CN113839079A

CN113839079A - 一种全极耳圆柱电池电芯生产线

Info

Publication number: CN113839079A
Application number: CN202111123030.8A
Authority: CN
Inventors: 林福兴; 陈立新; 李金豪; 付美玉; 王跃华; 王益强; 林俊志
Original assignee: Shenzhen Yongxingye Equipment Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Yongxingye Equipment Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2021-12-24

Abstract

本发明公开了一种全极耳圆柱电池电芯生产线，包括包括电芯单体组装生产线、壳内注液生产线和封装电池生产线，所述壳内注液生产线进料口通过上料输送线与电芯单体组装生产线连接，且其出料口通过下料输送线与所述封装电池生产线连接，且各生产线之间均通过输送线连接，此全极耳圆柱电池电芯生产线，整条生产线从产能和工艺要求出发，采用模块化设计的思想，使成套设备间的产能相互匹配，充分发挥设备最大生产的能力，该生产线具有很好的兼容性和扩展性，通过一部份工装模组置换，增减设备和调整产线运行轨迹，分流和并线处理，可以适应更加广泛的产品生产。

Description

一种全极耳圆柱电池电芯生产线

技术领域

本发明涉及电池电芯、超级电容器技术领域，具体为一种全极耳圆柱电池电芯生产线。

背景技术

极耳是从电池正负极集流体中引出了的金属导电体，与电池壳体或者与外部模组结构件进行连接，电流必须流经极耳才能与电池外部连接。根据极耳数量、面积差异极耳可以分为单极耳、双极耳、多极耳以及全极耳等类型；

随着新能源电池生产工艺的日益成熟，全极耳电池或者超级电容由于具有环保、储能效率高等优点，开始在新能源汽车等领域大量应用，电池存在正负极之分，极耳就是从电芯中将正负极引出的金属导体，全极耳(又称无极耳电池)，指用全部导电箔延伸做集流体，无极耳条，其实就是没有Tab的电池，本质上还是一种锂离子电池，创新的地方主要在于电池的排布和取电方式，它是把正极负极和中间隔膜叠在一起，然后卷起来，使两端留白的金属箔整体成为导电极耳，无需单独添加多形极耳。

“无极耳”卷芯下端一极：集流体末端留白未涂覆正/负极材料，该处集流体部分应统统理解为广义的极耳，国内方形电池生产过程中也多采用直接切割集流体作为极耳与壳体进行连接；

无极耳”卷芯上端一极：若仅采用一个电极无极耳方案，上端仍与18650、21700卷芯设计一样，通过一个导电极耳与外部进行连接；

超级电容器结构上的具体细节依赖于对超级电容器的应用和使用。由于制造商或特定的应用需求，这些材料可能略有不同。所有超级电容器的共性是，他们都包含一个正极，一个负极，及这两个电极之间的隔膜，电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙；

超级电容器使用过程中是没有任何的化学反应，也没有高速旋转等机械运动；对于环境没有污染，也没有任何的噪声；它的结构简单、体积小，是非常理想的储能设备。超级电容产品具有如下技术特性：

(1)充电速度快。充满其额定容量的95％以上仅需10秒～10分钟；

(2)循环寿命长。深度充放电循环可达1～50万次，

(3)能量转换效率高。大电流能量循环效率》90％；

(4)功率密度高。可达300W/kg—50000W/kg，为蓄电池的5～10倍；

(5)原材料生产、使用、存储及拆解过程均无污染，是理想的绿色环保电源；安全系数高，长期使用免维护；

(6)高充放电效率。由于内阻很小，所以充放电损耗也很小，具有很高的充放电效率，可达90％以上。

(7)温度范围宽。达-40～+70℃。超级电容器电极材料的反应速率受温度影响不大；

(8)检测控制方便。剩余电量可通过公式E＝CV2/2直接算出，只需要检测端电压就可以确定所储存的能量，荷电状态(SOC)的计算简单准确，因此易于能量管理与控制。

超级电容器基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种；

现有的全极耳电池装配封口生产线的专业性不高，模块化的实施较弱，导致整线不具有兼容性和扩展性，很难通过工装模组置换(简单的增减设备和调整产线运行轨迹)来达到对不同产能的适应需求，可适应的产品具有较大的局限性，生产之间的模块也不专业，另外，现有的电池生产不论是全极耳，还是无极耳大多的生产线多为单个型号电池的生产，其生产不同规格以及种类的的电池存在一点调试难度；

为此，我们提出一种全极耳圆柱电池电芯生产线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全极耳圆柱电池电芯生产线，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：一种全极耳圆柱电池电芯生产线，包括电芯单体组装生产线、壳内注液生产线和封装电池生产线，所述壳内注液生产线进料口通过上料输送线与电芯单体组装生产线连接，且其出料口通过下料输送线与所述封装电池生产线连接；

所述电芯单体组装生产线从进料端到出料端依次包括电芯卷负极汇流片焊接生产线、正极汇流片焊接生产线、电芯卷入壳生产线和负极片与壳体焊接生产线，且各生产线之间均通过输送线连接。

优选的，所述电芯单体组件生产线还包括位于其进料端口处的上料机；

所述负极汇流片焊接生产线从进料端到出料端依次包括整形机、电芯检测机、负极焊接机，且彼此之间均通过输送线连接；

所述正极汇流片焊接生产线与所述负极汇流片焊接生产线之间设置有电芯翻转机；

所述正极汇流片焊接生产线包括通过输送线与所述电芯翻转机连接的正极焊接机，所述正极焊接机远离所述电芯翻转机的一侧连接有缠胶带机，所述缠胶带机后方依次连接有入壳机和底焊机。

优选的，所述底焊机的后方依次设置有滚槽机和滚槽检测机。

优选的，所述壳内注液生产线包括通过上料输送线与电芯单体组装生产线相连的称重上料机，所述称重上料机通过输送线与称重下料机相连，且两者之间设置有注胶设备。

优选的，所述注胶设备与称重下料机之间有一个单独的输送线，该输送线可将注完胶的电芯进行静置。

优选的，所述盖帽焊接机的后方连接有下料装盒机，下料完成之后通过推车将加工加工料推出整个生产线。

优选的，所述壳内注液生产线还包括在线品检机器人和视觉检测装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明整条生产线从产能和工艺要求出发，采用模块化设计的思想，使成套设备间的产能相互匹配，充分发挥设备最大生产的能力，该生产线具有很好的兼容性和扩展性，通过一部份工装模组置换，增减设备和调整产线运行轨迹，分流和并线处理，可以适应更加广泛的产品生产；

该生产线能够生产不同外径和高度的电池，即电池的规格型号，在生产不同规格型号的电池时，能够做到快速的切换或者更换生产线当中的某一模块，对于生产电池，该生产线不仅提交了其适用性，而且更换或者切换快速，一定程度上提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明整个生产线结构示意图；

图2为图1中A区域放大结构示意图；

图3为电芯单体组装生产线结构示意图；

图4为壳内注液生产线结构示意图；

图5为封装电池生产线结构示意图；

图6为壳内注液生产线另一方位结构示意图。

图中：1、电芯单体组装生产线；2、壳内注液生产线；3、封装电池生产线；4、上料机；5、整形机；6、电芯检测机；7、负极焊机；8、电芯翻转机；9、正极焊机；10、缠胶带机；11、入壳机；12、底焊机；13、滚槽机；14、滚槽检测机；15、上料输送线；16、称重上料机；17、注液机；18、静置转移线；19、称重下料机；20、下料输送线；21、盖帽焊接机；22、封口机；23、清洗机；24、打码机；25、套管机；26、电芯装盘下线机，27-在线品检机器人；28-视觉检测装置。

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。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种全极耳圆柱电池电芯生产线，包括包括电芯单体组装生产线1、壳内注液生产线2和封装电池生产线3，

所述壳内注液生产线2进料口通过上料输送线15与电芯单体组装生产线1连接，且其出料口通过下料输送线20与所述封装电池生产线3连接；

所述电芯单体组装生产线1从进料端到出料端依次包括电芯卷负极汇流片焊接生产线、正极汇流片焊接生产线、电芯卷入壳生产线和负极片与壳体焊接生产线，且各生产线之间均通过输送线连接。

所述电芯单体组件生产线还包括位于其进料端口处的上料机4；

所述负极汇流片焊接生产线从进料端到出料端依次包括整形机5、电芯检测机6、负极焊接机，且彼此之间均通过输送线连接；

所述正极汇流片焊接生产线与所述负极汇流片焊接生产线之间设置有电芯翻转机8；

所述正极汇流片焊接生产线包括通过输送线与所述电芯翻转机8连接的正极焊接机，所述正极焊接机远离所述电芯翻转机8的一侧连接有缠胶带机10，所述缠胶带机10后方依次连接有入壳机11和底焊机12。

所述底焊机12的后方依次设置有滚槽机13和滚槽检测机14。

所述壳内注液生产线2包括通过上料输送线15与电芯单体组装生产线1相连的称重上料机16，所述称重上料机16通过输送线与称重下料机19相连，且两者之间设置有注胶设备。

所述注胶设备与称重下料机19之间有一个单独的输送线，该输送线可将注完胶的电芯进行静置，该单独输送线为静置转移线18。

所述封装电池生产线3包括通过生产线与所述壳内注液生产线2连接的盖帽焊接机21。

所述盖帽焊接机21的后方连接有下料装盒机，下料完成之后通过推车将加工加工料推出整个生产线。

电芯单体组装生产线1主要包括11到工序：第一步，电芯卷上料、第二步，整形、第三步，电芯检测、第四步，负极汇流片焊接、第五步，电芯翻转、第六步，正极汇流片焊接、第七步，正极缠绝缘胶带、第八步，电芯入壳、第九步，负极汇流片底部与钢筒激光焊接、第十步，滚槽、第十一步，滚槽检测。

上料机4、整形机5、电芯检测机6、负极焊机7、电芯翻转机8、正极焊机9、缠胶带机10、入壳机11、底焊机12、滚槽机13及滚槽检测机14，所述上料机4呈左右对称状安装在前段组装线的开始端，用以对上料的电芯卷进行排列整形处理的所述整形机5固定安装在上料机4的一侧，所述整形机5远离上料机4的一侧固定安装有对电芯进行性能检测的电芯检测机6，且电芯检测机6远离整形机5一侧固定安装有将负极汇流片与电芯焊接的负极焊机7，所述负极焊机7远离电芯检测机6一侧固定安装有对电芯进行度翻转的电芯翻转机8，且电芯翻转机8远离负极焊机7一侧固定安装有将正极汇流片与电芯焊接组装的正极焊机9，所述正极焊机9远离电芯翻转机8一侧固定安装有对电芯正极缠绕胶带的缠胶带机10，且缠胶带机10远离正极焊机9一侧固定安装有将电芯压入外壳的入壳机11，所述入壳机11远离缠胶带机10一侧固定安装有将负极汇流片与钢筒激光焊接的底焊机12，且底焊机12远离入壳机11一侧安装有对电芯组合体进行滚槽处理的滚槽机13,所述滚槽机13远离底焊机12一侧配合有对滚槽完整度检测筛选的滚槽检测机14；

壳内注液生产线2包括上料输送线15、称重上料机16、注液机17、静置转移线18、称重下料机19及下料输送线20，所述上料输送线15、静置转移线18及下料输送线20沿整体产线流动方向依次对接，所述上料输送线15与静置转移线18的连接处安装有称重上料机16，且下料输送线20与静置转移线18的连接处安装有称重下料机19，所述静置转移线18靠近称重上料机16一侧安装有注胶设备。

所述静置转移线18呈U型环绕设置。

在不增加产线长度的前提下，通过U型的环绕造型，使得已经进行注液的电芯在静致时可以获得更多的行程，静致的时间更长，电芯岁电解液的吸收程度就更加充分。

封装电池生产线3盖帽焊接机21、封口机22、清洗机23、打码机24、套管机25及电芯装盘下线机26，所述盖帽焊接机21安装在后段组装线的开始端，且盖帽焊接机21远离注液段组装线一侧安装有对全极耳电池整体进行压合封装的封口机22，所述封口机22远离盖帽焊接机21一侧固定安装有清洗机23，且清洗机23远离封口机22一侧安装有打码机24，所述打码机24远离清洗机23一侧固定安装有套管机25，且套管机25远离打码机24一侧安装有电芯装盘下线机26。

搬运设备均使用AGV搬运机器人，AGV搬运机器人的设置，使得装料和下料的过程均不必人工进行操作，提高了产线整体的自动化程度。

工作原理：

首先，上料机4将电芯卷以均等的速度上料到整条产线中；

随后，整形机5对上料的电芯卷进行排列整形处理；

然后，电芯检测机6对多个排列整齐的电芯卷进行性能检测，合格的电芯导入下一步骤，不合格的电芯则直接导出；

接着，将负极汇流片插入电芯负极处，并通过负极焊机7进行焊接固定；

之后，通过电芯翻转机8对电芯进行180度翻转，使得电芯正极进入工位，再通过正极焊机9将正极汇流片与电芯焊接固定，并通过缠胶带机10在电芯正极处缠绕胶带进行绝缘保护；

再然后，通过入壳机11将电芯压入外壳，并通过底焊机12将负极汇流片与钢筒激光焊接固定；

随即，对电芯与外壳钢筒的组合体通过滚槽机13进行滚槽处理，并通过滚槽检测机14对滚槽完整度进行检测筛选；

再之后，将电芯的组合体转入壳内注液生产线2中，注入电解液，使得电芯的正负极间可以导通离子；

最后，将注液处理后的电芯组合体导入封装电池生产线3中，依次经过盖帽焊接机21、封口机22、清洗机23、打码机24、套管机25及电芯装盘下线机26进行成品的组装处理，最终得到全极耳电池成品。

实施2

在每条生产线上均设置有协作机器人，机器人作为执行端，另外，每组机器人还配置有CCD，CCD作为命令端，两个模块之间相互配合；这样能够节省一定人工操作，极大的提交了整个生产线的无人化。

实施例3

所述壳内注液生产线还包括在线品检机器人和视觉检测装置，在线品检机器人可以用机械手代替，视觉检测装置可以采用CCD检验装置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种全极耳圆柱电池电芯生产线，包括电芯单体组装生产线(1)、壳内注液生产线(2)和封装电池生产线(3)，其特征在于：

所述壳内注液生产线(2)进料口通过上料输送线(15)与电芯单体组装生产线(1)连接，且其出料口通过下料输送线(20)与所述封装电池生产线(3)连接；

所述电芯单体组装生产线(1)从进料端到出料端依次包括电芯卷负极汇流片焊接生产线、正极汇流片焊接生产线、电芯卷入壳生产线和负极片与壳体焊接生产线，且各生产线之间均通过输送线连接。

2.根据权利要求1所述的一种全极耳圆柱电池电芯生产线，其特征在于：所述电芯单体组件生产线还包括位于其进料端口处的上料机(4)；

所述负极汇流片焊接生产线从进料端到出料端依次包括整形机(5)、电芯检测机(6)、负极焊接机，且彼此之间均通过输送线连接；

所述正极汇流片焊接生产线与所述负极汇流片焊接生产线之间设置有电芯翻转机(8)；

所述正极汇流片焊接生产线包括通过输送线与所述电芯翻转机(8)连接的正极焊接机，所述正极焊接机远离所述电芯翻转机(8)的一侧连接有缠胶带机(10)，所述缠胶带机(10)后方依次连接有入壳机(11)和底焊机(12)。

3.根据权利要求2所述的一种全极耳圆柱电池电芯生产线，其特征在于：所述底焊机(12)的后方依次设置有滚槽机(13)和滚槽检测机(14)。

4.根据权利要求1所述的一种全极耳圆柱电池电芯生产线，其特征在于：所述壳内注液生产线(2)包括通过上料输送线(15)与电芯单体组装生产线(1)相连的称重上料机(16)，所述称重上料机(16)通过输送线与称重下料机(19)相连，且两者之间设置有注胶设备。

5.根据权利要求4所述的一种全极耳圆柱电池电芯生产线，其特征在于：所述注胶设备与称重下料机(19)之间有一个单独的输送线，该输送线可将注完胶的电芯进行静置。

6.根据权利要求1所述的一种全极耳圆柱电池电芯生产线，其特征在于：所述封装电池生产线(3)包括通过生产线与所述壳内注液生产线(2)连接的盖帽焊接机(21)。

7.根据权利要求6所述的一种全极耳圆柱电池电芯生产线，其特征在于：所述盖帽焊接机(21)的后方连接有下料装盒机，下料完成之后通过推车将加工加工料推出整个生产线。

8.根据权利要求4所述的一种全极耳圆柱电池电芯生产线，其特征在于：所述壳内注液生产线还包括在线品检机器人(27)和视觉检测装置(28)。