CN114883666A - 一种柱状电芯批量化高效整形机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱状电芯批量化高效整形机，主要涉及锂电池领域。包括批量整形机构和送料机构；批量整形机构包括托盘，托盘上方转动安装有圆形截面的导向盘，导向盘的外周设有相对托盘固定安装的整形板，整形板相对导向盘呈涡旋线方向延伸且不超过1圈，整形板里侧与导向盘周侧构成自进料端至出料端宽度收窄的整形通道，导向盘的周侧设有多个工位槽，工位槽为弧度大于180的弧形槽，送料机构包括下料管和第一输送机，下料管的底端位于所述进料端的整形通道上方，所述第一输送机用于向下料管供料。本发明的有益效果在于：它能够高效的对柱状电芯整形，且整形均匀坏件率明显降低。

Description

一种柱状电芯批量化高效整形机

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体是一种柱状电芯批量化高效整形机。

背景技术

在柱状锂离子电池的生产过程中，一般包括采用卷绕方式将正、负极片和隔膜组装制造成基本的电芯。在卷绕中，需要对隔膜施加一定的张力，以确保正极片、隔膜、负极片之间的整齐度。然而这就使得在工艺生产中不可避免的具有一定张力，这一张力使得隔膜在走带方向被拉长，同时基于隔膜自身的特性（收缩量较大），会使得隔膜在组装为电芯后，电芯发生形变，这一情况在卷绕工艺尤为突出，从而造成外观的平整度差，圆柱形圆度不佳，隔膜排列不良间隙不均，不但影响后续的电芯入壳工艺，造成入壳难，入壳过程损伤的常见问题，同时也对后续电池的使用带来不利影响。

现有技术的热压整形，多数采用对开的半圆弧面模具，对柱状电池表面进行挤压定型，其薄弱点在于型腔的边缘，也就是接缝位置，造成电芯在整形时存在受力不均匀的情况，容易造成断裂等情况。且生产效率非常低下，需要对电池一个一个的处理，形成工艺上的低效环节。而其他不常见的热压整形设备，通常在照顾到电芯周面的整形，需要通过牺牲效率，通过更加耗时及复杂的整形方式实现，从而在效率上的矛盾拉大，故并不被采用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱状电芯批量化高效整形机，它能够高效的对柱状电芯整形，且整形均匀坏件率明显降低。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种柱状电芯批量化高效整形机，包括批量整形机构和送料机构；

所述批量整形机构包括固定安装的托盘，所述托盘上方转动安装有圆形截面的导向盘，所述导向盘的外周设有相对托盘固定安装的整形板，所述整形板相对导向盘呈涡旋线方向延伸且不超过1圈，所述整形板与导向盘周侧距离近的一端为进料端，所述整形板与导向盘周侧距离远的一端为出料端，所述整形板里侧与导向盘周侧构成自进料端至出料端宽度收窄的整形通道，所述导向盘的周侧设有多个工位槽，所述工位槽为弧度大于180的弧形槽，

所述送料机构包括下料管和第一输送机，所述下料管的底端位于所述进料端的整形通道上方，所述第一输送机用于向下料管供料。

所述工位槽内安装固定有整形架，所述整形架为与工位槽弧度对应的弧形架，所述整形架的里侧设有弧形面，所述弧形面与工位槽同轴，所述整形架上沿其周向转动安装有多个转轴竖直设置的压辊，所述压辊的周面突出弧形面。

所述托盘的表面设有光滑的金属镜面，和/或，所述压辊为金属件且表面为光滑金属面。

所述出料端设有直线延伸的出料通道，所述出料通道通过外侧挡板和里侧挡板构成，所述外侧挡板与整形板的出料端连接，所述里侧挡板固定在托盘上，且所述里侧挡板的内端靠近导向盘的周面设置，所述里侧挡板与外侧挡板并列设置，二者之间形成出料通道。

还包括走料机构，所述走料机构包括第二输送机，所述第二输送机的两侧设有第二导向挡板，所述第二导向挡板之间的距离设置为电芯直径的1.2-1.6倍，所述第二导向挡板的内端与出料通道相对接。

所述整形板的外侧周面上设有加热装置，所述加热装置包括电热管，所述电热管为多根且上下等距的固定在整形板的外周面上，所述电热管的外部设有保护壳。

所述下料管的轴线与导向盘的轴线的距离，与工位槽轴线与导向盘轴线的距离相对应，所述下料管的顶端设有落料口，所述落料口的一侧设有第一衔接板，所述落料口的周侧设有弧形挡板，所述第一输送机的两侧设有第一导向挡板，两个第一导向挡板之间的间距与电芯的直径相适应，述第一导向挡板的一端与弧形挡板的两端相对接。

所述下料管的顶部设有向上扩大的喇叭口结构。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本系统在加工效率上获得了大幅度提高，实现对电芯的连续整形操作，作业过程无停顿，可高效连贯进行，在单位时间的处理量上获得显著提高。同时能够对电芯周面获得均匀的，循序渐进的整形整圆效果，基于逐渐收窄的整形通道，特别对异形度较大的电芯，例如椭圆形程度较大的电芯能够大大降低整形中的隔膜及极片损伤，降低坏件率。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的示意图。

图3是本发明的示意图。

图4是本发明的俯视图。

图5是本发明批量整形机构及下料管的配合示意图。

图6是本发明批量整形机构及下料管的配合示意图（仰视视角）。

图7是本发明批量整形机构及下料管的配合的组件拆分结构图。

附图中所示标号：

1、托盘；2、导向盘；3、工位槽；4、整形架；5、弧形面；6、轮槽；7、压辊；8、整形板；9、整形通道；10、出料端；11、进料端；12、外侧挡板；13、里侧挡板；14、电热管；15、保护壳；16、下料管；17、第一输送机；18、落料口；19、第一衔接板；20、弧形挡板；21、第一导向挡板；22、第二输送机；23、第二导向挡板；24、第二衔接板；25、支撑架。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

实施例1：一种柱状电芯批量化高效整形机

包括批量整形机构、送料机构、走料机构；

所述批量整形机构包括固定安装的托盘1，所述托盘1的表面设有光滑的金属镜面，阻力很低，电芯极易在金属镜面上的滑动而实现移动。

所述托盘1的中部安装有转轴，所述托盘1的底部固定有电机，所述电机的输出轴与转轴键连接，实现对转轴的驱动。

所述托盘1的上方设有圆形的导向盘2，所述导向盘2整体为较厚的圆柱形，所述导向盘2的厚度比电池的高度要大，所述导向盘中央设有轴孔，所述导向盘通过轴孔与转轴同轴固定，实现转动控制。

所述导向盘的周侧设有6个工位槽3，所述工位槽3为弧度大于180度的弧形槽，所述工位槽3内安装固定有整形架4，所述整形架4为与工位槽3弧度对应的弧形架，所述整形架4的外侧周面直径与弧形槽的里侧内径相对应，与弧形槽的侧壁贴合配适，所述整形架4的里侧设有弧形面5，所述弧形面5与工位槽3同轴，所述弧形面5上沿其周面环形阵列等距的设有6个轮槽6，所述轮槽6为底端将整形架4底面贯通的半通槽，所述轮槽6内设有与整形架4转动连接的压辊7，所述压辊7的顶端与整形架4通过轴承件转动连接，使其转动顺滑流畅。所述压辊7的轴向为竖直设置，所述压辊7的周面突出弧形面5，从而能够与柱状电芯的表面相接触，实现对电芯周面的压迫和相对滚动。所述压辊7为金属件，表面光滑，与电芯表面的接触无损。

所述压辊7的底端略微低于导向盘2的底面，且所述压辊7的底面与金属镜面之间的间隙为1mm左右。

所述导向盘2的外周设有将其包围在内的整形板8，所述整形板8为竖直设置的曲面板，所述整形板8的里侧端面与导向盘2之间形成整形通道9，所述整形板8为与导向盘2同轴心的涡旋线，且旋转圈数为3/4圈，基于涡旋线逐渐向外扩张的几何特点，定义所述整形板8距离转轴距离较近的一端为出料端10，所述整形板8距离转轴较远的一端为进料端11，故整形通道9在进料端11到出料端10的通道宽度逐渐变窄，从而实现对柱状电池表面的收紧和压迫。

所述出料端10设有直线延伸的出料通道，所述出料通道与出料端10的整形通道9宽度一致或者略宽，所述出料通道通过外侧挡板12和里侧挡板13构成，所述外侧挡板12与整形板8的出料端10连接固定一体成型，实现整形通道9到出料通道的顺利连接，所述里侧挡板13固定在托盘1上，且所述里侧挡板13的内端接近导向盘2的周面设置，且里侧挡板13内端与导向盘2周面的距离小于整形通道9的最窄宽度，也就是不能够通过电芯，能顺利将电芯导出。所述里侧挡板13与外侧挡板12并列设置，二者之间形成出料通道。

所述整形板8的外侧周面上设有加热装置，所述加热装置包括电热管14，所述电热管14为多根且上下等距的固定在整形板8的外周面上，所述电热管14的外部设有保护壳15，所述保护壳15将电热丝覆盖在内部，防止烫伤。所述整形板8为光滑的金属件，所述整形板8相对托盘1固定安装，能够对热量进行较好的传导，实现在对电芯表面滚动挤压整形的同时给予适当的加热。

批量整形机构的运行模式是：通过整形架4与整形板8之间对柱状电芯进行限位，当导向盘2转动的时候，所述导向盘2的转动方向为自进料端11至出料端10的方向转动，能够带动位于整形架4内的柱状电芯跟随其在整形通道9内向出料端10移动，在移动中柱状电芯的里侧周面与压辊7相接触，而外侧周面与整形板8里侧相接触，从而当柱状电芯表面不规整不圆的时候，就会在移动中自身发生周向的自转转动，也就是边移动边转动，通过压辊7既能够保持对电芯表面的接触，又能顺利顺应和配合电芯滚动。由于自进料端11到出料端10的通道逐渐收窄，故对电芯表面的压迫和驱动滚动效果更加强力，将电芯边转动边压迫，从而就像将电芯搓圆一样，实现对其周面的整形。

所述送料机构包括下料管16和第一输送机17，所述下料管16的底端位于所述进料端11的整形通道9上方，当整形架4与下料管16冲齐的时候下料，所述下料管16为透明管，能够方便对内部走料情况进行观察，所述下料管16的顶部设有向上扩大的喇叭口结构，便于对落下的电池进行集中导向，所述下料管16底端出口的内径与电芯的外径相适应，能够比较准确的向下对位送料。

所述下料管16的顶端设有落料口18，所述落料口18的一侧设有第一衔接板19，所述落料口18的周侧设有弧形挡板20，用于将电芯挡住并顺利进入落料口18，所述第一输送机17为带式输送机，通过输送带对电芯进行输送，所述第一输送机17的两侧设有第一导向挡板21，两个第一导向挡板21之间的间距与电芯的直径相适应，在电芯直径的1.2-1.6倍之间即可。所述第一导向挡板21的一端与弧形挡板20的两端相对接，将电芯顺利的送至落料口18，使电芯实现流水送料。

这一配合可通过第一输送机17与导向盘2的控制实现，但是应当知晓的是，只要具备本结构，时序控制的精度对本功能的实现没有影响，即便落下的电池与整形架4对应的时间节点不一致，则落下的电池底端暂时停留在导向盘2顶面，并被下料管16约束在原位置，等待下一个整形架4到达下料管16下方对位的时候落入整形架4内即可。

所述走料机构包括第二输送机22，所述第二输送机22同样采用带式输送机，但不局限于本示例，采用其他结构的输送设备也可以，适用输送设备可以继续保持流水生产中对下一工序的送料，实现连贯生产。所述第二输送机22的两侧设有第二导向挡板23，所述第二导向挡板23之间的距离同样可以设置为电芯直径的1.2-1.6倍之间，便于向前导向和输送电芯。所述第二导向挡板23的内端与出料通道相对接，实现对电芯的导入。

为了衔接顺畅，所述托盘1对应第二输送机22来料方的一端设有第二衔接板24，所述第二衔接板24与第二输送机22的一端冲齐对应。所述第二衔接板24位于里侧挡板13与外侧挡板12之间。

基于上述结构，本系统的运行模式是：

成排排列的柱状电芯通过第一输送机17被输送至下料管16一端，通过第一衔接板19被推入落料口18，并自下料管16落下，下落至整形通道9的进料端11；

通过转动到进料端11的整形架4纳入落下的电芯，并通过整形架4与整形通道9裹挟电芯实现沿着整形通道9向出料端10移动，并通过压辊7及整形板8里侧端面实现对电芯周面的接触挤压，利用电芯自身的转动实现对电芯周向的整圆，利用收窄的整形通道9增强压迫整圆；

当电芯到达出料端10，通过里侧挡板13将电芯导入第二输送机22，并通过第二输送机22实现整形后电芯的输送。

通过本系统，显而易见的在加工效率上获得了大幅度提高，通过不断转动的导向盘2，于收窄的整形通道9配合，实现对电芯的连续整形操作，作业过程无停顿，可高效连贯进行，在单位时间的处理量上获得显著提高。

现有的整形设备，其施加在电芯上的整形作用都是不变的，对于异形度较大，乃至明显椭圆形的电芯，直接挤压会造成膜片的断裂，压褶等问题，出现明显的坏件。而通过本设备，能够对电芯周面获得均匀的，循序渐进的整形整圆效果，基于逐渐收窄的整形通道9，对异形度较大的电芯在初期整形时更加柔和，随着对电芯表面的逐渐滚动和推圆，整形通道9逐渐收窄，既能够保证整圆效果，又能够降低整形中对异形度较大的电芯的整形坏件率。

所述托盘1、第一输送机17和第二输送机22的底部分别安装有高度可调的支撑架25。

所述支撑架25的整体结构一致，均包括立柱、三角支脚、安装座，根据所需要高度的不同，使用不同长度的立柱，从而对各级物料衔接上的高度进行配合，所述立柱的顶端与安装座固定连接，所述安装座上 设有螺栓孔，通过螺栓与托盘1固定连接，同时对于第一输送机17和第二输送机22，所述安装座通过螺栓固定连接在U型架上，将第一输送机17或第二输送机22放入U型架内然后通过U型架实现固定，支撑更加稳固，易于更换。

所述三角支脚与立柱的底端固定连接，所述三角支脚包括三个呈周向分布的支撑脚，所述支撑脚的底端设有与其螺纹连接的盘形件，通过螺纹连接可以微调盘形件的高度，从而对车间不平整的底面实现适应。

Claims (8)

1.一种柱状电芯批量化高效整形机，其特征在于，包括批量整形机构和送料机构；

所述批量整形机构包括固定安装的托盘，所述托盘上方转动安装有圆形截面的导向盘，所述导向盘的外周设有相对托盘固定安装的整形板，所述整形板相对导向盘呈涡旋线方向延伸且不超过1圈，所述整形板与导向盘周侧距离近的一端为进料端，所述整形板与导向盘周侧距离远的一端为出料端，所述整形板里侧与导向盘周侧构成自进料端至出料端宽度收窄的整形通道，所述导向盘的周侧设有多个工位槽，所述工位槽为弧度大于180的弧形槽，

所述送料机构包括下料管和第一输送机，所述下料管的底端位于所述进料端的整形通道上方，所述第一输送机用于向下料管供料。

2.根据权利要求1所述一种柱状电芯批量化高效整形机，其特征在于，所述工位槽内安装固定有整形架，所述整形架为与工位槽弧度对应的弧形架，所述整形架的里侧设有弧形面，所述弧形面与工位槽同轴，所述整形架上沿其周向转动安装有多个转轴竖直设置的压辊，所述压辊的周面突出弧形面。

3.根据权利要求1所述一种柱状电芯批量化高效整形机，其特征在于，所述托盘的表面设有光滑的金属镜面，和/或，所述压辊为金属件且表面为光滑金属面。

4.根据权利要求1所述一种柱状电芯批量化高效整形机，其特征在于，所述出料端设有直线延伸的出料通道，所述出料通道通过外侧挡板和里侧挡板构成，所述外侧挡板与整形板的出料端连接，所述里侧挡板固定在托盘上，且所述里侧挡板的内端靠近导向盘的周面设置，所述里侧挡板与外侧挡板并列设置，二者之间形成出料通道。

5.根据权利要求4所述一种柱状电芯批量化高效整形机，其特征在于，还包括走料机构，所述走料机构包括第二输送机，所述第二输送机的两侧设有第二导向挡板，所述第二导向挡板之间的距离设置为电芯直径的1.2-1.6倍，所述第二导向挡板的内端与出料通道相对接。

6.根据权利要求1所述一种柱状电芯批量化高效整形机，其特征在于，所述整形板的外侧周面上设有加热装置，所述加热装置包括电热管，所述电热管为多根且上下等距的固定在整形板的外周面上，所述电热管的外部设有保护壳。

7.根据权利要求1所述一种柱状电芯批量化高效整形机，其特征在于，所述下料管的轴线与导向盘的轴线的距离，与工位槽轴线与导向盘轴线的距离相对应，所述下料管的顶端设有落料口，所述落料口的一侧设有第一衔接板，所述落料口的周侧设有弧形挡板，所述第一输送机的两侧设有第一导向挡板，两个第一导向挡板之间的间距与电芯的直径相适应，述第一导向挡板的一端与弧形挡板的两端相对接。

8.根据权利要求1所述一种柱状电芯批量化高效整形机，其特征在于，所述下料管的顶部设有向上扩大的喇叭口结构。

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