CN113851606A - 负极片、电芯叠片设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种负极片、电芯叠片设备及方法，该电芯叠片设备包括负极片供料装置、第一隔膜供料装置、第二隔膜供料装置、贴膜装置、叠放装置、叠片台以及正极片供料装置，负极片供料装置提供的负极片经过贴膜装置至叠放装置，负极片包括铜箔层及间隔涂覆于铜箔层的涂覆层；贴膜装置将第一隔膜供料装置提供的第一隔膜、负极片以及第二隔膜供料装置提供的第二隔膜贴合，形成贴合片体；正极片供料装置向叠片台提供正极片；叠放装置、叠片台配合动作，将贴合片体叠放至叠片台上的正极片上。本申请将涂覆层间隔的负极片与隔膜预先贴合，较好地避免了后道堆叠时隔膜与极片发生位移的问题，提高了叠放的效率，提高了电芯的良品率。

Description

负极片、电芯叠片设备及方法

技术领域

本发明属于电池生产技术领域，涉及一种负极片、电芯叠片设备及方法。

背景技术

锂电池的电芯由多层极片及极片间的隔膜堆叠成型。常见的叠片工艺是通过隔膜供料机构供应隔膜，将裁切成片状的正、负极极片交替层叠在隔膜上，最终得到电芯。叠片时，一般采用机械手依次夹取正负极片的方式。这种方式生产效率不高。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种新型的负极片，以及叠放这种新型的负极片的电芯叠片设备及方法，技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种负极片，所述负极片包括铜箔层以及间隔涂覆于所述铜箔层的涂覆层，每段涂覆层包括两面对称涂覆于所述铜箔层的涂覆层，每段涂覆层的宽度为一片标准正极片的宽度。

第二方面，本申请还提供了一种电芯叠片设备，所述电芯叠片设备包括负极片供料装置、第一隔膜供料装置、第二隔膜供料装置、贴膜装置、叠放装置、叠片台以及正极片供料装置，其中：

所述负极片供料装置提供的负极片依序经过所述贴膜装置至所述叠放装置，所述负极片为如第一方面提供的负极片；

所述第一隔膜供料装置提供第一隔膜，所述第二隔膜供料装置提供第二隔膜；

所述贴膜装置将所述第一隔膜供料装置提供的第一隔膜、所述负极片供料装置提供的负极片以及所述第二隔膜供料装置提供的第二隔膜贴合，形成贴合片体，所述贴合片体中负极片的两面分别为第一隔膜和第二隔膜；

所述正极片供料装置向所述叠片台提供正极片；

所述叠放装置、所述叠片台配合动作，将所述贴合片体叠放至所述叠片台上的正极片上，叠放后所述负极片的涂覆层与所述正极片的投影重叠。

可选的，所述叠片台包括叠片承载台、升降装置，所述叠片承载台用于承载放置的所述正极片和所述贴合片体，所述升降装置安装于所述承载台的下方以用于带动所述叠片承载台进行升降。

可选的，所述叠片台还包括横移装置，所述横移装置与所述叠片承载台传动连接，以带动所述叠片承载台横向往复运动。

可选的，所述叠放装置包括双辊组件，所述贴合片体穿过所述双辊组件间形成的缝隙后被导向铺放至所述叠片台上。

可选的，所述叠放装置还包括摆动装置，所述摆动装置与所述双辊组件传动连接，以带动所述双辊组件横向往复运动或以所述贴合装置为圆心摆动。

可选的，所述电芯叠片设备还包括第一张力控制装置、第二张力控制装置和第三张力控制装置，所述第一张力控制装置用于控制所述负极片在输送过程中的张力，所述第二张力控制装置用于控制所述第一隔膜在输送过程中的张力，所述第三张力控制装置用于控制所述第二隔膜在输送过程中的张力。

可选的，所述电芯叠片设备还包括至少一个压刀，所述压刀用于压住所述叠放台上最上方的正极片的第一侧，所述叠放装置从所述正极片的第一侧向所述正极片的第二侧叠放贴合片体，所述压刀在所述贴合片体叠放完成后从所述正极片和所述贴合片体之间抽离。

第三方面，本申请还提供一种电芯叠片方法，所述电芯叠片方法包括：

将第一隔膜、负极片和第二隔膜贴合，形成贴合片体，所述负极片为第一方面提供的负极片，所述贴合片体中负极片的两面分别为第一隔膜和第二隔膜；

将所述贴合片体和正极片相互循环叠放，叠放后所述负极片的涂覆层与所述正极片的投影重叠。

可选的，所述将第一隔膜、负极片和第二隔膜贴合，形成贴合片体，包括：

牵引所述第一隔膜、所述第二隔膜；

牵引所述负极片经过所述第一隔膜和所述第二隔膜之间；

将所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜贴合在一起，形成所述贴合片体。

可选的，所述将所述贴合片体和正极片相互循环叠放，包括：

在第i个正极片上按照第一释放路径释放所述贴合片体，使所述贴合片体叠放于所述第i个正极片上；

在已叠放的所述贴合片体上放置第i+1个正极片；

在所述i+1个正极片上按照与所述第一释放路径方向相反的第二释放路径释放所述贴合片体，使所述贴合片体叠放于所述第i+1个正极片上，将i+2，继续执行所述在第i个正极片上按照第一释放路径释放所述贴合片体的步骤，直至完成预定数量的正极片的叠放。

可选的，所述第一释放路径从所述第i个正极片的第一侧向所述第i个正极片的与所述第一侧相对的第二侧移动，所述在第i个正极片上按照第一释放路径释放所述贴合片体，包括：

利用压力压住所述第i个正极片的第一侧，在所述第i个正极片上按照所述第一释放路径释放所述贴合片体，在释放完所述贴合片体后，将所述压刀从所述第i个正极片和所述贴合片体之间抽出；

所述第二释放路径从所述第i+1个正极片的第二侧向所述第i+1个正极片的与所述第二侧相对的第一侧移动，所述在所述i+1个正极片上按照与所述第一释放路径方向相反的第二释放路径释放所述贴合片体，包括：

利用压力压住所述第i+1个正极片的第二侧，在所述第i+1个正极片上按照所述第二释放路径释放所述贴合片体，在释放完所述贴合片体后，将所述压刀从所述第i+1个正极片和所述贴合片体之间抽出。

基于上述技术特征，本申请至少可以实现如下有益效果：

通过设置涂覆层间隔的负极片，将这种新型的负极片与隔膜相互预先贴合，较好地避免了后道堆叠时隔膜与极片发生位移的问题；并利用贴合片体与正极片进行叠放，省去了单独叠放两侧隔膜的过程，提高了叠放的效率；且在铺设的过程中，由于负极片的涂覆层间隔设置使得折叠端部不会被铜箔刺破，大大提高了电芯的良品率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请一个实施例中提供的负极片的结构示意图；

图2是本申请一个实施例中提供的电芯叠片设备的结构示意图；

图3A是本申请一个实施例中提供的电芯叠片方法的流程图；

图3B是本申请一个实施例中提供的将第一隔膜、负极片和第二隔膜贴合，形成贴合片体时的流程图；

图3C是是本申请一个实施例中提供的将贴合片体和正极片相互循环叠放时的流程图。

其中，附图标记如下：

11、铜箔层；12、涂覆层；21、负极片导向装置；22、第一隔膜供料装置；23、第二隔膜供料装置；24、贴膜装置；25、叠放装置；26、叠片台；27、正极片供料装置；28、负极片；29、正极片。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例中提供的负极片的结构示意图，本申请提供的负极片包括铜箔层11以及间隔涂覆于铜箔层的涂覆层12，每段涂覆层包括两面对称涂覆于铜箔层11的涂覆层12，每段涂覆层的宽度为一片标准正极片的宽度。这样每段涂覆层以及涂覆层之间的铜箔层构成标准负极片，且在叠放的过程中，可以与标准正极片上下相互对齐，形成标准的叠放电芯。

图2是本申请一个实施例中提供的电芯叠片设备的结构示意图，本申请提供的电芯叠片设备包括负极片供料装置(未图示)、第一隔膜供料装置22、第二隔膜供料装置23、贴膜装置24、叠放装置25、叠片台26以及正极片供料装置27。

负极片供料装置提供的负极片28依序经过贴膜装置24至叠放装置25，这里所讲的负极片28为图1所示的负极片。

可选的，在负极片供料装置与贴膜装置24之间设置负极片导向装置21，这样，负极片供料装置提供的负极片28首先会经过负极片导向装置21导出至贴膜装置24。进一步的，负极片导向装置21可以为两个相互贴合的辊轮，负极片供料装置提供的负极片28穿入至负极片导向装置21的两个辊轮之间并引导出至贴膜装置24。

第一隔膜供料装置22提供第一隔膜，第二隔膜供料装置23提供第二隔膜。

贴膜装置24将第一隔膜供料装置22提供的第一隔膜、负极片供料装置21提供的负极片28以及第二隔膜供料装置23提供的第二隔膜贴合，形成贴合片体30，贴合片体30中负极片28的两面分别为第一隔膜和第二隔膜。这样，在负极片28间隔的位置处包括由第一隔膜、铜箔层和第二隔膜贴合的较薄的贴合材质，而负极片28涂覆有涂覆层的片段包括铜箔层、位于铜箔层两侧的涂覆层以及位于两侧涂覆层外的第一隔膜和第二隔膜。

在一种可能的实现方式中，贴膜装置24可以是两个相互贴合的辊轮，在贴合的过程中还可以实现对贴合片体30的整形，显然贴膜装置24也可以通过其他方式实现，本申请不对贴膜装置24的具体结构进行过多限定。

正极片供料装置27向叠片台26提供正极片29，通常来讲，正极片供料装置27单次向叠片台26提供的正极片29为一片标准正极片。

叠放装置25、叠片台26配合动作，将贴合片体30叠放至叠片台26上的正极片29上，叠放后负极片28的涂覆层与正极片29的投影重叠。

在一种可能的实现方式中，叠片台26可以进行上下移动，此时，叠片台26可以包括叠片承载台、升降装置，叠片承载台用于承载放置的正极片29和贴合片体30，升降装置安装于承载台的下方以用于带动叠片承载台进行升降。

进一步的，叠片台26还可以进行横向往复移动，此时，叠片台26还可以包括横移装置，横移装置与叠片承载台传动连接，以带动叠片承载台横向往复运动。这样，在叠片过程中，可以将叠放装置25在横向上固定，通过横移装置控制叠片承载台横向往复运动，以与叠放装置25配合，实现贴合片体30的叠放。

本申请所讲的叠放装置25可以包括双辊组件，贴合片体30穿过双辊组件间形成的缝隙后被导向铺放至叠片台26上。

在一种可能的实现中，可以将双辊组件设置为可摆动式，对应的，叠放装置25还可以包括摆动装置，摆动装置与双辊组件传动连接，以带动双辊组件横向往复运动或以贴合装置为圆心摆动。这样，在叠放时，可以将叠片承载台在水平方向上固定，利用摆动装置驱动双辊组件横向往复运动，或以贴合装置为圆心摆动，以向叠片承载台上叠放贴合片体30。

在实际应用中，为了避免负极片28、第一隔膜和第二隔膜在牵引铺设的过程出现褶皱或多于松动，本申请提供的电芯叠片设备还可以包括第一张力控制装置、第二张力控制装置和第三张力控制装置，第一张力控制装置用于控制负极片28在输送过程中的张力，第二张力控制装置用于控制第一隔膜在输送过程中的张力，第三张力控制装置用于控制第二隔膜在输送过程中的张力。

另外，在实际贴合片体30叠放的过程中，为了避免叠片承载台上最上方正极片29因贴合片体30的铺放动作而偏移，本申请提供的电芯叠片设备还可以包括至少一个压刀，压刀用于压住叠片台26上最上方的正极片29的第一侧，叠放装置25从正极片29的第一侧向正极片29的第二侧叠放贴合片体30，压刀在贴合片体30叠放完成后从正极片29和贴合片体30之间抽离。

比如，压刀可以包括第一压刀和第二压刀，当需要从正极片29的第一侧向第二侧叠放贴合片体30时，首先利用第一压刀压住该正极片29的第一侧，然后在该正极片29上叠放贴合片体30，并在叠放完成后，将第一压刀从该正极片29的第一侧和贴合片体30之间抽离；类似的，当需要从正极片29的第二侧向第一侧叠放贴合片体30时，首先利用第二压刀压住该正极片29的第二侧，然后在该正极片29上叠放贴合片体30，并在叠放完成后，将第二压刀从该正极片29的第二侧和贴合片体30之间抽离。

图3A是本申请本申请一个实施例中提供的电芯叠片方法的流程图，本申请提供的电芯叠片方法可以包括如下步骤：

步骤301，将第一隔膜、负极片和第二隔膜贴合，形成贴合片体；

这里所讲的负极片为图1所示的负极片，贴合片体中负极片的两面分别为第一隔膜和第二隔膜。

请参见图3B所示，在执行步骤301时，可以包括如下步骤：

步骤3011，牵引第一隔膜、第二隔膜；

步骤3012，牵引负极片经过第一隔膜和第二隔膜之间；

步骤3013，将第一隔膜、负极片和第二隔膜贴合在一起，形成贴合片体。

步骤302，将贴合片体和正极片相互循环叠放，叠放后负极片的涂覆层与正极片的投影重叠。

在一种可能的循环叠放的实现方式中，请参见图3C所示，在执行步骤302时，可以包括如下步骤：

步骤3021，在第i个正极片上按照第一释放路径释放贴合片体，使贴合片体叠放于第i个正极片上；

第一释放路径从第i个正极片的第一侧向第i个正极片的与第一侧相对的第二侧移动，在第i个正极片上按照第一释放路径释放贴合片体时，可以先利用压力压住第i个正极片的第一侧，然后在第i个正极片上按照第一释放路径释放贴合片体，在释放完贴合片体后，将压刀从第i个正极片和贴合片体之间抽出。

由于贴合片体中的负极片的有效段为带有涂覆层的片体，且该段带有涂覆层的片体的宽度与一个待叠片的标准正极片的宽度相同，这样在叠放之后，该段带有涂覆层的有效负极片叠放于正极片的正上方，且与正极片对齐，即该段有效负极片的区域与叠放的正极片的区域在竖向上的投影相同。

步骤3022，在已叠放的贴合片体上放置第i+1个正极片；

步骤3023，在i+1个正极片上按照与第一释放路径方向相反的第二释放路径释放贴合片体，使贴合片体叠放于第i+1个正极片上，将i+2。

第二释放路径从第i+1个正极片的第二侧向第i+1个正极片的与第二侧相对的第一侧移动，在i+1个正极片上按照与第一释放路径方向相反的第二释放路径释放贴合片体时，可以先利用压力压住第i+1个正极片的第二侧，在第i+1个正极片上按照第二释放路径释放贴合片体，在释放完贴合片体后，将压刀从第i+1个正极片和贴合片体之间抽出。

上述步骤3021和步骤3023涉及到的压刀可以是同一个，也可以是不同的两个，可以根据实际情况设置压刀的数量、安装方式以及移动方式。

在将i+2之后，继续执行步骤3021，即继续执行在第i个正极片上按照第一释放路径释放贴合片体的步骤，直至完成预定数量的正极片的叠放。

通过本申请提供的电芯叠片设备及方法，由于先将正极片和负极片之间的隔膜贴附于负极片上，在原有正极片、隔膜、负极片、隔膜的一个循环叠片的过程中，更改为了正极片、贴合片体的一个循环叠片的过程中，由于减少了两次叠放的过程中，因此大大地提高了叠片效率。且由于负极片进行了特殊处理，使得负极片叠片折叠的过程中，折叠端部仅有由铜箔层和两层隔膜形成的片段，厚度大大减少，避免了原有的折叠端部被铜箔刺破的风险。

综上所述，本申请通过设置涂覆层间隔的负极片，将这种新型的负极片与隔膜相互预先贴合，较好地避免了后道堆叠时隔膜与极片发生位移的问题；并利用贴合片体与正极片进行叠放，省去了单独叠放两侧隔膜的过程，提高了叠放的效率；且在铺设的过程中，由于负极片的涂覆层间隔设置使得折叠端部不会被铜箔刺破，大大提高了电芯的良品率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括铜箔层以及间隔涂覆于所述铜箔层的涂覆层，每段涂覆层包括两面对称涂覆于所述铜箔层的涂覆层，每段涂覆层的宽度为一片标准正极片的宽度。

2.一种电芯叠片设备，其特征在于，所述电芯叠片设备包括负极片供料装置、第一隔膜供料装置、第二隔膜供料装置、贴膜装置、叠放装置、叠片台以及正极片供料装置，其中：

所述负极片供料装置提供的负极片依序经过所述贴膜装置至所述叠放装置，所述负极片为如权利要求1所述的负极片；

所述第一隔膜供料装置提供第一隔膜，所述第二隔膜供料装置提供第二隔膜；

所述贴膜装置将所述第一隔膜供料装置提供的第一隔膜、所述负极片供料装置提供的负极片以及所述第二隔膜供料装置提供的第二隔膜贴合，形成贴合片体，所述贴合片体中负极片的两面分别为第一隔膜和第二隔膜；

所述正极片供料装置向所述叠片台提供正极片；

所述叠放装置、所述叠片台配合动作，将所述贴合片体叠放至所述叠片台上的正极片上，叠放后所述负极片的涂覆层与所述正极片的投影重叠。

3.根据权利要求2所述的电芯叠片设备，其特征在于，所述叠片台包括叠片承载台、升降装置，所述叠片承载台用于承载放置的所述正极片和所述贴合片体，所述升降装置安装于所述承载台的下方以用于带动所述叠片承载台进行升降。

4.根据权利要求3所述的电芯叠片设备，其特征在于，所述叠片台还包括横移装置，所述横移装置与所述叠片承载台传动连接，以带动所述叠片承载台横向往复运动。

5.根据权利要求2所述的电芯叠片设备，其特征在于，所述叠放装置包括双辊组件，所述贴合片体穿过所述双辊组件间形成的缝隙后被导向铺放至所述叠片台上。

6.根据权利要求5所述的电芯叠片设备，其特征在于，所述叠放装置还包括摆动装置，所述摆动装置与所述双辊组件传动连接，以带动所述双辊组件横向往复运动或以所述贴合装置为圆心摆动。

7.根据权利要求2所述的电芯叠片设备，其特征在于，所述电芯叠片设备还包括第一张力控制装置、第二张力控制装置和第三张力控制装置，所述第一张力控制装置用于控制所述负极片在输送过程中的张力，所述第二张力控制装置用于控制所述第一隔膜在输送过程中的张力，所述第三张力控制装置用于控制所述第二隔膜在输送过程中的张力。

8.根据权利要求2所述的电芯叠片设备，其特征在于，所述电芯叠片设备还包括至少一个压刀，所述压刀用于压住所述叠放台上最上方的正极片的第一侧，所述叠放装置从所述正极片的第一侧向所述正极片的第二侧叠放贴合片体，所述压刀在所述贴合片体叠放完成后从所述正极片和所述贴合片体之间抽离。

9.一种电芯叠片方法，其特征在于，所述电芯叠片方法包括：

将第一隔膜、负极片和第二隔膜贴合，形成贴合片体，所述负极片为如权利要求1所述的负极片，所述贴合片体中负极片的两面分别为第一隔膜和第二隔膜；

将所述贴合片体和正极片相互循环叠放，叠放后所述负极片的涂覆层与所述正极片的投影重叠。

10.根据权利要求9所述的电芯叠片方法，其特征在于，所述将第一隔膜、负极片和第二隔膜贴合，形成贴合片体，包括：

牵引所述第一隔膜、所述第二隔膜；

牵引所述负极片经过所述第一隔膜和所述第二隔膜之间；

将所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜贴合在一起，形成所述贴合片体。

11.根据权利要求9所述的电芯叠片方法，其特征在于，所述将所述贴合片体和正极片相互循环叠放，包括：

在第i个正极片上按照第一释放路径释放所述贴合片体，使所述贴合片体叠放于所述第i个正极片上；

在已叠放的所述贴合片体上放置第i+1个正极片；

在所述i+1个正极片上按照与所述第一释放路径方向相反的第二释放路径释放所述贴合片体，使所述贴合片体叠放于所述第i+1个正极片上，将i+2，继续执行所述在第i个正极片上按照第一释放路径释放所述贴合片体的步骤，直至完成预定数量的正极片的叠放。

12.根据权利要求11所述的电芯叠片方法，其特征在于，

所述第一释放路径从所述第i个正极片的第一侧向所述第i个正极片的与所述第一侧相对的第二侧移动，所述在第i个正极片上按照第一释放路径释放所述贴合片体，包括：

利用压力压住所述第i个正极片的第一侧，在所述第i个正极片上按照所述第一释放路径释放所述贴合片体，在释放完所述贴合片体后，将所述压刀从所述第i个正极片和所述贴合片体之间抽出；

所述第二释放路径从所述第i+1个正极片的第二侧向所述第i+1个正极片的与所述第二侧相对的第一侧移动，所述在所述i+1个正极片上按照与所述第一释放路径方向相反的第二释放路径释放所述贴合片体，包括：

利用压力压住所述第i+1个正极片的第二侧，在所述第i+1个正极片上按照所述第二释放路径释放所述贴合片体，在释放完所述贴合片体后，将所述压刀从所述第i+1个正极片和所述贴合片体之间抽出。

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