CN112186265B - 一种异形锂电池叠片机及其叠片工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形锂电池叠片机，包括：安装隔膜的放卷机构，连接隔膜的张紧机构，隔膜两侧分别设置的正负极片，以及正负极片对应的活动钎，放卷机构包括：卷绕隔膜的卷绕轮，以及规律设置的缓冲辊，隔膜由若干多边形连接而成；正负极片的直角对应的边分别与对应的活动钎的侧面相贴合；活动钎分别通过第一连接杆和第二连接杆与第一活动环和第二活动环连接，第一活动环和第二活动环分别与第一滑轨和第二滑轨滑动连接；靠近缓冲辊的隔膜两侧还设置有压紧装置；张紧机构中设置伸缩夹具与隔膜连接，压紧装置与张紧机构相向运动。该装置一个叠片循环即可完成一个芯包的叠片制作，并且可满足特殊电子器件对各种异形电池的定制需求。

Description

一种异形锂电池叠片机及其叠片工艺

技术领域

本发明涉及锂电池生产技术领域或异形锂电池叠片技术领域，尤其涉及一种异形锂电池叠片机及其叠片工艺。

背景技术

锂电池，是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流，目前，在行业中锂电池的生产方式主要以卷绕和叠片两种工艺。

锂电池芯包的组成是由一定长度的隔膜和多张正负极片按一定的逻辑关系堆叠而成,每一次的隔膜、正极片和负极片堆叠都是一个叠片循环，又因为一个芯包是由多张极片组成，所以每一个芯包制成都需要进行多次极片叠片循环,进而每一个芯包制成都需消耗大量时间，以至于芯包制成工序成为整个工序段中产能提升的瓶颈之一。 现有技术中，一种双摆臂式张力控制装置及双摆臂式叠片机，该双摆臂式张力控制装置利用第一摆臂机构和第二摆臂机构摆动将隔膜进行Z型导向并折叠，使隔膜摆动进行覆膜，两个摆臂一个用于引导，另一个用于张紧,动作需配合使用，覆膜速度慢,效率较低。现有技术中，锂电池极片自动叠片机，代替了人工叠加,提高了效率;并且通过 校正机构对叠加前的极片和隔膜进行定位，提高了叠加的精度。该专利虽然是自动叠片，但是仍然存在叠片过程精度低，叠片后处理不充分，易产生气泡的问题。

市场上的覆膜方式均为隔膜左右往复运动覆膜或叠片台左右运动覆膜方式，该方式的覆膜效率低，并且现有的极片叠片机,叠单片耗时长，叠片效率不咼，叠片精度不高。若将叠片的速度提速后会遇到隔离膜不齐、隔膜撕裂、有气泡存在等技术难题。为了解决以上问题，需要研发一种异形锂电池叠片机，该装置一个叠片循环即可完成一个芯包的叠片制作，多极片能够同时与隔膜的快速叠片，叠片精度高，叠片的压紧力和张紧力稳定，并且该设备可满足特殊电子器件对各种异形电池的定制需求。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种异形锂电池叠片机及其叠片工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种异形锂电池叠片机，包括：安装隔膜的放卷机构，连接所述隔膜的张紧机构，所述隔膜两侧分别设置的正极片和负极片，以及所述正极片和所述负极片分别对应的活动钎，其特征在于，

所述放卷机构包括：卷绕隔膜的卷绕轮，以及规律设置的若干缓冲辊，所述隔膜由若干多边形连接而成；

所述正极片和所述负极片均为直角三边形结构；所述活动钎为方形柱体，所述正极片和所述负极片的直角对应的边，分别与对应的所述活动钎的侧面相贴合；所述活动钎的顶端和底端分别通过第一连接杆和第二连接杆，与第一活动环和第二活动环连接，所述第一活动环和所述第二活动环分别与第一滑轨和第二滑轨滑动连接，所述第一活动环能够在所述第一滑轨中自转；

靠近所述缓冲辊的所述隔膜两侧还设置有压紧装置；所述张紧机构中设置的伸缩夹具与所述隔膜连接，所述压紧装置与所述张紧机构相向运动。

本发明一个较佳实施例中，所述活动钎的顶端连接有一移动装置，所述移动装置上还设置有若干纠偏传感器。

本发明一个较佳实施例中，所述第一连接杆和所述第二连接杆的一端均与对应的所述活动环通过锁紧环连接，所述第一连接杆和所述第二连接杆的另一端均通过万向节连接所述活动钎的顶端和底端。

本发明一个较佳实施例中，所述压紧装置包括：第一压紧板、第二压紧板、第三压紧板和第四压紧板，所述第二压紧板和所述第三压紧板上还设置有伸缩式切刀。

本发明一个较佳实施例中，每个所述缓冲辊上均设置有若干角度传感器。

本发明一个较佳实施例中，所述伸缩夹具上规律分布有若干张力传感器。

本发明一个较佳实施例中，每个所述正极片和所述负极片与对应的所述活动钎，同时、同速并且同方向运动。

本发明一个较佳实施例中，每个所述正极片和所述负极片与对应的所述活动钎，运动至与所述隔膜完全平行贴合。

本发明还提供了一种异形锂电池叠片机的叠片工艺，其特征在于：

S1、锁紧环均锁紧，第一活动环和第二活动环沿滑轨滑动带动活动钎朝隔膜的方向运动，正负极片和对应的活动钎贴合后并同时、同速并且同方向运动，活动钎的运动使得隔膜变形弯曲；

S2、压紧装置与张紧机构相向运动，正负极片和对应的活动钎也向隔膜的中间部位运动挤压；

S3、第一活动环顺时针转动，带动活动钎转动，同时第二压紧板和第三压紧板压紧叠片；

S4、锁紧环均松开，活动钎顶端的移动装置将活动钎从叠片中抽离，取出制成异形锂电池。

本发明一个较佳实施例中，在所述S3中，在活动钎转动的过程中，张紧机构通过张力传感器调节隔膜底部的张力，使得隔膜底部收紧。

本发明一个较佳实施例中，三边形所述正极片或所述负极片的锐角对应的边与夹持机构连接。

本发明一个较佳实施例中，所述正极片或所述负极片为等腰直角三角形。

本发明一个较佳实施例中，所述正极片或所述负极片的每个锐角均通过圆角处理。

本发明一个较佳实施例中，所述隔膜具有高弹性和高形变性。

本发明一个较佳实施例中，所述第一活动环上还设置有限位装置。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

本发明提供了一种异形锂电池叠片机，该装置能够将多个极片按一定的逻辑关系与隔膜同时叠片，一个叠片循环完成一个芯包的叠片制作，提高整个工序的产能；该装置叠片的压紧力和张紧力稳定，叠片精确度高；该装置可满足特殊电子器件对各种异形电池的定制需求。

（1）本发明中活动钎和对应的正负极片向隔膜的中间部位运动挤压，同时压紧装置与张紧机构也相向运动至隔膜的中间部位，使得隔膜弯曲并堆叠，形成叠片，一个叠片循环即可完成一个芯包的叠片制作，取代了往复运动叠片的复杂工序，叠片效率极大提高。

活动钎为方形柱体，极片直角对应的边与活动钎侧面贴合对接，保证活动钎和极片均与隔膜完全贴合，保证极片在竖直方向的竖直，提高了叠片的精确度；同时，移动装置上的纠偏传感器也能检测极片是否与隔膜平行贴合，并且避免极片与隔膜的错位，避免叠片后产生气泡。

活动钎的运动由活动钎顶端和底端衔接的支杆和活动环控制，活动环上的锁紧环均锁紧，活动环均能够同时、同速、同方向运动，保证了极片与隔膜的平行贴合，利用活动环滑动的距离检测活动钎运动的距离，提高了叠片的精确度，为后续的压紧叠片的压紧力提供依据。

（2）本发明中张紧机构在整个叠片过程中，实现了张紧力的稳定控制，在压紧过程中保持隔膜上的张力始终平衡；在抽离活动钎时，锁紧环的放松和第一活动环的自转，通过张力机构控制隔膜底部的张力，实现对隔膜底部的收口，防止极片的掉落。此外，在整个循环工序中，活动钎与隔膜无滑动摩擦，无论在拉伸隔膜或退钎时，对隔膜没有损坏，防止隔膜的松垮或褶皱,提高隔膜的平整度，避免隔膜测损坏和提高叠片的精确度，有效地降低次品率。

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中记载的一些实施例，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是本发明的优选实施例的立体结构图；

图2是本发明的优选实施例的部分立体结构图；

图3是本发明的优选实施例的隔膜的立体结构图；

图4是本发明的优选实施例的活动钎的立体结构图；

图5是本发明的优选实施例的压紧装置的透视图；

图6是本发明的优选实施例的张紧机构的立体结构图；

图7是本发明的优选实施例的锂电池板的立体结构图；

图中：100、放卷机构；110、隔膜；120、卷绕轮；130、缓冲辊；131、角度传感器；

200、正极片；210、负极片；220、夹持机构；

300、活动钎；310、万向节；320、第一连接杆；321、第二连接杆；330、第一活动环；331、第二活动环；340、锁紧环；350、第一滑轨； 351、第二滑轨；360、移动装置；361、纠偏传感器；

400、压紧装置；410、第一压紧板；411、第二压紧板；412、第三压紧板；413、第四压紧板；420、伸缩式切刀；

500、张紧机构；510、伸缩夹具；520、张力传感器；600、异形锂电池。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1和图2所示，一种异形锂电池叠片机，包括：安装隔膜110的放卷机构100，连接隔膜110的张紧机构500，隔膜110两侧分别设置的正极片200和负极片210210，以及正极片200和负极片210分别对应的活动钎300。

放卷机构100包括：卷绕隔膜110的卷绕轮120，以及规律设置的若干缓冲辊130，缓冲辊130排列为V形，缓冲辊130能够在叠片过程中，缓冲下一循环叠片所需的隔膜110的长度，提高了叠片机的叠片效率。此外，每个缓冲辊130上均设置有若干角度传感器131，角度传感器131用于检测缓冲辊130的旋转角度，进而得到隔膜110缓冲的长度。

如图2所示，每个正极片200和负极片210与对应的活动钎300，同时、同速并且同方向运动，每个正极片200和负极片210与对应的活动钎300，运动至与隔膜110完全平行贴合。本发明中活动钎300和对应的正负极片210向隔膜110的中间部位运动挤压，同时压紧装置400与张紧机构500也相向运动至隔膜110的中间部位，使得隔膜110弯曲并堆叠，形成叠片，一个叠片循环即可完成一个芯包的叠片制作，取代了往复运动叠片的复杂工序，叠片效率极大提高。

如图3所示，隔膜110由若干多边形连接而成。隔膜110具有高弹性和高形变性，防止叠片时造成撕裂。这种异形隔膜110是为了满足特殊电子器件对各种异形电池的定制需求。

如图4所示，正极片200或负极片210均为等腰直角三边形结构，正极片200或负极片210的每个锐角均通过圆角处理，能够防止尖端放电。三边形正极片200或负极片210的锐角对应的边与夹持机构220连接。

活动钎300为方形柱体，正极片200和负极片210的直角对应的边，分别与对应的活动钎300的侧面相贴合，保证了活动钎300和极片均与隔膜110完全贴合，保证极片在竖直方向的竖直，提高了叠片的精确度。

活动钎300的顶端和底端分别通过第一连接杆320和第二连接杆321，与第一活动环330和第二活动环331连接，第一活动环330和第二活动环331分别与第一滑轨350和第二滑轨351滑动连接，第一连接杆320和第二连接杆321的一端均与对应的活动环通过锁紧环340连接，第一连接杆320和第二连接杆321的另一端均通过万向节310连接活动钎300的顶端和底端；第一活动环330能够在第一滑轨350中自转，使得活动钎300转动，隔膜110底部收紧，防止正负极片210的掉落。

需要说明的是，活动钎300的运动由活动钎300顶端和底端衔接的支杆和活动环控制，活动环上的锁紧环340均锁紧，活动环均能够同时、同速、同方向运动，保证了极片与隔膜110的平行贴合，利用活动环滑动的距离检测活动钎300运动的距离，提高了叠片的精确度，为后续的压紧叠片的压紧力提供依据。

活动钎300的顶端连接有一移动装置360，移动装置360能够实现各个方向的运动。移动装置360上还设置有若干纠偏传感器361。纠偏传感器361能够自动检测每个正负极片210和活动钎300表面的贴合程度并检测是否贴合平齐，纠偏传感器361还能够自动检测每个正负极片210和隔膜110的贴合程度并检测是否贴合平齐，避免极片与隔膜110的错位，避免叠片后产生气泡，进而提高了电芯的叠片质量。第一活动环330上还设置有限位装置，防止锁紧环340运动角度过大，与第一滑轨350接触。

如图5所示，靠近缓冲辊130的隔膜110两侧还设置有压紧装置400，压紧装置400包括：第一压紧板410、第二压紧板411、第三压紧板412和第四压紧板413。当活动钎300和正负极板运动压缩叠片后，先通过第二压紧板411和第二压紧板411与张力机构压紧，可以实现对叠片中间部分的压紧，待两端的活动钎300抽离后，第一压紧板410和第四压紧板413再与张力机构压紧。第二压紧板411和第三压紧板412上还设置有伸缩式切刀420，可以在第二压紧板411和第三压紧板412压缩叠片前，刀具切割隔膜110。

如图6所示，张紧机构500中设置的伸缩夹具510与隔膜110连接，伸缩夹具510上规律分布有若干张力传感器520，压紧装置400与张紧机构500相向运动；待一个叠片循环后，张力机构移动至放卷机构100附近，伸缩夹具510从张力机构的内部伸出，平整地夹紧隔膜110后，张力机构返回到原处。

需要说明的是，本发明中张力机构上还规律分布的若干张力传感器520，张力机构分别在上部、中部和下部各设置若干张力传感器520，张力传感器520能够始终检测隔膜110每个方向上的张紧力。

本发明中张紧机构500在整个叠片过程中，实现了张紧力的稳定控制，在压紧过程中保持隔膜110上的张力始终平衡；在抽离活动钎300时，锁紧环340的放松和第一活动环330的自转，通过张力机构控制隔膜110底部的张力，实现对隔膜110底部的收口，防止极片的掉落。此外，在整个循环工序中，活动钎300与隔膜110无滑动摩擦，无论在拉伸隔膜110或退钎时，对隔膜110没有损坏，防止隔膜110的松垮或褶皱,提高隔膜110的平整度，避免隔膜110测损坏和提高叠片的精确度，有效地降低次品率。

本发明还提供了一种异形锂电池叠片机的叠片工艺，其特征在于：

S1、锁紧环340均锁紧，第一活动环330和第二活动环331沿滑轨滑动带动活动钎300朝隔膜110的方向运动，正负极片210和对应的活动钎300贴合后并同时、同速并且同方向运动，活动钎300的运动使得隔膜110变形弯曲；

S2、压紧装置400与张紧机构500相向运动，正负极片210和对应的活动钎300也向隔膜110的中间部位运动挤压；

S3、第一活动环330顺时针转动，带动活动钎300转动，同时第二压紧板411和第三压紧板412压紧叠片；

S4、锁紧环340均松开，活动钎300顶端的移动装置360将活动钎300从叠片中抽离，取出制成异形锂电池。

在S3中，在活动钎300转动的过程中，张紧机构500通过张力传感器520调节隔膜110底部的张力，使得隔膜110底部收紧。

本发明提供了一种异形锂电池叠片机，该装置能够将多个极片按一定的逻辑关系与隔膜110同时叠片，一个叠片循环完成一个芯包的叠片制作，提高整个工序的产能；该装置叠片的压紧力和张紧力稳定，叠片精确度高。

如图7所述，本发明提供的异形锂电池叠片机制成的异形锂电池600，该设备可满足特殊电子器件对各种异形电池的定制需求；若干三角形锂电池通过串并联的方式可以制作成锂电池板，与传统的圆柱形锂电池板相比，本发明的锂电池板在空间利用率上大大改善。

本发明使用时，锁紧环340均锁紧，第一活动环330和第二活动环331沿滑轨滑动带动活动钎300朝隔膜110的方向运动，正负极片210和对应的活动钎300贴合后并同时、同速并且同方向运动，活动钎300的运动使得隔膜110变形弯曲；压紧装置400与张紧机构500相向运动，正负极片210和对应的活动钎300也向隔膜110的中间部位运动挤压；第一活动环330顺时针转动，带动活动钎300转动，同时第二压紧板411和第三压紧板412压紧叠片；锁紧环340均松开，活动钎300顶端的移动装置360将活动钎300从叠片中抽离，取出制成异形锂电池。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (8)

1.一种异形锂电池叠片机，包括：安装隔膜的放卷机构，连接所述隔膜的张紧机构，所述隔膜两侧分别设置的正极片和负极片，以及所述正极片和所述负极片分别对应的活动钎，其特征在于，

所述放卷机构包括：卷绕隔膜的卷绕轮，以及规律设置的若干缓冲辊，所述隔膜由若干多边形连接而成；

所述正极片和所述负极片均为直角三边形结构；所述活动钎为方形柱体，所述正极片和所述负极片的直角对应的边，分别与对应的所述活动钎的侧面相贴合；所述活动钎的顶端和底端分别通过第一连接杆和第二连接杆，与第一活动环和第二活动环连接，所述第一活动环和所述第二活动环分别与第一滑轨和第二滑轨滑动连接，所述第一活动环能够在所述第一滑轨中自转；

靠近所述缓冲辊的所述隔膜两侧还设置有压紧装置；所述张紧机构中设置的伸缩夹具与所述隔膜连接，所述压紧装置与所述张紧机构相向运动；

所述第一连接杆和所述第二连接杆的一端均与对应的所述活动环通过锁紧环连接，所述第一连接杆和所述第二连接杆的另一端均通过万向节连接所述活动钎的顶端和底端；所述压紧装置包括：第一压紧板、第二压紧板、第三压紧板和第四压紧板，所述第二压紧板和所述第三压紧板上还设置有伸缩式切刀。

2.根据权利要求1所述的一种异形锂电池叠片机，其特征在于：所述活动钎的顶端连接有一移动装置，所述移动装置上还设置有若干纠偏传感器。

3.根据权利要求1所述的一种异形锂电池叠片机，其特征在于：每个所述缓冲辊上均设置有若干角度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种异形锂电池叠片机，其特征在于：所述伸缩夹具上规律分布有若干张力传感器。

5.根据权利要求1所述的一种异形锂电池叠片机，其特征在于：每个所述正极片和所述负极片与对应的所述活动钎，同时、同速并且同方向运动。

6.根据权利要求1所述的一种异形锂电池叠片机，其特征在于：每个所述正极片和所述负极片与对应的所述活动钎，运动至与所述隔膜完全平行贴合。

7.基于权利要求1-6中任一项所述的一种异形锂电池叠片机的叠片工艺，其特征在于：

S1、锁紧环均锁紧，第一活动环和第二活动环沿滑轨滑动带动活动钎朝隔膜的方向运动，正负极片和对应的活动钎贴合后并同时、同速并且同方向运动，活动钎的运动使得隔膜变形弯曲；

S2、压紧装置与张紧机构相向运动，正负极片和对应的活动钎也向隔膜的中间部位运动挤压；

S3、第一活动环顺时针转动，带动活动钎转动，同时第二压紧板和第三压紧板压紧叠片；

S4、锁紧环均松开，活动钎顶端的移动装置将活动钎从叠片中抽离，取出制成异形锂电池。

8.根据权利要求7所述的一种异形锂电池叠片机的叠片工艺，其特征在于：在所述S3中，在活动钎转动的过程中，张紧机构通过张力传感器调节隔膜底部的张力，使得隔膜底部收紧。

Images