CN111554968A - 一种锂电池叠片装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池叠片装置，包括叠片部以及与所述叠片部连接的正极片上料部、负极片上料部、隔膜上料部，叠片部包括叠片装置以及设置与所述叠片装置上方的极片移载装置，所述极片移载装置包括正极片上吸附拉带、正极片下吸附拉带、负极片上吸附拉带、负极片下吸附拉带，所述正极片上吸附拉带、负极片上吸附拉带与所述叠片装置水平滑动设置；所述叠片装置包括叠片台以及设置于所述叠片台下方的纵向叠片模组，本申请提供的叠片装置，隔膜从叠片台的上方的辊轮伸出，并导向下方的叠片台，叠片台在辊轮下方水平运动，因而能够保证隔膜处于恒定张力的状态，使得隔膜在传输路径上始终沿同一方向运动，有效保证了隔膜的张力及其叠片对齐度。

Description

一种锂电池叠片装置
技术领域
本发明涉及电池叠片技术领域，具体是一种锂电池叠片装置。
背景技术
目前锂离子电池多采用“Z”形叠片方式进行卷芯制作，但传统方式中隔膜在传输路径上需要往复运动，即：为保持隔膜的张力，隔膜在传输路径上正向运动一段距离后，需要再反向运动一段距离。此种方式不利于隔膜在传输路径上的纠偏作业，致使叠片时的隔膜对齐度较差、隔膜张力不均匀且易造成隔膜破损。
传统“Z”形叠片是先将正、负极片进行裁切、装盒，再将极片料盒转移至叠片工位，这会造成生产不连续、设备占地空间大、上料时易出现吸多片的现象。传统“Z”形叠片机的正、负极片多采用吸盘机械手上料，即每次只上料一片正极片或者负极片，效率较低，且效率提升面临较大的瓶颈，难以满足日益增长的生产需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池叠片装置，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：
一种锂电池叠片装置，包括叠片部以及与所述叠片部连接的正极片上料部、负极片上料部、隔膜上料部；
所述正极片上料部包括正极带输送装置、正极片裁切装置，所述正极片裁切装置位于靠近所述叠片部的位置；
所述负极片上料部包括负极带输送装置、负极片裁切装置，所述负极片裁切装置位于靠近所述叠片部的位置；
所述隔膜上料部包括隔膜张力辊、隔膜夹持辊，所述隔膜夹持辊位于所述叠片部上方；
所述叠片部包括叠片装置以及设置与所述叠片装置上方的极片移载装置，所述极片移载装置包括正极片上吸附拉带、正极片下吸附拉带、负极片上吸附拉带、负极片下吸附拉带，所述正极片上吸附拉带、正极片下吸附拉带靠近所述正极片裁切装置，所述负极片上吸附拉带、负极片下吸附拉带靠近所述负极片裁切装置，所述正极片上吸附拉带、负极片上吸附拉带与所述叠片装置水平滑动设置；所述叠片装置包括叠片台以及设置于所述叠片台下方的纵向叠片模组。
作为本发明进一步的方案：所述正极上料部包括设置于所述正极带输送装置前端的正极张力辊，所述负极上料部包括设置于所述负极带输送装置前方的负极张力辊。
作为本发明进一步的方案：所述正极片裁切装置与所述负极片裁切装置结构相同，所负极片裁切装置包括裁切横移模组，所述裁切横移模组下方固定连接有安装板，所述安装板上固定连接有下底板以及设置于所述下底板上方的上压板，所述上压板与所述安装板上下滑动连接，所述安装板上上下滑动连接有切刀。
作为本发明进一步的方案：所述安装板上固定连接有上压板驱动气缸、切刀气缸，所述上压板驱动气缸的活塞下端与所述上压板固定连接，所述切刀气缸的活塞下端与所述切刀固定连接，所述上压板、下底板上均设有通槽，所述切刀活动插接于所述通槽内。
作为本发明进一步的方案：所述极片移载装置包括移载模组，所述移载模组下端与所述正极片上吸附拉带、负极片上吸附拉带上端固定连接。
作为本发明进一步的方案：所述正极片上吸附拉带、负极片上吸附拉带结构相同且对称布置，所述正极片上吸附拉带靠近所述负极片上吸附拉带的一端固定连接有连杆，所述连杆远离所述正极片上吸附拉带的一端转动连接有辊轮。
作为本发明进一步的方案：所述正极片上吸附拉带远离所述叠片装置的一端与所述正极片下吸附拉带对齐，所述正极片上吸附拉带靠近所述叠片装置的一端延伸到所述正极片下吸附拉带的外侧，负极片上吸附拉带远离所述叠片装置的一端与所述负极片下吸附拉带对齐，所述负极片上吸附拉带靠近所述叠片装置的一端延伸到所述负极片下吸附拉带的外侧。
作为本发明进一步的方案：所述叠片台位于所述正极片上吸附拉带、负极片上吸附拉带的下方，所述叠片台下方设置有用于带动所述叠片台水平滑动的横向叠片模组，所述叠片台上设有叠片压爪。
作为本发明进一步的方案：所述正极片上吸附拉带、正极片下吸附拉带、负极片上吸附拉带、负极片下吸附拉带结构相同，所述正极片上吸附拉带包括皮带以及设置于所述皮带内的真空腔，所述皮带上均匀开设有多个与所述真空腔连通的吸附孔。
作为本发明进一步的方案：所述真空腔两端设有用于带动所述皮带转动的皮带辊，所述真空腔两侧固定连接有挡板，所述挡板上固定有与所述真空腔连接的真空接头。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本申请提供的叠片装置，隔膜从叠片台的上方的辊轮伸出，并导向下方的叠片台，叠片台在辊轮下方水平运动，因而能够保证隔膜处于恒定张力的状态，使得隔膜在传输路径上始终沿同一方向运动，有效保证了隔膜的张力及其叠片对齐度，避免了因隔膜不均匀所述导致的隔膜破损的现象的出现；
2、本申请采用真空吸附拉带进行正、负极片的转移，能够杜绝传统“Z”形叠片时存在多极片的风险，提升了单卷芯的叠片一致性，而且可以连续生产，不需要存片，因而也不会出现吸多片的问题；
3、本发明在传统“Z”形叠片的基础上进行了改进，能够减少极片转移造成的时间浪费，大大提高了叠片效率。
附图说明
图1为本申请叠片后的卷芯示意图；
图2为实施例1的结构示意图；
图3为实施例1中负极带输送装置、负极片裁切装置的结构示意图；
图4为实施例1中负极片裁切装置的放大示意图；
图5为实施例1中极片移载装置、叠片装置的结构示意图；
图6为完成图5负极片堆叠后的动作示意图；
图7是在图6基础上堆叠正极片的动作示意图；
图8为实施例2的结构示意图；
图9为本申请中正极片上吸附拉带的三维示图；
图10本申请中正极片上吸附拉带的正视图。
图中：
10-正极片、101-正极卷、102-正极带、103-正极张力辊、104-正极带输送装置、105-正极片裁切装置；
20-负极片、201-负极卷、202-负极带、203-负极张力辊、204-负极带输送装置、205-负极片裁切装置、2051-裁切横移模组、2052-安装板、2053-下底板、2054-上压板、2055-上压板驱动气缸、2056-切刀、2057-切刀气缸、2058-通槽；
30-隔膜、301-隔膜卷、302-隔膜张力辊、303-隔膜夹持辊；
40-极片移载装置、401-移载模组、402-连接板、403-正极片上吸附拉带、404-正极片下吸附拉带、405-负极片上吸附拉带、406-负极片下吸附拉带、407-连杆、408-辊轮、4031-皮带、4032-吸附孔、4033-皮带辊、4034-挡板、4035、真空接头、4036-真空腔；
50-叠片装置、501-纵向叠片模组、502-叠片台、503-横向叠片模组。
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。
实施例1
请参阅图1-7、图9-10，本发明实施例中，一种锂电池叠片装置，包括叠片部以及与叠片部连接的正极片上料部、负极片上料部、隔膜上料部。
正极片上料部包括正极带输送装置104、正极片裁切装置105，正极片裁切装置105位于靠近正极片上吸附拉带403、正极片下吸附拉带404的位置，正极上料部包括设置于正极带输送装置104前端的正极张力辊103，正极张力辊103前方设有正极卷101，正极卷101上的正极片依次绕过或穿过正极张力辊103、正极带输送装置104形成正极带102进入到正极片裁切装置105内。
负极片上料部包括负极带输送装置204、负极片裁切装置205，负极片裁切装置205位于靠近负极片上吸附拉带405、负极片下吸附拉带406的位置，负极上料部包括设置于负极带输送装置204前方的负极张力辊203，负极张力辊203前方设有负极卷201，负极卷201上的负极片依次绕过或穿过负极张力辊203、负极带输送装置204形成负极带202进入到负极片裁切装置205内，正极带输送装置104与负极带输送装置204结构相同，在负极带202的两侧分别设置两套负极带输送装置204，负极带输送装置204为循环皮带线，用于夹持、输送负极带202，上、下两套负极带输送装置204分别有独立的动力驱动装置。
正极片裁切装置105与负极片裁切装置205结构相同，所负极片裁切装置205包括裁切横移模组2051，裁切横移模组2051下方固定连接有安装板2052，安装板2052上固定连接有下底板2053以及设置于下底板2053上方的上压板2054，上压板2054与安装板2052上下滑动连接，安装板2052上上下滑动连接有切刀2056，安装板2052上固定连接有上压板驱动气缸2055、切刀气缸2057，上压板驱动气缸2055的活塞下端与上压板2054固定连接，切刀气缸2057的活塞下端与切刀2056固定连接，上压板2054、下底板2053上均设有通槽2058，切刀2056活动插接于通槽2058内。
隔膜上料部包括隔膜张力辊302、隔膜夹持辊303，隔膜夹持辊303位于叠片部上方，隔膜张力辊302前方设有隔膜卷301，隔膜卷301上的隔膜30绕过隔膜张力辊302、隔膜夹持辊303进入到叠片部内进叠片。
叠片部包括叠片装置50以及设置与叠片装置50上方的极片移载装置40，极片移载装置40包括正极片上吸附拉带403、正极片下吸附拉带404、负极片上吸附拉带405、负极片下吸附拉带406，正极片上吸附拉带403、正极片下吸附拉带404靠近正极片裁切装置105，负极片上吸附拉带405、负极片下吸附拉带406靠近负极片裁切装置205，极片移载装置40包括移载模组401，移载模组401下端与正极片上吸附拉带403、负极片上吸附拉带405上端固定连接，极片移载模组401带动正极片上吸附拉带403、负极片上吸附拉带405在叠片装置50上方做水平往复滑动运动，正极片上吸附拉带403、负极片上吸附拉带405结构相同且对称布置，正极片上吸附拉带403靠近负极片上吸附拉带405的一端固定连接有连杆407，连杆407远离正极片上吸附拉带403的一端转动连接有辊轮408，两侧的辊轮408滚动连接，隔膜30从两侧辊轮中间穿过。叠片装置50包括叠片台502以及设置于叠片台502下方的纵向叠片模组501，叠片台502上设有叠片压爪，用于固定叠片的卷芯。
正极片上吸附拉带403、正极片下吸附拉带404、负极片上吸附拉带405、负极片下吸附拉带406结构相同，正极片上吸附拉带403包括皮带4031以及设置于皮带4031内的真空腔4036，皮带4031上均匀开设有多个与真空腔4036连通的吸附孔4032，真空腔4036两端设有用于带动皮带4031转动的皮带辊4033，真空腔4036两侧固定连接有挡板4035，挡板4035上固定有与真空腔4036连接的真空接头。
此外，正极张力辊103、负极张力辊203、隔膜张力辊302、隔膜夹持辊303均固定安装在设备大板上，且均可绕自身中心轴线自由转动。
本发明在使用时，如图2所示，负极卷201开卷后，负极带202缠绕在负极张力辊203上，然后被负极带输送装置204输送至负极片裁切装置205处。正极卷101开卷后，正极带102缠绕在正极张力辊103上，然后被正极带输送装置104输送至正极片裁切装置105处。
如图3、图4所示，当负极带202运动至负极片裁切装置205处后，裁切横移模组2051驱动安装板2052向右运动，使其运动速度与负极带202相同。上压板驱动气缸2055驱动上压板2054向下运动，直至负极带202被夹持在上压板2054、下底板2053之间。然后切刀气缸2057驱动切刀2056向下运动，裁切负极带202，形成负极片20。裁切完成后，切刀2056恢复到初始位置，裁切横移模组2051驱动安装板2052继续向右运动，直至负极片20被负极片下吸附拉带406吸附住。上压板驱动气缸2055再驱动上压板2054向上运动，恢复到初始位置。裁切横移模组2051驱动安装板2052向左运动至初始位置，待负极带202运动到指定位置后再进行下一轮的裁切作业。
正极片10的裁切作业与上述负极片的裁切过程类似。
负极片20被负极片下吸附拉带406吸附住后，再被转移至负极片上吸附拉带405上，移载模组401驱动连接板402向右移动，带动负极片20运动至叠片位置，此时的叠片台502在纵向叠片模组501的驱动下向上运动，叠片压爪将负极片20压紧在叠片台502上。至此就完成了负极片20一个叠片周期的动作。
如图6、图7所示，完成负极片20的堆叠后，为了保持隔膜30的恒定张力，叠片台502向下运动，且移载模组401驱动连接板402向左移动，并带动正极片10运动至叠片位置，叠片台502向下运动一段距离后再向上运动至正极片10的叠片位置。叠片压爪将正极片10压紧在叠片台502上。至此就完成了正极片10一个叠片周期的动作。
实施例2
请参阅图1-4、图8-10，本发明实施例中，一种锂电池叠片装置，包括叠片部以及与叠片部连接的正极片上料部、负极片上料部、隔膜上料部。
正极片上料部包括正极带输送装置104、正极片裁切装置105，正极片裁切装置105位于靠近正极片上吸附拉带403、正极片下吸附拉带404的位置，正极上料部包括设置于正极带输送装置104前端的正极张力辊103，正极张力辊103前方设有正极卷101，正极卷101上的正极片依次绕过或穿过正极张力辊103、正极带输送装置104形成正极带102进入到正极片裁切装置105内。
负极片上料部包括负极带输送装置204、负极片裁切装置205，负极片裁切装置205位于靠近负极片上吸附拉带405、负极片下吸附拉带406的位置，负极上料部包括设置于负极带输送装置204前方的负极张力辊203，负极张力辊203前方设有负极卷201，负极卷201上的负极片依次绕过或穿过负极张力辊203、负极带输送装置204形成负极带202进入到负极片裁切装置205内，正极带输送装置104与负极带输送装置204结构相同，在负极带202的两侧分别设置两套负极带输送装置204，负极带输送装置204为循环皮带线，用于夹持、输送负极带202，上、下两套负极带输送装置204分别有独立的动力驱动装置。
正极片裁切装置105与负极片裁切装置205结构相同，所负极片裁切装置205包括裁切横移模组2051，裁切横移模组2051下方固定连接有安装板2052，安装板2052上固定连接有下底板2053以及设置于下底板2053上方的上压板2054，上压板2054与安装板2052上下滑动连接，安装板2052上上下滑动连接有切刀2056，安装板2052上固定连接有上压板驱动气缸2055、切刀气缸2057，上压板驱动气缸2055的活塞下端与上压板2054固定连接，切刀气缸2057的活塞下端与切刀2056固定连接，上压板2054、下底板2053上均设有通槽2058，切刀2056活动插接于通槽2058内。
隔膜上料部包括隔膜张力辊302、隔膜夹持辊303，隔膜夹持辊303位于叠片部上方，隔膜张力辊302前方设有隔膜卷301，隔膜卷301上的隔膜30绕过隔膜张力辊302、隔膜夹持辊303进入到叠片部内进叠片。
正极片上吸附拉带403远离叠片装置50的一端与正极片下吸附拉带404对齐，正极片上吸附拉带403靠近叠片装置50的一端延伸到正极片下吸附拉带404的外侧，负极片上吸附拉带405远离叠片装置50的一端与负极片下吸附拉带406对齐，负极片上吸附拉带405靠近叠片装置50的一端延伸到负极片下吸附拉带406的外侧，叠片台502位于正极片上吸附拉带403、负极片上吸附拉带405的下方，叠片台502下方设置有用于带动叠片台502水平滑动的横向叠片模组503，叠片台502上设有叠片压爪，用于固定叠片的卷芯。
本实施例在使用的过程中，负极片上吸附拉带405、正极片上吸附拉带403均不能进行左、右横向移动。如图8所示，叠片台502完成负极片20的堆叠后，为保证隔膜30的恒定张力，纵向叠片模组501驱动叠片台502向下运动的同时，横向叠片模组503驱动纵向叠片模组501向右运动，叠片台502向下运动一段距离后再向上运动，叠片台502的运动轨迹为半圆形，其余的过程均与实施例1相同。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种锂电池叠片装置，其特征在于，包括叠片部以及与所述叠片部连接的正极片上料部、负极片上料部、隔膜上料部；
所述正极片上料部包括正极带输送装置(104)、正极片裁切装置(105)，所述正极片裁切装置(105)位于靠近所述叠片部的位置；
所述负极片上料部包括负极带输送装置(204)、负极片裁切装置(205)，所述负极片裁切装置(205)位于靠近所述叠片部的位置；
所述隔膜上料部包括隔膜张力辊(302)、隔膜夹持辊(303)，所述隔膜夹持辊(303)位于所述叠片部上方；
所述叠片部包括叠片装置(50)以及设置与所述叠片装置(50)上方的极片移载装置(40)，所述极片移载装置(40)包括正极片上吸附拉带(403)、正极片下吸附拉带(404)、负极片上吸附拉带(405)、负极片下吸附拉带(406)，所述正极片上吸附拉带(403)、正极片下吸附拉带(404)靠近所述正极片裁切装置(105)，所述负极片上吸附拉带(405)、负极片下吸附拉带(406)靠近所述负极片裁切装置(205)，所述正极片上吸附拉带(403)、负极片上吸附拉带(405)与所述叠片装置(50)水平滑动设置；所述叠片装置(50)包括叠片台(502)以及设置于所述叠片台(502)下方的纵向叠片模组(501)。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述正极上料部包括设置于所述正极带输送装置(104)前端的正极张力辊(103)，所述负极上料部包括设置于所述负极带输送装置(204)前方的负极张力辊(203)。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述正极片裁切装置(105)与所述负极片裁切装置(205)结构相同，所负极片裁切装置(205)包括裁切横移模组(2051)，所述裁切横移模组(2051)下方固定连接有安装板(2052)，所述安装板(2052)上固定连接有下底板(2053)以及设置于所述下底板(2053)上方的上压板(2054)，所述上压板(2054)与所述安装板(2052)上下滑动连接，所述安装板(2052)上上下滑动连接有切刀(2056)。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述安装板(2052)上固定连接有上压板驱动气缸(2055)、切刀气缸(2057)，所述上压板驱动气缸(2055)的活塞下端与所述上压板(2054)固定连接，所述切刀气缸(2057)的活塞下端与所述切刀(2056)固定连接，所述上压板(2054)、下底板(2053)上均设有通槽(2058)，所述切刀(2056)活动插接于所述通槽(2058)内。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述极片移载装置(40)包括移载模组(401)，所述移载模组(401)下端与所述正极片上吸附拉带(403)、负极片上吸附拉带(405)上端固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述正极片上吸附拉带(403)、负极片上吸附拉带(405)结构相同且对称布置，所述正极片上吸附拉带(403)靠近所述负极片上吸附拉带(405)的一端固定连接有连杆(407)，所述连杆(407)远离所述正极片上吸附拉带(403)的一端转动连接有辊轮(408)。
7.根据权利要求1所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述正极片上吸附拉带(403)远离所述叠片装置(50)的一端与所述正极片下吸附拉带(404)对齐，所述正极片上吸附拉带(403)靠近所述叠片装置(50)的一端延伸到所述正极片下吸附拉带(404)的外侧，负极片上吸附拉带(405)远离所述叠片装置(50)的一端与所述负极片下吸附拉带(406)对齐，所述负极片上吸附拉带(405)靠近所述叠片装置(50)的一端延伸到所述负极片下吸附拉带(406)的外侧。
8.根据权利要求7所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述叠片台(502)位于所述正极片上吸附拉带(403)、负极片上吸附拉带(405)的下方，所述叠片台(502)下方设置有用于带动所述叠片台(502)水平滑动的横向叠片模组(503)，所述叠片台(502)上设有叠片压爪。
9.根据权利要求1所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述正极片上吸附拉带(403)、正极片下吸附拉带(404)、负极片上吸附拉带(405)、负极片下吸附拉带(406)结构相同，所述正极片上吸附拉带(403)包括皮带(4031)以及设置于所述皮带(4031)内的真空腔(4036)，所述皮带(4031)上均匀开设有多个与所述真空腔(4036)连通的吸附孔(4032)。
10.根据权利要求9所述的一种锂电池叠片装置，其特征在于，所述真空腔(4036)两端设有用于带动所述皮带(4031)转动的皮带辊(4033)，所述真空腔(4036)两侧固定连接有挡板(4035)，所述挡板(4035)上固定有与所述真空腔(4036)连接的真空接头。
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Application publication date: 20200818

Assignee: Shanghai Xuanyi New Energy Development Co.,Ltd.

Assignor: Hefei Guoxuan High-Tech Power Energy Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023980049293

Denomination of invention: A lithium battery stacking device

Granted publication date: 20220712

License type: Common License

Record date: 20231207