CN113246221B - 一种极片模切装置及极片模切方法 - Google Patents

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Abstract

一种极片模切装置及极片模切方法，所述极片模切装置包括牵引装置和极片裁切机构，所述牵引装置用于牵引极片料带移动，所述极片裁切机构用于将极片裁切成型，所述极片裁切机构包括依次设置的成型模具和裁断模具；所述成型模具包括用于对极片进行仿形模切的成型冲头；所述裁断模具包括前后间隔设置的第一切刀和第二切刀，所述第一切刀和所述第二切刀同步动作，用于对极片从头部和尾部进行同步裁断，得到最终的成型极片。本发明可以提高极片的裁切尺寸精度，从而可以提升叠片Overhang的精度，有利于提高电芯质量。

Description

一种极片模切装置及极片模切方法
技术领域
本发明属于锂电池生产技术领域，具体涉及一种用于叠片电芯的极片的模切装置及模切方法。
背景技术
叠片电芯生产工艺中，overhang(阴极极片长度和宽度方向多出阳极极片之外的部分)是核心的工艺参数，而极片的尺寸精度是影响overhang精度最关键因素，因此，极片的裁切精度的高低直接决定了叠片电芯的品质，尤其是对于异形电芯来说，异形电芯的形状为非常规的特殊形状，因此异形极片的尺寸精度要求更高。目前用于叠片电芯的极片的制备工艺是通过牵引机构牵引极片料带移动，通过切刀对移动到裁切位置的极片进行裁切，牵引机构的牵引精度以及打滑等问题会影响极片裁切位置的精度，从而进一步影响极片的裁切尺寸。如何提高极片尺寸精度是业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高极片尺寸精度的极片模切装置及模切方法。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种极片模切装置，包括牵引装置和极片裁切机构，所述牵引装置用于牵引极片料带移动，所述极片裁切机构用于将极片裁切成型，所述极片裁切机构包括依次设置的成型模具和裁断模具；所述成型模具包括用于对极片进行仿形模切的成型冲头；所述裁断模具包括前后间隔设置的第一切刀和第二切刀，所述第一切刀和所述第二切刀同步动作，用于对极片从头部和尾部进行同步裁断，得到最终的成型极片。
可选的，所述第一切刀和所述第二切刀之间的距离可调。
作为本发明极片模切装置的一种具体实施方式，所述成型模具包括相对设置的第一成型模具和第二成型模具，所述第一成型模具可相对所述第二成型模具移动，从而靠近或远离所述第二成型模具，所述成型冲头设置于所述第一成型模具上，与所述第二成型模具相对。
进一步的，所述第一成型模具和第二成型模具之间设置有导柱。
更进一步的，所述导柱为滚针导柱，所述第一成型模具和第二成型模具之间对称设置有4根滚针导柱，在极片料带宽度方向的两侧各设置2根滚针导柱。
作为本发明极片模切装置的一种具体实施方式，所述裁断模具包括相对设置的第一裁断模具和第二裁断模具，所述第一裁断模具可相对所述第二裁断模具移动，从而靠近或远离所述第二裁断模具，所述第一切刀和所述第二切刀设置于所述第一裁断模具上，所述第一切刀和所述第二切刀之间的距离等于成型极片的长度。
在上一具体实施方式的基础上，所述第一裁断模具上设置有第三切刀。
进一步的，所述第一裁断模具和所述第二裁断模具之间设置有导柱。
更进一步的，所述导柱为滚针导柱，所述第一裁断模具和第二裁断模具之间对称设置有2根滚针导柱，分别位于极片料带宽度方向的两侧。
本发明还提供了一种极片模切方法，采用前述极片模切装置对极片进行模切，步骤如下：
所述牵引机构牵引极片料带移动；
当极片料带移动至所述成型模具所在位置时，所述成型模具通过所述成型冲头对所述极片料带进行仿形模切，将极片模切成预设的形状，得到预成型极片，极片料带经所述成型模具模切后，相邻的预成型极片之间未被切断；
预成型极片移动至所述裁断模具所在位置时，所述裁断模具通过所述第一切刀和所述第二切刀同步对所述预成型极片的头部和尾部进行裁断，得到所需长度的成型极片。
更具体的，所述成型模具对极片料带模切后得到预设形状的预成型极片，相邻的预成型极片之间保留有连接部，所述连接部在料带移动方向上将相邻的预成型极片连接在一起；所述裁断模具对预成型极片裁断时，将相邻的预成型极片之间的连接部裁掉。
由以上技术方案可知，本发明的极片模切装置具有两个裁切工位，一个裁切工位上设置成型模具，通过成型冲头对极片料带进行仿形模切，得到预设形状的预成型极片，另一个裁切工位上设置裁断模具，通过两个同步移动的切刀对预成型极片进行头、尾的裁断，尤其适用于异形极片的加工制作。而且裁断模具具有两个同步动作的切刀，可以对极片的头部和尾部同时裁断，和传统的只设置一个切刀分两次对极片的头部和尾部进行裁断的方式相比，减少了定位次数，可以最大程度地避免牵引精度及打滑等因素对裁切尺寸的影响，提高了极片长度裁切的精确性，有效保证了极片长度方向上的尺寸精度，而且仿形模切也提高了极片轮廓尺寸的精度，两种模具的组合裁切有利于提升叠片Overhang的精度，从而提高电芯质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，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为本发明实施例的结构示意图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参照图1，本实施例的极片模切装置包括牵引装置(未图示)、成型模具1以及裁断模具2，成型模具1和裁断模具2构成极片裁切机构。牵引装置用于牵引极片料带100移动，使极片料带100依次成型模具1和裁断模具2。成型模具1用于对极片料带100进行仿形裁切，当极片料带100移动至成型模具1所在位置时，成型模具1将极片料带100裁切为预设的形状，但成型模具1不对极片料带100进行裁断，已经裁切出形状的预成型极片101仍连在一起，从而可以在牵引装置的牵引下移动至裁断模具2处。当极片101移动至裁断模具2所在位置时，裁断模具2对极片长度方向(图1中的x轴方向)上的两端进行裁断，裁断后预成型极片101和极片料带100相分离，裁切好的极片即可用于制备叠片电芯。
牵引装置对极片料卷进行放卷后，牵引极片料带100经过仿形模切工位和极片裁断工位，牵引装置具有张力调节机构和纠偏机构，可进行张力控制及行进纠偏，牵引装置和现有的极片牵引装置的结构相同。此外，在仿形模切工位和极片裁断工位处设置有位置传感器(未图示)，用于感应极片是否移送到位，并将检测信息发送给控制模块，以控制牵引装置以及成型模具和裁断模具的动作。牵引装置的结构以及位置传感器的设置等不是本发明的创新点，此处不做赘述。
成型模具1包括第一成型模具1-1和第二成型模具1-2，第一成型模具1-1和第二成型模具1-2上下相对设置，并且第一成型模具1-1可相对第二成型模具1-2上下移动，在第一成型模具1-1上设置有用于对极片冲切的成型冲头，第二成型模具1-2为极片提供仿形裁切时的支撑面。本实施例的成型冲头具有三个：第一成型冲头1-3、第二成型冲头1-4和第三成型冲头1-5，通过三个成型冲头的组合使用，可以实现T形极片的仿形模切。成型冲头的数量、形状及组合方式可根据极片的形状要求进行替换，从而实现L形、十字形、弧形等异形极片的仿形模切。优选的，第一成型模具1-1和第二成型模具1-2之间设置有4个滚针导柱3，4个滚针导柱3位于长方形的四个角位置，在极片的宽度方向(图1中的y轴方向)的两侧分别有两个滚针导柱3。滚针导柱3用于保证成型冲头(第一成型模具)在竖直方向上移动的平行度和垂直度，从而保证冲切的精度，同时滚针导柱3也有加强模具刚度的作用。
裁断模具2包括第一裁断模具2-1和第二裁断模具2-2，第一裁断模具2-1和第二裁断模具2-2上下相对设置，第一裁断模具2-1可相对第二裁断模具2-2上下移动，在第一裁断模具2-1上设置有第一切刀2-3和第二切刀2-4，第一切刀2-3和第二切刀2-4之间的距离根据极片的长度对应设置，且第一切刀2-3和第二切刀2-4同步上下移动，从而可以通过一次动作同时对极片的前后两端进行裁断。第二裁断模具2-2为极片提供裁断时的支撑面。第一裁断模具2-1上还可以根据不同形状极片的裁切需求设置其他的成型冲头，本实施例在第一切刀2-3和第二切刀2-4之间设置有一对沿极片的宽度方向相对设置的第三切刀2-5，第三切刀2-5主要用于对极片其它位置的边缘进行必要的裁切，其数量和位置根据极片的形状相应设置。优选的，第一切刀2-3和第二切刀2-4之间的距离可调，从而可以适应不同长度尺寸的极片的裁断需求，提高设备的通用性。优选的，在第一裁断模具2-1和第二裁断模具2-2之间也设置有滚针导柱3，本实施例在第一裁断模具2-1和第二裁断模具2-2之间设置了两个滚针导柱3，分别位于极片的宽度方向的两侧。可采用气缸、伺服电机等常规的驱动单元带动第一成型模具以及第一裁断模具的上下移动。
下面对本实施例的极片模切的过程作进一步的说明：
极片料带100由牵引机构牵引，移动至成型模具1所在位置，极片移送到位后，极片料带100位于第一成型模具1-1和第二成型模具1-2之间，驱动单元控制第一成型模具1-1向下移动，成型冲头一起下压，完成对极片的仿形模切，模切完成后，驱动单元复位；此时，只是将极片模切成预设的形状，但相邻的预成型极片101之间并未被切断，相邻的预成型极片101间通过连接部(图1中网格填充的区域)相连，连接部也是后一步裁断时需要裁掉的废料，通过连接部将相邻的预成型极片101相连，从而预成型极片101仍可由牵引机构带动移动；
预成型极片101移动至裁断模具2所在位置，极片移送到位后，预成型极片101位于第一裁断模具2-1和第二裁断模具2-2之间，驱动单元控制第一裁断模具2-1向下移动，第一切刀2-3和第二切刀2-4同步向下移动，对极片的头部和尾部进行裁切，由于第一切刀2-3和第二切刀2-4之间的距离就是极片的长度，因此通过第一切刀2-3和第二切刀2-4的同步动作，将相邻的预成型极片101之间的连接部切掉，就可以裁切得到最终的成型极片102，裁断模具2完成裁断后，通过机械手将成型极片102移送至下一工位。
本发明的裁断模具通过设置两个同步动作的切刀，对极片的头部和尾部同时裁断，和传统的只设置一个切刀来裁断极片的方式相比，只设置一个切刀时，极片需要裁切两次，即头部裁切一次，极片向前移动，再继续对尾部裁切一次，最后得到成型的极片，但这种方式，由于要对极片进行两次裁断，每一次裁断牵引装置都要动作，并对极片进行定位，这样就会增加误差，从而影响尺寸精度。而本发明是通过前后两个切刀的一次同步动作进行极片的裁断，提高了极片长度裁切的精确性，有效地保证极片长度方向上的尺寸精度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (7)

1.一种极片模切装置，包括牵引装置和极片裁切机构，所述牵引装置用于牵引极片料带移动，所述极片裁切机构用于将极片裁切成型，其特征在于：所述极片裁切机构包括依次设置的成型模具和裁断模具；
所述成型模具包括用于对极片进行仿形模切的成型冲头以及相对设置的第一成型模具和第二成型模具，所述第一成型模具可相对所述第二成型模具移动，从而靠近或远离所述第二成型模具，所述成型冲头设置于所述第一成型模具上，与所述第二成型模具相对，所述成型模具用于将极片料带模切成通过连接部连接在一起的多片预成型极片；
在极片料带的移动方向上，所述裁断模具位于所述成型模具之后，所述裁断模具包括相对设置的第一裁断模具和第二裁断模具，所述第一裁断模具可相对所述第二裁断模具移动，从而靠近或远离所述第二裁断模具，第一切刀和第二切刀在极片料带的移动方向上前后间隔设置于所述第一裁断模具上，所述第一切刀和所述第二切刀之间的距离等于成型极片的长度，所述第一切刀和所述第二切刀同步动作，用于对所述预成型极片从头部和尾部进行同步裁断，得到最终的成型极片。
2.如权利要求1所述的极片模切装置，其特征在于：所述第一成型模具和第二成型模具之间设置有导柱。
3.如权利要求2所述的极片模切装置，其特征在于：所述导柱为滚针导柱，所述第一成型模具和第二成型模具之间对称设置有4根滚针导柱，在极片料带宽度方向的两侧各设置2根滚针导柱。
4.如权利要求1所述的极片模切装置，其特征在于：所述第一切刀和所述第二切刀之间的距离可调，和/或所述第一裁断模具上设置有第三切刀。
5.如权利要求3所述的极片模切装置，其特征在于：所述第一裁断模具和所述第二裁断模具之间设置有导柱。
6.如权利要求5所述的极片模切装置，其特征在于：所述导柱为滚针导柱，所述第一裁断模具和第二裁断模具之间对称设置有2根滚针导柱，分别位于极片料带宽度方向的两侧。
7.一种极片模切方法，其特征在于：采用如权利要求1至6任一项所述的极片模切装置对极片进行模切，步骤如下：
所述牵引装置牵引极片料带移动；
当极片料带移动至所述成型模具所在位置时，所述成型模具通过所述成型冲头对所述极片料带进行仿形模切，将极片模切成预设的形状，得到预成型极片，极片料带经所述成型模具模切后，相邻的预成型极片之间未被切断；
预成型极片移动至所述裁断模具所在位置时，所述裁断模具通过所述第一切刀和所述第二切刀同步对所述预成型极片的头部和尾部进行裁断，得到所需长度的成型极片；
所述成型模具对极片料带模切后得到预设形状的预成型极片，相邻的预成型极片之间保留有连接部，所述连接部在料带移动方向上将相邻的预成型极片连接在一起；所述裁断模具对预成型极片裁断时，将相邻的预成型极片之间的连接部裁掉。
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