CN113206284A - 长幅二次电池用高速堆垛装置 - Google Patents

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CN113206284A CN202010686495.3A CN202010686495A CN113206284A CN 113206284 A CN113206284 A CN 113206284A CN 202010686495 A CN202010686495 A CN 202010686495A CN 113206284 A CN113206284 A CN 113206284A
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Abstract

本发明中，在层叠桌未移动也未旋转的状态下，阳极板传递单元和阴极板传递单元将阳极板和阴极板交替层叠于分离膜上面，分离膜放置于层叠桌上面。因此，可以消除以往由于层叠桌的左右移动造成的时间浪费，和由于层叠桌子的旋转而导致长幅的阳极板和阴极板倾斜的现象，从而可以迅速制造出长幅的二次电池用电池组。

Description

长幅二次电池用高速堆垛装置
技术领域
本发明涉及一种长幅二次电池用高速堆垛装置。
背景技术
二次电池用于智能手机、笔记本电脑、电动汽车等多种技术领域。
二次电池将阳极板、分离膜(separator)、阴极板按顺序层叠的电池组放在电解质溶液里，从而实现密封的形态。
制作电池组的方式大致分为两种。小型二次电池的情况，使用将阴极板及阳极板配置于分离膜上并将其卷起后制作成凝胶卷(jelly-roll)形态的方式，中大型二次电池的情况，使用将阳极板、阴极板及分离膜层叠而制作的方式。
通过层叠式制作二次电池的电池组的方式有多种，其中，Z-堆垛(Z-stacking)方式，如图1所示，以如下形态实现层叠，分离膜3形成以之字形折叠的形态，在其之间交替地插入有阳极板1及阴极板2。
为了实现Z-堆垛方式，以往在沿左右间隔的极板桌分别堆积阴极板及阳极板，将位于极板桌之间的层叠桌沿左右水平往复移动，放置在层叠桌上的分离膜上交替层叠阴极板及阳极板。但是，这样的方式由于层叠桌的左右移动难以缩短作业时间。
为了解决这样的问题，如韩国登记专利(10-1730469)中所公开的一样，开发了如下方式，层叠桌在原位置以一定的角度向左右往复旋转，从而将阴极板及阳极板交替层叠于分离膜上。
但是，由于层叠桌以一定的角度向左右倾斜，如长幅二次电池一样，宽度长的情况(60cm以上)，宽度长的阳极板及阴极板越层叠，则发生无法承担其重量而向一侧倾斜的现象。换句话说，这样的方式可缩短作业时间，但不适合长幅二次电池的制造。
先行技术文献
(专利文献0001)韩国登记专利(10-1730469)
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能解决上述问题的长幅二次电池用高速堆垛装置。
用于达成目的的长幅二次电池用高速堆垛装置，特征在于，包括：
阳极板供给单元，其供给阳极板；
阳极板位置调整单元，其接收所述阳极板供给单元供给的所述阳极板，调整接收到的所述阳极板的位置；
阴极板供给单元，其供给阴极板；
阴极板位置调整单元，其接收所述阴极板供给单元供给的所述阴极板，调整接收到的所述阴极板的位置；
分离膜供给单元，其连续地供给分离膜；
层叠单元，其接收在所述阳极板位置调整单元和所述阴极板位置调整单元中进行位置调整的所述阳极板和所述阴极板，接收到的所述阳极板和所述阴极板将从所述分离膜供给单元获得的所述分离膜置于之间，并交替地层叠；
阳极板传递单元，其包括第一阳极板传递模块和第二阳极板传递模块，其中，第一阳极板传递模块以对于地面垂直的旋转中心轴为中心水平旋转，从而将所述阳极板供给单元供给的所述阳极板传递至所述阳极板位置调整单元；第二阳极板传递模块与所述第一阳极板传递模块连接为一体，与所述第一阳极板传递模块一起旋转，将在所述阳极板位置调整单元中进行位置调整的所述阳极板传递至所述层叠单元；
阴极板传递单元，其包括第一阴极板传递模块和第二阴极板传递模块，其中，第一阴极板传递模块以对于地面垂直的旋转中心轴为中心水平旋转，从而将所述阴极板供给单元供给的所述阴极板传递至所述阴极板位置调整单元；第二阴极板传递模块，其与所述第一阴极板传递模块连接为一体，与所述第一阴极板传递模块一起旋转，将在所述阴极板位置调整单元中进行位置调整的所述阴极板传递至所述层叠单元。
本发明中，在层叠桌未移动也未旋转的状态下，阳极板传递单元和阴极板传递单元将阳极板和阴极板交替层叠于分离膜上面，分离膜放置于层叠桌上面。
因此，可以消除以往由于层叠桌的左右移动造成的时间浪费，和由于层叠桌子的旋转而导致长幅的阳极板和阴极板倾斜的现象，从而可以迅速制造出长幅的二次电池用电池组。
附图说明
图1是概略地表示以Z-堆垛方式制造的二次电池内部电池组的侧截面图。
图2是表示根据本发明的一个实施例的长幅二次电池用高速堆垛装置的图。
图3是表示图2所示的长幅二次电池用高速堆垛装置的阳极板位置调整单元的图。
图4是表示图2所示的长幅二次电池用高速堆垛装置的层叠单元的图。
图5是表示图2所示的长幅二次电池用高速堆垛装置的阳极板传递单元的图。
图6是表示图2所示的第二阳极板传递单元内部构成的图。
图7是表示阳极板传递单元及阴极板传递单元的作业前配置状态的图。
图8是表示图7所示的阳极板传递单元旋转的状态的图。
图9是用于说明通过图2所示的长幅二次电池用高速堆垛装置层叠阳极板、分离膜、阴极板的过程的图，图9a是表示阳极板通过阳极板传递单元在层叠单元层叠的状态的图，图9b是表示阴极板通过阴极板传递单元在层叠单元层叠的状态的图。
标号说明
10：长幅二次电池用高速堆垛装置
100：阳极板供给单元 200：阳极板位置调整单元
300：分离膜供给单元 400：层叠单元
500：阳极板传递单元 600：阴极板供给单元
700：阴极板位置调整单元 800：阴极板传递单元
具体实施方式
以下，对根据本发明的一个实施例的长幅二次电池用高速堆垛装置进行详细的说明。
如图2所示，根据本发明的一个实施例的长幅二次电池用高速堆垛装置10包括阳极板供给单元100、阳极板位置调整单元200、阴极板供给单元600、阴极板位置调整单元700、分离膜供给单元300、层叠单元400、阳极板传递单元500、阴极板传递单800元。
阳极板供给单元100、阳极板位置调整单元200、阳极板传递单元500将层叠单元400置于之间，分别与阴极板供给单元600、阴极板位置调整单元700、阴极板传递单800元对称地设置，设置为互相相同的结构，并以相同的运转方式操作。因此在以下的说明中，以阳极板供给单元100、阳极板位置调整单元200、阳极板传递单元500为中心，对其细节构成及动作进行说明，省略对于阴极板供给单元600、阴极板位置调整单元700、阴极板传递单元800的详细的说明。
阳极板供给单元100供给阳极板。阳极板供给单元100包括盒110、升降部120、升降驱动部130。盒110装载以一定的四边形大小切断加工的多个阳极板。在此，阳极板具有60cm以上的宽度。阴极板也是如此。升降部120将盒110中装载的阳极板向上侧移送一定距离。升降驱动部130使得升降部120沿上下移动。
阳极板位置调整单元200接收阳极板供给单元100供给的阳极板，排列阳极板的位置。如此，在将阳极板移送至层叠单元400并层叠之前准确地排列阳极板的位置，从而能够使得阳极板准确地安放于层叠单元400并层叠。
如图3所示，这样的阳极板位置调整单元200包括阳极板位置调整用支撑桌210、阳极板位置调整用视觉摄影机220、阳极板位置调整用驱动部230。
阳极板位置调整用支撑桌210支撑阳极板。
阳极板位置调整用视觉摄影机220配置于阳极板位置调整用支撑桌210的下部，拍摄阳极板的棱角区域，从而获得阳极板的位置信息。
阳极板位置调整用驱动部230与阳极板位置调整用支撑桌210连接，使得阳极板位置调整用支撑桌210沿X-Y方向进行线形运动及以Z轴为中心按规定的角度(θ)进行旋转运动。
如图2所示，分离膜供给单元300位于层叠单元400的上侧，向层叠桌410连续地以之字形供给分离膜。
层叠单元400接收在阳极板位置调整单元200和阴极板位置调整单元700中进行位置调整的阳极板和阴极板，接收到的阳极板和阴极板将从分离膜供给单元300获得的分离膜置于之间并交替地层叠。
如图4所示，层叠单元400包括层叠桌410、夹紧单元420、层叠桌用上下移动部430、层叠单元用上下移动部440。
阳极板、分离膜、阴极板层叠在层叠桌410。
夹紧单元420配置于层叠桌410的两侧部，对放置于层叠桌410上的阳极板、分离膜、阴极板的边缘部分加压并固定。这样的夹紧单元420包括第一夹具421a及第二夹具421b、夹具水平移动部422、夹具上下移动部423。
第一夹具421a及第二夹具421b在层叠桌410的两侧部互相面对地分别配置一对。第一夹具421a及第二夹具421b互相独立地上下移动，通过夹具水平移动部422相对于层叠桌410沿水平方向移动，通过夹具上下移动部423向上下移动的同时，将阳极板和阴极板层叠于分离膜上的时候，对阳极板和阴极板及分离膜的两侧边缘部分交替加压并固定。
夹具水平移动部422使得第一夹具421a及第二夹具421b沿水平方向移动，夹具上下移动部423使得第一夹具421a及第二夹具421b沿上下方向移动。
层叠桌用上下移动部430使得层叠桌410沿上下方向移动。随着阳极板、分离膜、阴极板的层叠，层叠桌用上下移动部430适当地调节层叠桌410的高度。
为了将阳极板、分离膜、阴极板交替层叠的层叠体从层叠单元400移动至下一个作业装备，层叠单元用上下移动部440使得层叠单元400整体沿上下方向移动。
层叠板传递单元500将阳极板供给单元100供给的阳极板传递至阳极板位置调整单元200的同时，将在阳极板位置调整单元200中进行位置调整的阳极板传递至层叠单元400。
如图5所示，阳极板传递单元500包括第一阳极板传递模块510、第二阳极板传递模块520、阳极板传递用旋转模块530、阳极板传递用升降模块540。
第一阳极板传递模块510以对于地面垂直的旋转中心轴为中心水平旋转，从而将阳极板供给单元100供给的阳极板传递至阳极板位置调整单元200。第一阳极板传递模块510包括第一阳极板传递用旋转臂部511、第一阳极板传递用吸附部512、第一阳极板传递模块用励磁部513。
第一阳极板传递用旋转臂部511结合于阳极板传递用旋转轴532。
第一阳极板传递用吸附部512设置于第一阳极板传递用旋转臂部511，并真空吸附阳极板。第一阳极板传递用吸附部512为直六面体的块形态，在内部配置有可对阳极板进行真空吸附并固定的多个吸附孔。
第一阳极板传递模块用励磁部513使得第一阳极板传递用吸附部512沿上下方向振动。在第一阳极板传递用吸附部512对装载于阳极板供给单元100的盒110的阳极板进行真空吸附时，第一阳极板传递模块用励磁部513使得第一阳极板传递用吸附部512沿上下方向振动，从而防止阳极板的两枚排出。第一阳极板传递模块用励磁部513具有和后述的第二阳极板传递模块用励磁部523相同的构成，并以相同的方式运转，因此为了方便在说明第二阳极板传递模块用励磁部523时进行详细说明。
第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520以一定角度(30～45°)张开的状态连接为一体。其理由是因为，使得第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520同时下降，使得第一阳极板传递模块510从阳极板供给单元100获得阳极板，使得第二阳极板传递模块520获得在阳极板位置调整单元200中进行排列的阳极板，从而大幅缩短搭载时间。第一阴极板传递模块810和第二阴极板传递模块820也因同样的理由，以一定角度(30～45°)张开的状态连接为一体。换句话说，使得第一阴极板传递模块810和第二阴极板传递模块820同时下降，使得第一阴极板传递模块(810)从阴极板供给单元600获得阴极板，使得第二阴极板传递模块820获得在阴极板位置调整单元700中排进行列的阴极板，从而大幅缩短作业时间。
第二阳极板传递模块520和第一阳极板传递模块510一起旋转，将在阳极板位置调整单元200中进行位置调整的阳极板传递至层叠单元400。这样的第二阳极板传递模块520，如图5及图6所示，包括第二阳极板传递用旋转臂部521、第二阳极板传递用吸附部522、阳极板吸附部用旋转部524、第二阳极板传递模块用励磁部523。
第二阳极板传递用旋转臂部521连接于阳极板传递用旋转模块530。第二阳极板传递用旋转臂部521与第一阳极板传递用旋转臂部511连接为一体，并与第一阳极板传递用旋转臂部511一起旋转。
第二阳极板传递用吸附部522可旋转地与第二阳极板传递用旋转臂部521连接，并真空吸附阳极板。第二阳极板传递用吸附部522为与如上所述的第一阳极板传递用吸附部512相同的结构。
阳极板吸附部用旋转部524安装于第二阳极板传递用旋转臂部521，与阳极板传递用旋转轴532和第二阳极板传递用吸附部522连接，使得第二阳极板传递用吸附部522沿与第二阳极板传递用旋转臂部521的旋转方向相反的方向旋转。
换句话说，如图7所示，阳极板吸附部用旋转部524，在将第二阳极板传递用旋转臂部521配置于阳极板位置调整单元200上的状态下，如图8所示，如果向层叠单元400上沿顺时针方向旋转，则使得第二阳极板传递用吸附部522沿与第二阳极板传递用旋转臂部521的旋转方向相反的方向旋转。
为此，如图6所示，阳极板吸附部用旋转部524包括：阳极板吸附部用第一滑轮524a，其可旋转地结合于阳极板传递用旋转轴532；阳极板吸附部用第二滑轮524b，其结合于第二阳极板传递用吸附部522；阳极板吸附部用旋转带524c，其连接于阳极板吸附部用第一滑轮524a和阳极板吸附部用第二滑轮524b。
阳极板吸附部用第一滑轮524a通过向心轴承(未示出)结合于阳极板传递用旋转轴532。向心轴承的内轮结合于阳极板传递用旋转轴532的外周面，向心轴承的外轮结合于阳极板吸附部用第一滑轮524a的内周面。
如此，就可相对旋转地结合在阳极板传递用旋转轴532的阳极板吸附部用第一滑轮524a而言，即使阳极板传递用旋转轴532旋转也不会和阳极板传递用旋转轴532一起旋转。因此，为了使得第二阳极板传递用旋转臂部521旋转，在阳极板传递用旋转轴532旋转时，从阳极板吸附部用第一滑轮524a的角度来看，就像相对于阳极板传递用旋转轴532沿与第二阳极板传递用旋转臂部521的旋转方向(即，阳极板传递用旋转轴532旋转方向)相反的方向旋转一样。
如此，阳极板吸附部用第一滑轮524a通过阳极板吸附部用旋转带524c和阳极板吸附部用第二滑轮524b与第二阳极板传递用吸附部522连接，第二阳极板传递用旋转臂部521的旋转时，第二阳极板传递用吸附部522沿与第二阳极板传递用旋转臂部521的旋转方向相反的方向旋转。由此，如图8所示，阳极板未倾斜地配置于层叠单元400的层叠桌410，而是可配置于准确的位置。此外，第二阳极板传递用旋转臂部521的旋转时，第二阳极板传递用吸附部522也一起移动，因此无需用于第二阳极板传递用吸附部522的旋转的另外的驱动部。
如图6所示，第二阳极板传递模块用励磁部523使得第二阳极板传递用吸附部522沿上下方向振动。第二阳极板传递模块用励磁部523包括圆筒盖523d、正时从动滑轮523b、正时带523c、正时主动滑轮523a、第二阳极板传递模块用励磁电机523e。
圆筒盖523d可旋转地结合于第二阳极板传递用旋转臂部521。在圆筒盖523d的下侧连接有第二阳极板传递用吸附部522，随着圆筒盖523d的旋转，第二阳极板传递用吸附部522沿上下方向移动。
正时从动滑轮523b结合于圆筒盖523d。正时带523c连接于正时从动滑轮523b。正时主动滑轮523a连接于正时带523c，可旋转地结合于第二阳极板传递用旋转臂部521。第二阳极板传递模块用励磁电机523e支撑于第二阳极板传递用旋转臂部521，与正时主动滑轮523a连接，从而使得正时从动滑轮523b旋转。
阳极板传递用旋转模块530支撑第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520，并使得第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520旋转。这样的阳极板传递用旋转模块530包括旋转模块框架部531、阳极板传递用旋转轴532、阳极板传递用旋转驱动部533。旋转模块框架部531结合于极板传递用升降模块。阳极板传递用旋转轴532可旋转地连接于旋转模块框架部531，第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520结合。阳极板传递用旋转驱动部533结合于阳极板传递用旋转轴532，从而使得阳极板传递用旋转轴532旋转。
阳极板传递用升降模块540使得阳极板传递用旋转模块530整体沿上下方向移动。
以下，对利用根据本发明一个实施例的长幅二次电池用高速堆垛装置来制造出长幅的电池组的过程进行说明。基本参照图2、图5、图6、图7。阳极板及阴极板的宽度为60cm以上。
分离膜供给单元300将分离膜连续地供给至层叠单元400。
参照图8，最初，第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520同时下降，第一阳极板传递模块510从阳极板供给单元100获得阳极板，第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520同时沿顺时针方向旋转并下降，从而将阳极板放置于阳极板位置调整单元200上。并且，复归到原位。阳极板位置调整单元200排列阳极板的位置。
同样地，最初，第一阴极板传递模块810和第二阴极板传递模块820同时下降，第一阴极板传递模块810从阴极板供给单元600获得阴极板，第一阴极板传递模块810和第二阴极板传递模块820同时沿逆时针方向旋转，从而将阴极板放置于阴极板位置调整单元700上。并且，复归到原位。阴极板位置调整单元700排列阴极板的位置。
下一个过程，将一直重复到长幅的电池组制造出来为止。
第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520同时下降，第一阳极板传递模块510从阳极板供给单元100获得阳极板，第二阳极板传递模块520获得在阳极板位置调整单元200中进行排列的阳极板。
如图9a所示，
第一阳极板传递模块510和第二阳极板传递模块520同时上升，沿顺时针方向旋转并下降，第二阳极板传递模块520将阳极板放置于在层叠单元400放置的分离膜上，第一阳极板传递模块510将阳极板放置于阳极板位置调整单元200。然后，同时上升，沿逆时针方向旋转并复归到原位。
分离膜供给单元300利用分离膜覆盖阳极板。
第一阴极板传递模块810和第二阴极板传递模块820同时下降，第一阴极板传递模块810从阴极板供给单元600获得阴极板，第二阴极板传递模块820获得在阴极板位置调整单元700中进行排列的阴极板。
如图9b所示，
第一阴极板传递模块810和第二阴极板传递模块820同时上升，沿逆时针方向旋转并下降，第二阴极板传递模块820将阴极板放置于在层叠单元400放置的分离膜上，第一阴极板传递模块810将阳极板放置于阴极板位置调整单元700。然后，同时上升，沿顺时针方向旋转并复归到原位。
分离膜供给单元300利用分离膜覆盖阴极板。
反复这样的过程，将分离膜置于之间，阳极板和阴极板交替层叠，从而制造出长幅的电池组。

Claims (5)

1.一种长幅二次电池用高速堆垛装置，特征在于，包括：
阳极板供给单元，其供给阳极板；
阳极板位置调整单元，其接收所述阳极板供给单元供给的所述阳极板，调整接收到的所述阳极板的位置；
阴极板供给单元，其供给阴极板；
阴极板位置调整单元，其接收所述阴极板供给单元供给的所述阴极板，调整接收到的所述阴极板的位置；
分离膜供给单元，其连续地供给分离膜；
层叠单元，其接收在所述阳极板位置调整单元和所述阴极板位置调整单元中进行位置调整的所述阳极板和所述阴极板，接收到的所述阳极板和所述阴极板将从所述分离膜供给单元获得的所述分离膜置于之间并交替地层叠；
阳极板传递单元，其包括第一阳极板传递模块和第二阳极板传递模块，其中，第一阳极板传递模块以对于地面垂直的旋转中心轴为中心水平旋转，从而将所述阳极板供给单元供给的所述阳极板传递至所述阳极板位置调整单元；第二阳极板传递模块与所述第一阳极板传递模块连接为一体，与所述第一阳极板传递模块一起旋转，将在所述阳极板位置调整单元进行位置调整的所述阳极板传递至所述层叠单元；以及
阴极板传递单元，其包括第一阴极板传递模块和第二阴极板传递模块，其中，第一阴极板传递模块以对于地面垂直的旋转中心轴为中心水平旋转，从而将所述阴极板供给单元供给的所述阴极板传递至所述阴极板位置调整单元；第二阴极板传递模块与所述第一阴极板传递模块连接为一体，与所述第一阴极板传递模块一起旋转，将在所述阴极板位置调整单元中进行位置调整的所述阴极板传递至所述层叠单元。
2.根据权利要求1所述的长幅二次电池用高速堆垛装置，特征在于，
阳极板及阴极板是宽度为60cm以上的长幅的阳极板及阴极板。
3.根据权利要求1所述的长幅二次电池用高速堆垛装置，特征在于，
第一阳极板传递模块和第二阳极板传递模块以一定角度(30～45°)张开的状态连接为一体，
第一阴极板传递模块和第二阴极板传递模块也以一定角度(30～45°)张开的状态连接为一体。
4.根据权利要求1所述的长幅二次电池用高速堆垛装置，特征在于，
所述阳极板传递单元包括阳极板传递用旋转模块，阳极板传递用旋转模块支撑所述第一阳极板传递模块和所述第二阳极板传递模块，使得所述第一阳极板传递模块和所述第二阳极板传递模块旋转，
所述阴极板传递单元包括阴极板传递用旋转模块，阴极板传递用旋转模块支撑所述第一阴极板传递模块和所述第二阴极板传递模块，使得所述第一阴极板传递模块和所述第二阴极板传递模块旋转。
5.根据权利要求4所述的长幅二次电池用高速堆垛装置，特征在于，
所述阳极板传递用旋转模块包括：
旋转模块框架部；
阳极板传递用旋转轴，其可旋转地连接于旋转模块框架部，所述第一阳极板传递模块和所述第二阳极板传递模块结合；以及
阳极板传递用旋转驱动部，其结合于所述阳极板传递用旋转轴，从而使得阳极板传递用旋转轴旋转，
所述阴极板传递用旋转模块包括：
旋转模块框架部；
阴极板传递用旋转轴，其可旋转地连接于旋转模块框架部，所述第一阴极板传递模块和所述第二阴极板传递模块结合；以及
阴极板传递用旋转驱动部，其结合于所述阴极板传递用旋转轴，从而使得阴极板传递用旋转轴旋转。
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