CN114497751B - 一种锂电池叠片工艺及叠片装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种锂电池新型叠片工艺及叠片装置，涉及极片加工技术领域。该锂电池新型叠片工艺包括将多个正极极片和多个负极极片一一对应地复合于复合隔离膜形成复合极片带；将复合极片带进行裁切形成多个复合极片单元，其中，每个复合极片单元包括一组相对应的正极极片和负极极片；将多个复合极片单元运送至叠片工位并进行堆叠；将堆叠后的多个复合极片单元对齐，这一过程减少了极片的堆叠次数，降低了错位几率，进而提高了良品率，缩短了叠片时间，提高了生产效率。

Description

一种锂电池叠片工艺及叠片装置

技术领域

本发明涉及极片加工技术领域，具体而言，涉及一种锂电池叠片工艺及叠片装置。

背景技术

锂离子作为一种二次电池，凭借其卓越的性能，被广泛用于电子设备、新能源汽车以及储能领域上。在锂电池的制造过程中，电池内的电芯制造尤为重要。通常电芯的制造方法有两种，分别是卷绕和叠片。卷绕是将模切好的正负极极片以及隔离膜在卷芯上卷绕固定长度后，用卷针将卷绕好的电芯取出，形成一个电芯；叠片是指将模切以及裁切好的正负极极片在隔离膜上依次交替叠放，最后形成一个方形电芯。

传统Z字形叠片工艺中极片的折叠次数多，隔离膜与正负极极片之间容易错位，电芯良品率较低；而且由于折叠次数较多，所花费时间较长，电芯生产效率比较低。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种锂电池叠片工艺，其能够有效减少叠片时正负极片的错位几率，进而提高良品率，缩短叠片时间，提高生产效率。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种锂电池叠片工艺，其包括将多个正极极片和多个负极极片一一对应地复合于复合隔离膜形成复合极片带；

将所述复合极片带进行裁切形成多个复合极片单元，其中，每个所述复合极片单元包括一组相对应的所述正极极片和所述负极极片；

将多个所述复合极片单元运送至叠片工位并进行堆叠；

将堆叠后的多个所述复合极片单元对齐。

可选的，所述将堆叠后的多个所述复合极片单元对齐的步骤包括：

将堆叠后的多个所述复合极片单元运送至整理机构中进行整理，以使多个所述复合极片单元之间贴紧，并且多个所述复合极片单元的同一侧贴合于所述整理装置中的固定侧板以使多个所述复合极片单元对齐。

可选的，在所述将堆叠后的多个所述复合极片单元运送至整理机构中进行整理，以使多个所述复合极片单元之间贴紧，并且多个所述复合极片单元的同一侧贴合于所述整理装置中的固定侧板以使多个所述复合极片单元对齐的步骤之后，还包括：

将对齐后的多个所述复合极片单元运送至贴胶工位进行尾卷以形成电芯。

可选的，所述将对齐后的多个所述复合极片单元运送至贴胶工位进行尾卷以形成电芯的步骤包括：

在贴胶工位上设置尾卷隔离膜，将对齐后的多个所述复合极片单元放置于尾卷隔离膜并进行尾卷后再贴胶形成电芯。

可选的，所述复合隔离膜包括第一复合隔离膜和第二复合隔离膜，所述将多个正极极片和多个负极极片一一对应地复合于复合隔离膜形成复合极片带步骤包括：

沿竖直向上的方向按第一复合隔离膜、正极极片、第二复合隔离膜、负极极片的顺序进行排布；

对第一复合隔离膜、正极极片、第二复合隔离膜、负极极片进行复合形成复合极片带。

可选的，所述将复合极片单元运送至叠片工位并进行堆叠的步骤包括：

将多个所述复合极片单元运送至叠片工位；

在叠片工位上放置基底负极极片；

将其中一个所述复合极片单元中的正极极片朝下放置并与所述基底负极极片相贴合；

将其他的所述复合极片单元中的正极极片朝下依次堆叠于最底层的所述复合极片单元上。

可选的，所述将多个所述复合极片单元运送至叠片工位的步骤包括：

将多个所述复合极片单元通过物流线运送至叠片工位。

本发明的实施例还提供了一种叠片装置，用于实现上述的锂电池叠片工艺，所述叠片装置包括：复合机构、裁切机构、输送机构以及整理机构，所述复合机构、裁切机构、输送机构以及整理机构依次排布。

所述复合机构用于将多个正极极片和多个负极极片一一对应地复合于复合隔离膜形成复合极片带；

所述裁切机构用于将所述复合极片带进行裁切形成多个所述复合极片单元；

所述输送机构用于将多个所述复合极片单元运送至叠片工位；

所述整理机构用于将堆叠后的多个所述复合极片单元对齐。

可选的，还包括机架，所述整理机构包括竖向整理组件和横向整理组件，所述竖向整理组件和横向整理组件均设置于所述机架上；

所述竖向整理组件用于沿竖向压紧多个所述复合极片单元，所述横向整理组件用于沿横向压紧多个所述复合极片单元。

可选的，所述竖向整理组件包括抚平板、轴杆和弹簧，所述横向整理组件包括底板、固定侧板和活动侧板；

所述轴杆设置于所述机架上，所述弹簧和所述抚平板均设置于所述轴杆上，所述弹簧与所述抚平板相连接，所述抚平板在弹簧的作用力下用于对堆叠后的所述复合极片单元的顶部施压，以使堆叠后的复合极片单元贴合于所述底板；

所述固定侧板与所述底板固定连接，所述活动侧板可移动地连接于所述底板，所述活动侧板用于对堆叠后的复合极片单元的侧面施压，以使堆叠后的复合极片单元贴合于所述固定侧板。

本发明实施例的锂电池叠片工艺及叠片装置的有益效果包括，例如：首先将多个正极极片和多个负极极片一一对应地复合于复合隔离膜形成复合极片带，随后将该复合极片带进行裁切形成多个复合极片单元，随后再对多个复合极片单元进行堆叠，最后对堆叠后的多个复合极片单元对齐，这一过程减少了极片的堆叠次数，降低了错位几率，进而提高了良品率，缩短了叠片时间，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例中整理机构的结构示意图；

图2为本申请实施例中复合极片带的结构示意图；

图3为本申请实施例中用于展示复合极片单元形成过程的示意图；

图4为本申请实施例中叠片工艺的流程图；

图5为叠片工艺中子步骤S110和S120的流程图；

图6为叠片工艺中子步骤S310-S340的流程图；

图7为本申请实施例中用于展示多个复合极片单元堆叠后的示意图；

图8为叠片工艺中子步骤S410和S420的流程图；

图9为本申请实施例中电芯的结构示意图。

图标：100-整理机构；110-竖向整理组件；111-抚平板；112-轴杆；120-横向整理组件；121-底板；1211-让位孔；122-固定侧板；123-活动侧板；200-复合极片带；210-复合隔离膜；211-第一复合隔离膜；212-第二复合隔离膜；220-正极极片；230-负极极片；300-复合极片单元；400-极耳；500-基底负极极片；600-电芯；610-尾卷隔离膜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

本申请的发明人发现，传统Z字形叠片工艺中极片的折叠次数多，隔离膜、正极极片、负极极片之间容易错位，电芯良品率较低；由于折叠次数较多，所花费时间较长，电芯生产效率比较低。本申请实施例提供了一种叠片装置，用以解决上述技术问题。

请参考图1-图3，本实施例提供的叠片装置包括复合机构、裁切机构、输送机构以及整理机构100，复合机构、裁切机构、输送机构以及整理机构100依次排布。

复合机构用于将多个正极极片220和多个负极极片230一一对应地复合于复合隔离膜210形成复合极片带200；裁切机构用于将复合极片带200进行裁切形成多个复合极片单元300；输送机构用于将多个复合极片单元300运送至叠片工位；整理机构100用于将堆叠后的多个复合极片单元300对齐。

需要指出的是，复合机构可以包括多个复合辊，用以对正极极片220、负极极片230和复合隔离膜210进行复合以形成复合极片带200；裁切机构可以包括裁切刀，用以将复合极片带200进行裁切形成多个复合极片单元300；输送机构可以包括输送带，用以将多个复合极片单元300运送至叠片工位。

复合隔离膜210包括第一复合隔离膜211和第二复合隔离膜212，由下至上依次为第一复合隔离膜211、正极极片220、第二复合隔离膜212、负极极片230，第一复合隔离膜211、正极极片220、第二复合隔离膜212、负极极片230之间相贴合，正极极片220和负极极片230分别设置有一排，且每个正极极片220与一个负极极片230的位置对应。

实际作业过程中，首先利用复合机构对第一复合隔离膜211、正极极片220、第二复合隔离膜212、负极极片230进行复合以形成复合极片带200，随后利用裁切机构对复合极片带200进行裁切形成多个复合极片单元300，每个复合极片单元300包括一个正极极片220与对应的一个负极极片230；随后再利用输送机构将多个复合极片单元300运送至叠片工位，并将多个复合极片单元300沿竖向依次堆叠，最后利用整理机构100将堆叠后的多个复合极片单元300对齐，这一过程减少了极片的堆叠次数，降低了错位几率，进而提高了良品率，缩短了叠片时间，提高了生产效率。

叠片装置还包括机架，整理机构100包括竖向整理组件110和横向整理组件120，竖向整理组件110和横向整理组件120均设置于机架上；竖向整理组件110用于沿竖向压紧多个复合极片单元300，横向整理组件120用于沿横向压紧多个复合极片单元300。

在多个复合极片单元300运送至叠片工位进行堆叠后，利用竖向整理组件110沿竖向压紧多个复合极片单元300，利用横向整理组件120沿横向压紧多个复合极片单元300，使得多个复合极片单元300对齐。

进一步的，竖向整理组件110包括抚平板111、轴杆112和弹簧（图中未示出），横向整理组件120包括底板121、固定侧板122和活动侧板123；轴杆112设置于机架上，弹簧和抚平板111均设置于轴杆112上，弹簧与抚平板111相连接，抚平板111在弹簧的作用力下用于对堆叠后的复合极片单元300的顶部施压，以使堆叠后的复合极片单元300贴合于底板121；固定侧板122与底板121固定连接，活动侧板123可移动地连接于底板121，活动侧板123用于对堆叠后的复合极片单元300的侧面施压，以使堆叠后的复合极片单元300贴合于固定侧板122。

需要指出的是，将堆叠后的多个复合极片单元300流转放置于底板121上，复合极片单元300的两侧分别为固定侧板122和活动侧板123，固定侧板122和活动侧板123的板面相平行，且固定侧板122和活动侧板123的板面均与底板121的板面相垂直。弹簧可以是扭簧；抚平板111位于堆叠后的多个复合极片单元300的上方，且在弹簧的作用力下始终对最顶部的复合极片单元300施加向下的压力，使得堆叠后的复合极片单元300贴合于底板121；底板121上还开设有供极耳400伸出的让位孔1211。

将多个复合极片单元300在底板121上堆叠后，利用抚平板111对堆叠后的复合极片单元300的顶部施压，以使堆叠后的复合极片单元300贴合于底板121；同时利用活动侧板123用于对堆叠后的复合极片单元300的侧面施压，以使堆叠后的复合极片单元300贴合于固定侧板122，从而将堆叠后的多个复合极片单元300对齐。

请参阅图4、图5，本实施例还提供了一种锂电池叠片工艺，应用于上述的叠片装置，该锂电池叠片工艺包括：

步骤S100、将多个正极极片220和多个负极极片230一一对应地复合于复合隔离膜210形成复合极片带200。

其中，复合隔离膜210包括第一复合隔离膜211和第二复合隔离膜212，步骤S100包括：

子步骤S110、沿竖直向上的方向按第一复合隔离膜211、正极极片220、第二复合隔离膜212、负极极片230的顺序进行排布。

子步骤S120、对第一复合隔离膜211、正极极片220、第二复合隔离膜212、负极极片230进行复合形成复合极片带200。

实际作业过程中，利用复合机构按由下至上为第一复合隔离膜211、正极极片220、第二复合隔离膜212、负极极片230的排布顺序进行复合以形成复合极片带200，每个正极极片220与一个负极极片230的位置对应。

步骤S200、将复合极片带200进行裁切形成多个复合极片单元300，其中，每个复合极片单元300包括一组相对应的正极极片220和负极极片230。

在此步骤中，利用裁切机构对复合极片带200进行裁切形成多个复合极片单元300，每个复合极片单元300包括一个正极极片220与对应的一个负极极片230。

步骤S300、将多个复合极片单元300运送至叠片工位并进行堆叠。

其中，请参阅图6、图7，步骤S300包括：

子步骤S310、将多个复合极片单元300运送至叠片工位。

其中，子步骤S310包括：

子步骤S311、将多个复合极片单元300通过物流线运送至叠片工位。

在此步骤中，利用输送机构将多个复合极片单元300运送至叠片工位，输送机构可以是输送带。

子步骤S320、在叠片工位上放置基底负极极片500。

在对多个复合极片单元300进行堆叠之前，首先在叠片工位上放置一层基底负极极片500。

子步骤S330、将其中一个复合极片单元300中的正极极片220朝下放置并与基底负极极片500相贴合。

放置好基底负极极片500后，在基底负极极片500上放置一个复合极片单元300，并使该复合极片单元300中的正极极片220朝下并使正极极片220底部的第一复合隔离膜211与基底负极极片500相贴合。

子步骤S340、将其他的复合极片单元300中的正极极片220朝下依次堆叠于最底层的复合极片单元300上。

放置好最底层的复合极片单元300后，将其他复合极片单元300按照正极极片220朝下的方向依次堆叠于最底层的复合极片单元300上。

步骤S400、将堆叠后的多个复合极片单元300对齐。

在此步骤中，利用整理机构100将堆叠后的多个复合极片单元300对齐。

其中，请参阅图8、图9，步骤S400包括：

子步骤S410、将堆叠后的多个复合极片单元300运送至整理机构100中进行整理，以使多个复合极片单元300之间贴紧，并且多个复合极片单元300的同一侧贴合于整理装置中的固定侧板122以使多个复合极片单元300对齐。

在此步骤中，将堆叠后的多个复合极片单元300通过输送带运送至整理机构100中并将复合极片单元300放置于底板121上，并利用抚平板111对堆叠后的复合极片单元300的顶部施压，以使堆叠后的复合极片单元300贴合于底板121；同时利用活动侧板123对堆叠后的复合极片单元300的侧面施压，以使堆叠后的复合极片单元300贴合于固定侧板122，从而将堆叠后的多个复合极片单元300对齐；本实施例中，负极极片230的宽度略大于正极极片220的宽度，且负极极片230与正极极片220对中设置，在将多个复合极片单元300对齐时，所有的负极极片230的两侧侧壁分别在竖直方向上相平齐，所有正极极片220的两侧侧壁分别在竖直方向上相平齐。

在步骤S410之后，还包括：

子步骤S420、将对齐后的多个复合极片单元300运送至贴胶工位进行尾卷以形成电芯600。

其中，子步骤S420包括：

子步骤S421、在贴胶工位上设置尾卷隔离膜610，将对齐后的多个复合极片单元300放置于尾卷隔离膜610并进行尾卷后再贴胶形成电芯600。

在此步骤中，利用尾卷隔离膜610对对齐后的多个复合极片单元300进行包裹，并在尾卷隔离膜610上贴胶以使尾卷隔离膜610包裹紧密，不易脱落。

综上所述，本发明实施例提供了一种锂电池叠片工艺及叠片装置，通过首先将多个正极极片220、多个负极极片230以及复合隔离膜210复合形成复合极片带200，随后对该复合极片带200进行裁切形成多个复合极片单元300，再对该多个复合极片单元300进行堆叠，随后再利用整理机构100将堆叠后的多个复合极片单元300对齐，最后将对齐后的多个复合极片单元300放置于尾卷隔离膜610进行尾卷后再贴胶形成电芯600，这一过程大大减少了堆叠次数，降低了正负极片的错位几率，进而提高了良品率，缩短了叠片时间，提高了生产效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种锂电池叠片工艺，其特征在于，包括：

将多个正极极片和多个负极极片一一对应地复合于复合隔离膜形成复合极片带；

将所述复合极片带进行裁切形成多个复合极片单元，其中，每个所述复合极片单元包括一组相对应的所述正极极片和所述负极极片；

将多个所述复合极片单元运送至叠片工位并进行堆叠；

将堆叠后的多个所述复合极片单元对齐；

将堆叠后的多个所述复合极片单元对齐的步骤包括：

将堆叠后的多个所述复合极片单元运送至整理机构中进行整理，以使多个所述复合极片单元之间贴紧，并且多个所述复合极片单元的同一侧贴合于所述整理机构中的固定侧板以使多个所述复合极片单元对齐；

所述整理机构包括竖向整理组件和横向整理组件，所述竖向整理组件包括抚平板，所述横向整理组件包括底板、固定侧板和活动侧板，所述抚平板用于对堆叠后的所述复合极片单元的顶部施压，以使堆叠后的复合极片单元贴合于所述底板；所述固定侧板与所述底板固定连接，所述活动侧板可移动地连接于所述底板，所述活动侧板用于对堆叠后的复合极片单元的侧面施压，以使堆叠后的复合极片单元贴合于所述固定侧板。

2.根据权利要求1所述的锂电池叠片工艺，其特征在于，在所述将堆叠后的多个所述复合极片单元运送至整理机构中进行整理，以使多个所述复合极片单元之间贴紧，并且多个所述复合极片单元的同一侧贴合于所述整理机构中的固定侧板以使多个所述复合极片单元对齐的步骤之后，还包括：

将对齐后的多个所述复合极片单元运送至贴胶工位进行尾卷以形成电芯。

3.根据权利要求2所述的锂电池叠片工艺，其特征在于，所述将对齐后的多个所述复合极片单元运送至贴胶工位进行尾卷以形成电芯的步骤包括：

在贴胶工位上设置尾卷隔离膜，将对齐后的多个所述复合极片单元放置于尾卷隔离膜并进行尾卷后再贴胶形成电芯。

4.根据权利要求1所述的锂电池叠片工艺，其特征在于，所述复合隔离膜包括第一复合隔离膜和第二复合隔离膜，所述将多个正极极片和多个负极极片一一对应地复合于复合隔离膜形成复合极片带步骤包括：

沿竖直向上的方向按第一复合隔离膜、正极极片、第二复合隔离膜、负极极片的顺序进行排布；

对第一复合隔离膜、正极极片、第二复合隔离膜、负极极片进行复合形成复合极片带。

5.根据权利要求1所述的锂电池叠片工艺，其特征在于，将复合极片单元运送至叠片工位并进行堆叠的步骤包括：

将多个所述复合极片单元运送至叠片工位；

在叠片工位上放置基底负极极片；

将其中一个所述复合极片单元中的正极极片朝下放置并与所述基底负极极片相贴合；

将其他的所述复合极片单元中的正极极片朝下依次堆叠于最底层的所述复合极片单元上。

6.根据权利要求5所述的锂电池叠片工艺，其特征在于，所述将多个所述复合极片单元运送至叠片工位的步骤包括：

将多个所述复合极片单元通过物流线运送至叠片工位。

7.一种叠片装置，其特征在于，用于实现如权利要求1-6任一项所述的锂电池叠片工艺，所述叠片装置包括：复合机构、裁切机构、输送机构以及整理机构，所述复合机构、裁切机构、输送机构以及整理机构依次排布；

所述复合机构用于将多个正极极片和多个负极极片一一对应地复合于复合隔离膜形成复合极片带；

所述裁切机构用于将所述复合极片带进行裁切形成多个所述复合极片单元；

所述输送机构用于将多个所述复合极片单元运送至叠片工位；

所述整理机构用于将堆叠后的多个所述复合极片单元对齐。

8.根据权利要求7所述的叠片装置，其特征在于，还包括机架，所述整理机构包括竖向整理组件和横向整理组件，所述竖向整理组件和横向整理组件均设置于所述机架上；

所述竖向整理组件用于沿竖向压紧多个所述复合极片单元，所述横向整理组件用于沿横向压紧多个所述复合极片单元。

9.根据权利要求8所述的叠片装置，其特征在于，所述竖向整理组件包括抚平板、轴杆和弹簧，所述横向整理组件包括底板、固定侧板和活动侧板；

所述轴杆设置于所述机架上，所述弹簧和所述抚平板均设置于所述轴杆上，所述弹簧与所述抚平板相连接，所述抚平板在弹簧的作用力下用于对堆叠后的所述复合极片单元的顶部施压，以使堆叠后的复合极片单元贴合于所述底板；

所述固定侧板与所述底板固定连接，所述活动侧板可移动地连接于所述底板，所述活动侧板用于对堆叠后的复合极片单元的侧面施压，以使堆叠后的复合极片单元贴合于所述固定侧板。