后，截断隔离膜，将被卷绕单元把持的电池堆移送到外部的步骤。

14.根据权利要求13所述的二次电池的卷绕方式电池堆制造方法，其中，

在所述(c)步骤中，层叠模式为依次执行第一层叠步骤、第二层叠步骤、第三层叠步骤、第四层叠步骤后按既定次数重新反复执行从所述第一层叠步骤至第四层叠步骤的模式，第一层叠步骤为在隔离膜的两侧面同时供应、层叠正极板和负极板，第二层叠步骤为使卷绕单元向一个方向旋转180度后在隔离膜的一侧面层叠负极板，第三层叠步骤为使卷绕单元向一个方向旋转360度后在隔离膜的一侧面层叠正极板，第四层叠步骤为使卷绕单元旋转180度后在隔离膜的两侧面同时供应、层叠正极板和负极板。

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