CN113745667B - 装配方形锂离子电池的电极的系统和方法 - Google Patents

装配方形锂离子电池的电极的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种用于装配方形锂离子电池的电极的系统,包括用于制备复合正极片(15)的复合正极片制备子系统(L1);用于制备复合负极片(25)的复合负极片制备子系统(L2);所述出料子系统(L3),其被配置用于接收被输送来的所述复合正极片(15)和复合负极片(25)使其形成堆叠体(35),并且对所述堆叠体(35)执行薄膜缠绕和整形操作以形成成品电芯(55);和控制子系统(L4),其与复合正极片制备子系统(L1)、复合负极片制备子系统(L2)和出料子系统(L3)三者相关联,并且被配置成用于实现预设数量的复合正极片(15)和复合负极片(25)被交替输送到所述出料子系统(L3)并在其中堆叠而形成所述堆叠体(35)。本申请还涉及用于装配方形锂离子电池的电极的方法。

Description

装配方形锂离子电池的电极的系统和方法
技术领域
本发明属于锂离子电池制造技术领域,具体涉及一种方形锂离子电池的电极装配系统和方法。本申请的所述锂离子电池可以是动力储能聚合物锂离子电池。
背景技术
动力储能聚合物锂离子电池具有能量密度大、功率大、循环寿命长等优点,因而越来越多地应用于电动车辆、电动工具、以及其它领域装备的电源系统中。
锂离子电池总体上包括外壳以及容置于外壳内的电化学电芯和保护电路,电化学电芯由正极片(Cathode),负极片(Anode)和隔膜构成。电芯中正极片和负极片成对设置,两者之间通过隔膜隔离开,相邻的正极片和负极片的对之间也通过隔膜隔开,即按照正极片-隔膜-负极片-隔膜-正极片-隔膜-负极片-隔膜……的形式排列。所有正极片通过将它们的极耳电连接到一起而形成电芯(电池)的正极,所有负极片通过将它们的极耳电连接到一起而形成电芯(电池)的负极。
目前,方形锂离子电池的电极装配方法主要有三种:A、卷绕式,其中,成卷的正极料带和负极料带以及隔膜料带绕一固定轴旋转360度,经卷绕若干圈后压制;B、层叠式,其中,负极片/隔膜/正极片依次通过机械手重复堆叠成正负极电堆;C、层叠卷绕混合式,由预先生产好的两种不同的子电芯极组,按照定义的顺序卷绕在一起制成。
其中,卷绕式装配方法形成的电芯性能不佳,层叠式和层叠卷绕混合式装配方法过程复杂,自动化程度低,相应地成本较高。
希望能够兼顾性能和成本改进电池的电极装配工艺。
发明内容:
本申请的目的在于克服以上现有技术中的不足。
上述目的通过本申请的用于装配方形锂离子电池的电极的系统和用于装配方形锂离子电池的电极的方法得以实现。
根据本申请,一种用于装配方形锂离子电池的电极的系统,包括:
用于制备复合正极片的复合正极片制备子系统,所述复合正极片包括薄膜片和固定于其上的正极片单片,所述正极片单片包括在固定于正极片单片上之前通过冲压形成的极耳,并且所述复合正极片制备子系统包括将制备的所述复合正极片输送至出料子系统中的复合正极片输送装置;
用于制备复合负极片的复合负极片制备子系统,所述复合负极片包括薄膜片和固定于其上的负极片单片,所述负极片单片包括在固定于负极片单片上之前通过冲压形成的极耳,并且所述复合负极片制备子系统包括将制备的所述复合负极片输送至所述出料子系统中的复合负极片输送装置;
所述出料子系统,其被配置用于接收被输送来的所述复合正极片和复合负极片使其形成堆叠体,并且对所述堆叠体执行薄膜缠绕操作、整形操作以形成成品电芯;以及
控制子系统,其与复合正极片制备子系统、复合负极片制备子系统和出料子系统三者相关联,并且被配置成用于实现预设数量的复合正极片和复合负极片被交替输送到所述出料子系统并在其中堆叠而形成所述堆叠体。
在一个实施例中,所述复合正极片制备子系统包括:
用于对正极料带执行冲极耳操作的正极极耳冲压装置;
将冲极耳操作之后的正极料带冲切成所述正极片单片的正极片冲切装置;
分别对第一薄膜料带以及其接收的正极片单片进行加热和热压操作以使正极片单片粘附固定到第一薄膜料带的复合正极片加热装置和复合正极片热压装置;和
从第一薄膜料带上切下粘附固定了正极片单片的所述薄膜片以形成分离的所述复合正极片的复合正极片薄膜分离装置。
在一个实施例中,所述复合负极片制备子系统包括:
用于对负极料带执行冲极耳操作的负极极耳冲压装置;
将冲极耳操作之后的负极料带冲切成所述负极片单片的负极片冲切装置;
分别对第二薄膜料带以及其接收的负极片单片进行加热和热压操作以使负极片单片粘附固定到第二薄膜料带的复合负极片加热装置和复合负极片热压装置;和
从第二薄膜料带上切下粘附固定了负极片单片的所述薄膜片以形成分离的所述复合负极片的复合负极片薄膜分离装置。
在一个实施例中,所述出料子系统包括:
用于接收被交替输送来的复合正极片和复合负极片的出料盘,所述复合正极片和复合负极片在所述出料盘中堆叠形成所述堆叠体;
用于对所述堆叠体进行薄膜缠绕操作以形成极群包的薄膜缠绕装置;
对极群包进行整形操作以形成所述成品电芯的出料整形装置。
在一个实施例中,所述控制子系统还包括对输送到所述出料盘的复合正极片和复合负极片进行计数操作的计数器,以及对由所述复合正极片和复合负极片形成的堆叠体进行缺陷检测操作的检测装置。
在一个实施例中,所述出料子系统还包括:
支撑输送出料盘并使其移位的循环输送装置,所述出料盘通过磁性附接结构附接到所述循环输送装置;
用于检测出料盘是否完好以进行再使用的检测装置。
在一个实施例中,所述出料盘包括将被输送来的复合正极片和复合负极片准确引导和定位到出料盘内的引导和定位特征;
在一个实施例中,所述复合正极片输送装置和复合负极片输送装置中一个或两个是滚轮装置。
根据本申请,一种用于装配方形锂离子电池的电极的方法,包括:
制备复合正极片的第一步骤,所述复合正极片包括薄膜片和固定于其上的正极片单片,所述正极片单片包括在固定于正极片单片上之前通过冲压形成的极耳;
制备复合负极片的第二步骤,所述复合负极片包括薄膜片和固定于其上的负极片单片,所述负极片单片包括在固定于负极片单片上之前通过冲压形成的极耳;
将预设数量的复合正极片和复合负极片交替堆叠而形成堆叠体的第三步骤;
用薄膜缠绕所述堆叠体形成极群包的第四步骤;以及
对所述极群包进行整形操作形成成品电芯的第五步骤。
在一个实施例中,所述第一步骤包括:
对正极料带进行冲极耳操作的正极冲极耳子步骤;
将冲极耳操作之后的正极料带冲切而形成所述正极片单片的正极片单片冲切子步骤;
将各正极片单片置于第一薄膜料带上的合并子步骤;
将正极片单片固定到第一薄膜料带的固定子步骤;以及
将上面固定有正极片单片的薄膜片从第一薄膜料带切下而形成所述复合正极片的复合正极片薄膜分离子步骤。
在一个实施例中,所述第一步骤的固定子步骤中的固定是指通过加热和热压实现的粘附固定;和/或所述第二步骤的固定子步骤中的固定是指通过加热和热压实现的粘附固定。
在一个实施例中,所述第一步骤和所述第二步骤同步执行。
在一个实施例中,所述第三步骤包括对交替堆叠的复合正极片和复合负极片进行计数的子步骤,和对形成的堆叠体进行缺陷检测的子步骤。
在一个实施例中,该方法还包括将制成的成品电芯进行合格性检测的检测步骤和在成品电芯被检测为合格时将成品电芯移走进行包装的步骤。
在一个实施例中,在所述第四步骤和所述第五步骤之间包括加热步骤。
根据本申请,方形锂离子电池的电极通过由控制子系统统一控制和协调的复合正极片制备子系统,复合负极片制备子系统和出料子系统实现了自动化装配,这些子系统都体现为循环输送的流水式工艺装配线形式,这些工艺装配线在空间上布置在一起构成一套自动化装配生产线。其中,复合正极片和复合负极片可以同步生产,从冲切极耳、分离极片单片、与薄膜热压成复合正负极单体、堆叠复合正负极单体、缠绕薄膜到热压形成成品电芯,实现了全程自动化操作,提高了生产效力、降低了厂房占地面积和内部物流成本。此外,本套自动化装配生产线实现的电极装配实质上是堆叠式装配方法的改进,具有堆叠式电极的高性能优势。
附图说明
图1是根据本申请的原理的用于装配方形锂离子电池的电极的系统的示例性构造的简化框图;
图2a和2b分别示出了复合正极片和复合负极片的截面图;
图3是根据本申请的原理的用于装配方形锂离子电池的电极的方法的示例性流程图;
图4和5是分别图3的方法中的第一步骤和第二步骤中各自包含的子步骤的流程图。
具体实施方式
图1是根据本申请的原理的用于装配方形锂离子电池的电极的系统的示例性构造的简化框图;图2a和2b分别示出了复合正极片15和复合负极片25的截面图。下面参考附图详细描述本申请的方形锂离子电池的电极装配原理。
从图1中看出,根据本申请的用于装配方形锂离子电池的电极的系统总体上包括:用于制备复合正极片15的复合正极片制备子系统L1;用于制备复合负极片25的复合负极片制备子系统L2;用于使从复合正极片制备子系统L1制备的复合正极片15和从复合负极片制备子系统L2制备的复合负极片25交替堆叠并最终形成成品电芯55的出料子系统L3;用于与复合正极片制备子系统L1、复合负极片制备子系统L2和出料子系统L3三者相关联以实现对三者的控制和协调操作的控制子系统L4。
复合正极片制备子系统L1包括正极极耳冲压装置D110,正极片单片冲切装置D120,复合正极片加热装置D130,复合正极片热压装置D140,复合正极片薄膜分离装置D150,以及移动复合正极片15的循环输送装置D160。
具体来讲,可以通过本领域内任何已知的卷料托架支撑的正极卷料11首先被展开为正极料带111、然后输送至正极极耳冲压装置D110。在正极极耳冲压装置D110中,正极料带111的宽度两侧被冲压成预设的尺寸,其中一侧上被冲压出正极极耳。正极料带111接着被输送至正极片单片冲切装置D120,并在此被冲切成正极片单片14。
接着,将冲切而成的正极片单片14置于由第一薄膜卷料13展开得到的第一薄膜料带131上,例如在本实施例中使正极片单片14掉落在定位于其下方的第一薄膜料带131上。第一薄膜卷料13也可以如正极卷料11那样通过本领域内任何已知的卷料托架支撑。
第一薄膜料带131在接收到正极片单片14之后,连同其上面的正极片单片14一起被依次放置到复合正极片加热装置D130和复合正极片热压装置D140中,进行热压操作,这样,各正极片单片14被粘附固定到第一薄膜料带131上。
固定有正极片单片14的第一薄膜料带131接着被输送到复合正极片薄膜分离装置D150,用于将上面固定有一个正极片单片14的薄膜片12从第一薄膜料带131切下,从而形成一个分离的复合正极片15。此时,复合正极片15包括被此复合正极片薄膜分离装置D150切下的薄膜片12和粘附在所述薄膜片12上的正极片单片14(图2a)。
被切下的复合正极片15由循环输送装置D160移动前进,直至掉落到出料子系统L3的出料盘D30中。在图示实施例中,循环输送装置D160可以是滚轮结构,当然任何其它合适的循环机构也是可能的。
同理,复合负极片制备子系统L2包括负极极耳冲压装置D210,负极片单片冲切装置D220,复合负极片加热装置D230,复合负极片热压装置D240,复合负极片薄膜分离装置D250,以及移动复合负极片25的循环输送装置D160。
具体来讲,可以通过本领域内任何已知的卷料托架支撑的负极卷料21首先被展开为负极料带211、然后输送至负极极耳冲压装置D210。在负极极耳冲压装置D210中,负极料带211的宽度两侧被冲压成预设的尺寸,其中一侧上被冲压出负极极耳。负极料带211接着被输送至负极片单片冲切装置D220,并在此被冲切成负极片单片24。
接着,将冲切而成的负极片单片24置于由第二薄膜卷料23展开得到的第二薄膜料带231上,例如在本实施例中使负极片单片24掉落在定位于其下方的第二薄膜料带231上。第二薄膜卷料23也可以如负极卷料21那样通过卷料托架支撑。
第二薄膜料带231在接收到负极片单片24之后,连同其上面的负极片单片24一起被依次放置到复合负极片加热装置D230和复合负极片热压装置D240中,进行加热和热压操作,这样,各负极片单片24被粘附固定到第二薄膜料带231上。
固定有负极片单片24的第二薄膜料带231接着被输送到复合负极片薄膜分离装置D250,用于将上面固定有一个负极片单片24的薄膜片22从第二薄膜料带231切下,从而形成一个分离的复合负极片25。此时,复合负极片25包括在此复合负极片薄膜分离装置D250中切下的薄膜片22和粘附在所述薄膜片22上的负极片单片24(图2b)。
被切下的复合负极片25由循环输送装置D260移动前进,直至掉落到出料子系统L3的出料盘D30中。在图示实施例中,循环输送装置D160可以是滚轮结构,当然任何其它合适的机构也是可能的。
在图示实施例中,复合负极片25沿循环输送装置D260移动的方向与复合正极片15沿循环输送装置D160移动的方向相反。但这不是必须的,只要复合负极片25和复合正极片15与出料盘D30配合能够确保复合负极片25和复合正极片15准确进入出料盘D30并且能够完好地叠置即可。
为了节省空间,复合正极片制备子系统L1和复合负极片制备子系统L2位于出料子系统L3上方,使得复合负极片25和复合正极片15能够容易地以掉落方式进入出料盘D30。
优选地,出料盘D30包括引导和定位结构,用于引导掉落的复合负极片25和复合正极片15以正确的位置和方向准确地叠置在出料盘D30中。
如上述,控制子系统L4与复合正极片制备子系统L1、复合负极片制备子系统L2和出料子系统L3通信连接,并且被配置用于控制上述三者,以确保来自复合正极片制备子系统L1和复合负极片制备子系统L2的复合正极片15和复合负极片25以预定的时间间隔、预定的频率交替掉落到出料子系统L3的出料盘D30中,从而实现正极片单片14和负极片单片24交替叠置于电芯中以及任意相邻的正极片单片14和负极片单片24之间都通过薄膜隔开的结构。
为实现上述目的,控制子系统L4可以配置成控制或协调下述信息中的至少一个:复合正极片15和复合负极片25中哪一个首先落在出料盘D30上,即在出料盘D30中形成的堆叠体35中最下面的是复合正极片15还是复合负极片25;复合正极片15和复合负极片25被交替掉落在出料盘D30上的时间间隔;复合正极片15和复合负极片25的预期堆叠数量等等。更具体而言,控制子系统L4的控制可以通过下述进行:控制复合正极片制备子系统L1的循环输送装置D160,以及控制复合负极片制备子系统L2的循环输送装置D160,从而控制复合正极片15和复合负极片25的被切下时间以及掉落的时间、掉落的顺序等。
为此,控制子系统L4还可以包括被配置用于对掉落或堆叠的复合正极片15和/或复合负极片25进行计数的计数器,并且被配置为当复合正极片15和复合负极片25的实际堆叠数量达到预设数量时指示出料盘D30自动移向下一工序同时下一个出料盘D30移至此堆叠位置。可选地,控制子系统L4还包括被配置用于在此堆叠操作过程中对所形成的堆叠体35进行实时的缺陷检测的检测器,此检测器可以是本领域内任何适当的检测设备,例如影像检测设备。这能够实时检测出电芯中可能的缺陷,降低成品电芯的不合格率。
如此,在控制子系统L4的控制和协调下,预期数量的复合正极片15和复合负极片25交替掉落在出料盘D30上,形成堆叠体35。堆叠体35形成之后被输送至薄膜缠绕装置D40,在薄膜缠绕装置D40中,用薄膜料带、例如第三薄膜料带缠绕堆叠体35,形成极群包45。例如,薄膜缠绕装置D40可以是机械手,或者任何能够实现此功能的装置。在此操作过程中,根据需要,堆叠体35可以被缠绕一层或者多层隔膜。
极群包45接着被输送至出料整形装置D50,其中极群包45被进行整形操作。此时,成品电芯55形成了。可选地,整形操作前可以进行加热操作,此时出料子系统L3还包括位于出料整形装置D50上游的出料加热装置。此时,将成品电芯55从出料盘D30移走,此操作例如可以利用机械手进行。出料盘D30随出料循环输送装置带回到堆叠位置,以重新接收交替掉落或堆叠的复合正极片15和复合负极片25。优选地,本系统包括用于检测成品电芯55的合格性的检测设备,以确保制成的成品电芯55是合格的。
可选地,在出料盘D30回到堆叠位置的过程期间可以经过检查设备或装置,执行出料盘D30的检查操作,此操作可以人工手动进行或者通过机器自动执行。若出料盘D30被检查出有任何不宜进行再使用的缺陷或问题,则出料盘D30被移走进行修复或丢弃并且将一新的出料盘放置在其位置。出料盘D30可以通过任何合适的固定装置固定到出料循环输送装置上,例如通过磁性吸附的快速附接方式。此快速附接方式便于快速替换出料盘,特别是替换用于不同型号或类型的电芯的不同型号或尺寸的出料盘。
上面详细描述了本申请的系统的原理。在本申请的实施例中,在复合正极片薄膜分离装置D150内将固定着正极片单片14的薄膜片12从第一薄膜料带131分离以形成复合正极片15的操作,以及在复合负极片薄膜分离装置D250内将固定着负极片单片24的薄膜片22从第二薄膜料带231分离以形成复合负极片25的操作在机械手的辅助下进行。
图3示意性示出了根据本申请的原理的用于装配方形锂离子电池的电极的方法的流程图。
本申请的方法首先包括制备复合正极片15的第一步骤S10。图2a示出了复合正极片15的横截面图,复合正极片15包括薄膜片12和被置于所述薄膜片12上的正极片单片14。如图4所示,制备复合正极片15的步骤S10包括:对正极料带111进行冲极耳操作的正极冲极耳子步骤S110,此子步骤包括根据预先设计尺寸冲压正极料带111的宽度两侧,在其中一侧冲压出极耳结构;对冲极耳操作S110之后的正极料带111进行冲切形成所述正极片单片14的正极片单片冲切子步骤S120;使各正极片单片14置于(掉落到)第一薄膜料带131上的合并子步骤S130;使正极片单片14固定到第一薄膜料带131的固定子步骤S140,优选地,此固定通过加热热压工艺实现;将上面固定有正极片单片14的薄膜片12从第一薄膜料带131切下而形成所述复合正极片15的复合正极片薄膜分离子步骤S150;以及移动所形成的复合正极片15的输送子步骤S160。
本申请的方法进一步包括制备复合负极片25的第二步骤S20,第二步骤S20可以与第一步骤S10同步进行。图2b示出了复合负极片25的横截面图,复合负极片25包括薄膜片22和被置于所述薄膜片22上的负极片单片24。如图5所示,制备复合负极片25的步骤S20包括:对负极料带211进行冲极耳操作的负极冲极耳子步骤S210;对负极冲极耳子步骤S210操作之后的进行冲切以形成所述负极片单片24的负极片冲切子步骤220;将各负极片单片24依次置于(掉落到)第二薄膜料带231上的合并子步骤230;使负极片单片24固定到第二薄膜料带231的固定子步骤S240,优选地,此固定通过加热热压工艺实现;以及将上面固定有负极片单片24的薄膜片22从第二薄膜料带231切下而形成所述复合负极片25的复合负极片薄膜分离子步骤S250;以及移动所形成的复合负极片25的输送子步骤S260。
在第三步骤S30中,将复合正极片15和复合负极片25交替堆叠而形成堆叠体35。可选地,所述第三步骤S30包括对交替堆叠的复合正极片15和复合负极片25进行计数的子步骤,和对形成的堆叠体35进行实时的缺陷检测的子步骤。
本申请的方法包括在预设数量的复合正极片15和复合负极片25交替堆叠成堆叠体35之后,用薄膜缠绕所述堆叠体35以形成极群包45的缠绕步骤S40。在此步骤S40中,可以在堆叠体35上缠绕一层或多层薄膜。此缠绕步骤S40一方面确保堆叠体35的最上方是绝缘的薄膜层,另一方面确保堆叠体35通过缠绕而结实地绑定在一起形成,确保极群包45不会散开。
接着,本方法包括对所述极群包45进行整形操作形成成品电芯55的整形步骤S50。如上述,该整形操作S50可以是先加热再整形的加热整形操作,也可以不进行加热直接进行整形操作。在先加热再整形的情况下,需要利用机械手等辅助工具将极群包45从出料加热装置转移到出料整形装置D50。
可选地,本方法还包括对成品电芯55进行质量检测的检测步骤以及在质量检测合格后将成品电芯55从出料盘D30移除例如移到转运箱或贮存箱的移除步骤。
可选地,本方法还包括在成品电芯55被移走之后将出料盘D30移动至检测站进行可重复使用性检测的步骤,以及在检测结果显示出料盘D30可重复使用时将其输送到堆叠位置的步骤,或者在检测结果显示出料盘D30不可重复使用时将其移走并且在其位置处放置新的出料盘并输送到堆叠位置的步骤。
根据本申请,方形锂离子电池的电极通过由控制子系统以联机方式统一控制和协调复合正极片制备子系统,复合负极片制备子系统和出料子系统,实现了从正极卷料料带、负极卷料料带和两个薄膜卷料料带从输送到极群包形式的成品电芯制造完成的全程自动化且连续性装配。一方面,本系统的设备占地面积减小、所需人工数量减少、自动化程度高、减少了因人为因素造成的产品缺陷。另一方面,本系统省去厂内物流周转成本,包括物流周转箱、物流人工费用、搬运设备等费用。综上所述,不管从能耗方面还是生产率方面,本申请的装配工艺都具有显著的技术优势。此外,很重要的一点是:本套自动化装配生产线实现的电极装配实质上是堆叠式装配方法的改进,具有堆叠式电极的高性能优势。

Claims (12)

1.一种用于装配方形锂离子电池的电极的系统,包括:
用于制备复合正极片(15)的复合正极片制备子系统(L1),其包括:用于在正极料带(111)的一侧上冲压出正极极耳的正极极耳冲压装置(D110),将被冲压出正极极耳的正极料带(111)冲切成正极片单片(14)的正极片单片冲切装置(D120),对第一薄膜料带(131)连同其上面的正极片单片(14)进行加热和热压的复合正极片加热装置(D130)和复合正极片热压装置(D140),以及将上面固定有一个正极片单片(14)的薄膜片(12)从第一薄膜料带(131)切下而形成单个复合正极片(15)的复合正极片薄膜分离装置(D150),以及将制备的所述复合正极片(15)输送至出料子系统(L3)中的复合正极片输送装置(D160);
用于制备复合负极片(25)的复合负极片制备子系统(L2),其包括:用于在负极料带(211)的一侧上冲压出负极极耳的负极极耳冲压装置(D210),将被冲压出负极极耳的负极料带(211)冲切成负极片单片(24)的负极片单片冲切装置(D220),对第二薄膜料带(231)连同其上面的负极片单片(24)进行加热和热压的复合负极片加热装置(D230)和复合负极片热压装置(D240),以及将上面固定有一个负极片单片(24)的薄膜片(22)从第二薄膜料带(231)切下而形成单个复合负极片(25)的复合负极片薄膜分离装置(D250),以及将制备的所述复合负极片(25)输送至所述出料子系统(L3)中的复合负极片输送装置(D260);
所述出料子系统(L3),其被配置用于接收被输送来的所述复合正极片(15)和复合负极片(25)使其形成堆叠体(35),并且对所述堆叠体(35)执行薄膜缠绕操作、整形操作以形成成品电芯(55);以及
控制子系统(L4),其与复合正极片制备子系统(L1)、复合负极片制备子系统(L2)和出料子系统(L3)三者相关联,并且被配置成用于实现预设数量的复合正极片(15)和复合负极片(25)被交替输送到所述出料子系统(L3)并在其中堆叠而形成所述堆叠体(35)。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述出料子系统(L3)包括:
用于接收被交替输送来的复合正极片(15)和复合负极片(25)的出料盘(D30),所述复合正极片(15)和复合负极片(25)在所述出料盘(D30)中堆叠形成所述堆叠体(35);
用于对所述堆叠体(35)进行薄膜缠绕操作以形成极群包(45)的薄膜缠绕装置(D40);
对极群包(45)进行整形操作以形成所述成品电芯(55)的出料整形装置(D50)。
3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述控制子系统(L4)还包括对输送到所述出料盘(D30)的复合正极片(15)和复合负极片(25)进行计数操作的计数器,以及对由所述复合正极片(15)和复合负极片(25)形成的堆叠体(35)进行缺陷检测操作的检测装置。
4.根据权利要求2所述的系统,其中,所述出料子系统(L3)还包括:
支撑输送所述出料盘(D30)并使其移位的循环输送装置,所述出料盘(D30)通过磁性附接结构附接到所述循环输送装置;
用于检测所述出料盘(D30)是否完好以进行再使用的检测装置。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的系统,其中,所述出料盘(D30)包括将被输送来的复合正极片(15)和复合负极片(25)准确引导和定位到出料盘(D30)内的引导和定位特征。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的系统,其中,所述复合正极片输送装置(D160)和复合负极片输送装置(D260)中一个或两个是滚轮装置。
7.一种用于装配方形锂离子电池的电极的方法,包括:
制备复合正极片(15)的第一步骤(S10),所述第一步骤(S10)包括:对正极料带(111)进行冲极耳操作的正极冲极耳子步骤(S110);将冲极耳操作之后的正极料带(111)冲切而形成正极片单片(14)的正极片单片冲切子步骤(S120);将各正极片单片(14)置于第一薄膜料带(131)上的合并子步骤(S130);将正极片单片(14)固定到第一薄膜料带(131)的固定子步骤(S140);以及将上面固定有一个正极片单片(14)的薄膜片(12)从第一薄膜料带(131)切下而形成所述复合正极片(15)的复合正极片薄膜分离子步骤(S150);
制备复合负极片(25)的第二步骤(S20),所述第二步骤(S20)包括:对负极料带(211)进行冲极耳操作的负极冲极耳子步骤(S210);将冲极耳操作之后的负极料带(211)冲切而形成负极片单片(24)的负极片单片冲切子步骤(S220);将各负极片单片(24)置于第二薄膜料带(231)上的合并子步骤(S230);将负极片单片(24)固定到第二薄膜料带(231)的固定子步骤(S240);以及将上面固定有负极片单片(24)的薄膜片(22)从第二薄膜料带(231)切下而形成所述复合负极片(25)的复合负极片薄膜分离子步骤(S250);
将预设数量的复合正极片(15)和复合负极片(25)交替堆叠而形成堆叠体(35)的第三步骤(S30);
用薄膜缠绕所述堆叠体(35)形成极群包(45)的第四步骤(S40);以及
对所述极群包(45)进行整形操作形成成品电芯(55)的第五步骤(S50)。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述第一步骤(S10)的固定子步骤(S140)中的固定是指通过加热和热压实现的粘附固定;和/或所述第二步骤(S20)的固定子步骤(S240)中的固定是指通过加热和热压实现的粘附固定。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的方法,其中,所述第一步骤(S10)和所述第二步骤(S20)同步执行。
10.根据权利要求7-8中任一项所述的方法,其中,所述第三步骤(S30)包括对交替堆叠的复合正极片(15)和复合负极片(25)进行计数的子步骤,和对形成的堆叠体(35)进行缺陷检测的子步骤。
11.根据权利要求7-8中任一项所述的方法,还包括将制成的成品电芯(55)进行合格性检测的检测步骤和在成品电芯(55)被检测为合格时将成品电芯(55)移走进行包装的步骤。
12.根据权利要求7-8中任一项所述的方法,其中,在所述第四步骤(S40)和所述第五步骤(S50)之间包括加热步骤。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106340680A (zh) * 2016-08-31 2017-01-18 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种叠片式电池单元的制作方法及装置
CN107482171A (zh) * 2017-07-31 2017-12-15 深圳市格林晟科技有限公司 一种电池极片模切制袋叠片一体设备
CN107667448A (zh) * 2015-06-05 2018-02-06 Tbs工程有限公司 用于堆叠电池极板的设备
CN109004260A (zh) * 2018-07-02 2018-12-14 浙江衡远新能源科技有限公司 一种分切叠片卷绕式软包装锂离子电池电芯的制备方法
CN109935915A (zh) * 2019-04-17 2019-06-25 深圳吉阳智能科技有限公司 一种叠片式电芯成型系统
CN110380132A (zh) * 2019-08-09 2019-10-25 广东新宇智能装备有限公司 一种锂电池极片的模切叠片一体设备
CN110391449A (zh) * 2019-07-16 2019-10-29 蜂巢能源科技有限公司 模切叠片系统及方法
CN110911734A (zh) * 2019-12-09 2020-03-24 天津市捷威动力工业有限公司 一种软包锂离子电池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITPD20120167A1 (it) * 2012-05-24 2013-11-25 Sovema Spa Macchina e procedimento per la realizzazione di celle per accumulatori elettrici e cella per accumulatore elettrico
CN108496271B (zh) * 2016-01-26 2019-10-15 株式会社丰田自动织机 电极层叠装置和电极层叠方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107667448A (zh) * 2015-06-05 2018-02-06 Tbs工程有限公司 用于堆叠电池极板的设备
CN106340680A (zh) * 2016-08-31 2017-01-18 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种叠片式电池单元的制作方法及装置
CN107482171A (zh) * 2017-07-31 2017-12-15 深圳市格林晟科技有限公司 一种电池极片模切制袋叠片一体设备
CN109004260A (zh) * 2018-07-02 2018-12-14 浙江衡远新能源科技有限公司 一种分切叠片卷绕式软包装锂离子电池电芯的制备方法
CN109935915A (zh) * 2019-04-17 2019-06-25 深圳吉阳智能科技有限公司 一种叠片式电芯成型系统
CN110391449A (zh) * 2019-07-16 2019-10-29 蜂巢能源科技有限公司 模切叠片系统及方法
CN110380132A (zh) * 2019-08-09 2019-10-25 广东新宇智能装备有限公司 一种锂电池极片的模切叠片一体设备
CN110911734A (zh) * 2019-12-09 2020-03-24 天津市捷威动力工业有限公司 一种软包锂离子电池

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