CN114976184A - 叠片电芯托盘及循环式高速叠片热覆合机及其叠片方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了叠片电芯托盘及循环式高速叠片热覆合机及其叠片方法，涉及叠片电芯生产设备技术领域，包括托盘基座，表面设置有至少一个极片叠片区域；极片压紧装置，设置于极片叠片区域的两侧，用于压紧极片叠片区域上交错堆叠的极片及隔膜；其中，极片压紧装置包括正极压紧机构和负极压紧机构，极片叠片区域的同一侧同时设置有正极压紧机构和负极压紧机构。根据本发明的叠片电芯托盘及循环式高速叠片热覆合机及其叠片方法，叠片电芯托盘能够承载隔膜和极片沿生产线不断移动，且正负极片分别通过正极压紧机构和负极压紧机构压紧，避免正负极片之间材料交叉污染，并且避免叠片内的极片偏移，提升叠片良品率。

Description

叠片电芯托盘及循环式高速叠片热覆合机及其叠片方法

技术领域

本发明涉及叠片电芯生产设备技术领域，特别涉及一种叠片电芯托盘及循环式高速叠片热覆合机及其叠片方法。

背景技术

锂电池、氢电池和太阳能电池的生产过程中，需要采用叠片机对极片和隔膜进行堆叠成型，再进行后续工序。随着新能源的大力发展，电芯的体积也在不断增大，各企业对动力电池的需求日益增加，需求远大于产能。在国家政策的推动下，入局新能源的企业百花齐放，随着汽车产量攀升，配套的动力电池电芯组需求量也呈指数级倍增，以往的电芯生产设备的效率已难以满足现有市场的需求。

特别是电芯成型采用叠片工艺、热覆合工艺的动力电池，刀片电池，储能电池和三C电池等，其产能受限当前生产工艺和生产线设备，导致产量无法得到突破。

现有的叠片设备通常通过不断弯折隔膜并堆叠极片来完成加工，每轮叠片过程中仅能够完成一个电芯小单体的加工，并且在堆叠过程中，隔膜需要不断弯折，隔膜往复弯折的过程耗费大量时间，生产效率低。

叠片过程中随着极片的堆叠，其重心上移，电芯组移动到下一工位过程中容易导致极片晃动和位置偏移，生产线速度要控制在一定范围内，无法有效提升生产效率。而电芯叠片后需要移动到下一工序，由于薄膜薄，叠片的移动往往需要通过机械手辅助搬运，影响生产效率，并且极片在堆叠压紧过程中容易出现正负极片材料交叉污染的情况，降低良品率，影响生产效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的“隔膜需要不断弯折，隔膜往复弯折的过程耗费大量时间，生产效率低；电芯组移动到下一工位过程中容易导致极片晃动和位置偏移，生产线速度要控制在一定范围内，无法有效提升生产效率；极片在堆叠压紧过程中容易出现正负极片材料交叉污染的情况，降低良品率，影响生产效率”的技术问题。为此，本发明提出一种叠片电芯托盘及循环式高速叠片热覆合机及其叠片方法，能够同时生产多个电芯小单体，并且无需弯折隔膜，节省时间，提升叠片电芯的生产效率，满足供给需求。并且叠片过程中能够有效压紧各极片的位置，避免偏移和极片材料交叉污染，提升叠片良品率。

根据本发明的一些实施例的叠片电芯托盘，包括：

托盘基座，所述托盘基座的表面设置有至少一个极片叠片区域；

极片压紧装置，设置于所述极片叠片区域的两侧，所述极片压紧装置用于压紧所述极片叠片区域上交错堆叠的极片及隔膜；

其中，所述极片压紧装置包括正极压紧机构和负极压紧机构，所述极片叠片区域的同一侧同时设置有所述正极压紧机构和所述负极压紧机构，所述正极压紧机构用于压紧所述极片叠片区域的正极极片及隔膜，所述负极压紧机构用于压紧所述极片叠片区域的负极极片及隔膜。

根据本发明的一些实施例，所述极片叠片区域于所述托盘基座的表面等间距排列，各所述极片叠片区域之间设置有隔膜隔断槽，各所述托盘基座连接处设置有所述隔膜隔断槽。

根据本发明的一些实施例，所述极片叠片区域的两侧垂直于所述托盘基座的表面向上延伸有连接座，所述正极压紧机构和所述负极压紧机构转动连接于所述连接座上。

根据本发明的一些实施例，所述正极压紧机构和所述负极压紧机构一侧设置有驱动机构，所述驱动机构用于控制所述正极压紧机构和所述负极压紧机构独立工作。

根据本发明的一些实施例的循环式高速叠片热覆合机，包括叠片电芯托盘，所述叠片电芯托盘的表面设置有极片叠片区域，所述极片叠片区域两侧设置有极片压紧装置；包括：

叠片输送机构，设置有多个叠片工位，所述叠片工位沿所述叠片输送机构的延伸方向排列，多个所述叠片电芯托盘铺设于所述叠片运输机构的运输表面，所述极片叠片区域和所述叠片工位一一对应，所述叠片输送机构驱动各所述叠片电芯托盘依次经过各所述叠片工位；

所述叠片输送机构的起始位置一侧设置有一级隔膜放卷纠偏工位，所述一级隔膜放卷纠偏工位的隔膜铺设于所述叠片电芯托盘的表面，所述叠片输送机构带动所述一级隔膜放卷纠偏工位的隔膜依次经过所述叠片工位；

所述叠片输送机构的两侧分别设置有多个叠片CCD对位机构，所述叠片CCD 对位机构分为正极叠片CCD对位机构和负极叠片CCD对位机构两种；

每个所述叠片工位对应设置一个所述叠片CCD对位机构，其中，间隔排列的所述叠片工位对应设置相同种类的所述叠片CCD对位机构，相邻排列的所述叠片工位对应设置不同种类的所述叠片CCD对位机构；

各所述叠片工位之间分别对应设置有热辊压覆合定位机构，所述热辊压覆合定位机构用于加热隔膜与极片之间的胶水，使极片与隔膜的位置固定；

各所述叠片工位的上方分别对应设置有次级隔膜放卷纠偏工位，所述次级隔膜放卷纠偏工位设置于两所述叠片CCD对位机构之间。

根据本发明的一些实施例，所述热辊压覆合定位机构包括上加热辊，所述上加热辊转动连接在两所述次级隔膜放卷纠偏工位的上方，所述上加热辊的辊面与所述次级隔膜放卷纠偏工位放卷的隔膜表面接触，用于促进隔膜和极片之间的胶体融化固定隔膜和极片。

根据本发明的一些实施例，所述叠片输送机构的末端设置有单体电芯切断机构，所述单体电芯切断机构用于切断相邻所述极片叠片区域的隔膜；

所述单体电芯切断机构的一侧设置有二次堆叠机构或成品电芯成型机构，所述成品电芯成型机构用于对成品电芯贴胶或热压。

根据本发明的一些实施例，各所述叠片CCD对位机构的一侧分别对应设置有取片工位，所述取片工位、所述叠片CCD对位机构和所述叠片工位之间通过一极片移载机构移动极片；包括两极片来料输送带，所述取片工位分为正极取片工位和负极取片工位两种；一所述极片来料输送带依次经过各所述正极取片工位，用于让所述极片移载机构移动正极叠片到所述正极叠片CCD对位机构中；另一所述极片来料输送带依次经过各所述负极取片工位，用于让所述极片移载机构移动负极叠片到所述负极叠片CCD对位机构中；包括多个极片出料机构，所述极片出料机构分为正极极片出料机构和负极极片出料机构两种，所述取片工位分为正极取片工位和负极取片工位两种；所述正极极片出料机构对应所述正极取片工位设置，用于让所述极片移载机构移动正极叠片到所述正极叠片CCD对位机构中；所述负极极片出料机构对应所述负极取片工位设置，用于让所述极片移载机构移动负极叠片到所述负极叠片CCD对位机构中。

根据本发明的一些实施例的叠片方法，包括叠片电芯托盘、叠片输送机构、多个叠片工位、一级隔膜放卷纠偏工位、多个次级隔膜放卷纠偏工位、多个热辊压覆合定位机构、多个正极叠片CCD对位机构、多个负极叠片CCD对位机构、多个取片工位、单体电芯切断机构和多个极片移载机构；包括以下步骤：

S100所述一级隔膜放卷纠偏工位的一级隔膜放卷到所述叠片输送机构的所述叠片电芯托盘的极片叠片区域上，所述叠片输送机构带动所述叠片电芯托盘和所述一级隔膜到所述叠片工位；

S200所述极片移载机构从所述取片工位中移载极片到所述正极叠片CCD对位机构或所述负极叠片CCD对位机构中进行对位，极片完成对位后所述极片移载机构移取至少一片极片到对应所述极片叠片区域上，所述极片移栽机构能够同时对多个所述极片叠片区域叠放极片；所述叠片电芯托盘的正极压紧机构压紧极片表面两侧；

S300所述叠片输送机构带动所述一级隔膜到下一所述叠片工位；

S400所述次级隔膜放卷纠偏工位的次级隔膜放卷到极片上方并覆盖所述极片；

S500所述热辊压覆合定位机构的上加热辊靠近所述次级隔膜表面，加热所述次级隔膜的胶体，使所述次级隔膜与所述极片热压覆合；

S600所述极片移载机构从不同种类的所述叠片CCD对位机构中移载极片到所述叠片工位上，所述极片移载机构移载极片到所述次级隔膜上，并调整极片位置，与所述次级隔膜下方的极片对齐，所述正极压紧机构松开，极片放置于所述次级隔膜表面，所述叠片电芯托盘的负极压紧机构压紧极片表面两侧；

S700循环S300-S600到指定次数；

S800所述叠片运输机构运输所述一级隔膜到所述单体电芯切断机构处，所述单体电芯切断机构切断各所述极片叠片区域之间隔膜隔断槽处的隔膜；

S900所述成品电芯移取到下一工位进行二次堆叠、贴胶处理或热压处理；所述成品电芯完成后续处理后从所述叠片电芯托盘处分离，所述叠片电芯托盘收集回流到所述叠片输送机构的起始位置。

根据本发明的一些实施例，包括两极片来料输送带，多个正极取片工位和多个负极取片工位，所述正极取片工位与所述正极叠片CCD对位机构一一对应，所述负极取片工位与所述负极叠片CCD对位机构一一对应；一所述极片来料输送带运输极片依次经过各所述正极取片工位，所述极片移载机构移载所述正极取片工位的极片到所述正极叠片CCD对位机构中进行对位；另一所述极片来料输送带运输极片依次经过各所述负极取片工位，所述极片移载机构移载所述负极取片工位的极片到所述负极叠片CCD对位机构中进行对位；包括多个正极极片出料机构和多个负极极片出料机构，所述正极极片出料机构与所述正极叠片CCD对位机构一一对应，所述负极极片出料机构与所述负极叠片CCD对位机构一一对应；所述正极极片出料机构的极片运输到所述正极取片工位上，所述极片移载机构移载所述正极取片工位的极片到所述正极叠片CCD对位机构中进行对位；所述负极极片出料机构的极片运输到所述负极取片工位上，所述极片移载机构移载所述负极取片工位的极片到所述负极叠片CCD对位机构中进行对位。

根据本发明的一些实施例的叠片电芯托盘及循环式高速叠片热覆合机及其叠片方法，至少具有如下有益效果：

1、所述叠片电芯托盘能够承载隔膜和极片沿生产线不断移动，且正负极片分别通过所述正极压紧机构和所述负极压紧机构压紧，避免正负极片之间材料交叉污染，并且避免叠片内的极片偏移，提升叠片良品率。

2、所述叠片输送机构带动所述一级隔膜放卷纠偏工位的隔膜移动，在隔膜移动过程中，极片和所述次级隔膜放卷纠偏工位的隔膜交错放置到所述叠片输送机构的隔膜上，极片堆叠指定层数后裁断隔膜，实现叠片电芯的批量化生产。在生产过程中能够形成多个电芯小单体，并且隔膜无需往复弯折，节省时间，提升叠片电芯的生产效率。而所述热辊压覆合定位机构在次级隔膜覆盖在极片表面后通过加热辊压的方式让次级隔膜内的胶体受热增加粘性，使极片和次级隔膜的相对位置固定，在生产堆叠层数较多的电芯过程中能够有效防止极片错位和偏移等现象，并且电芯成型后与所述叠片电芯托盘分离更容易，避免粘粘，有利于提升生产线运行速度而保持叠片的稳定性，提升生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的叠片电芯托盘的立体示意图；

图2为图1的A部分的放大示意图；

图3为本发明实施例的叠片电芯托盘的侧视图；

图4为图3的B部分的放大示意图；

图5为本发明实施例的叠片电芯托盘排列示意图；

图6为图5的C部分的放大示意图；

图7为本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机第一原理侧视图；

图8为本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机实施例一原理俯视图；

图9为本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机实施例一原理流程图；

图10为本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机实施例二原理俯视图；

图11为本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机实施例二原理流程图；

图12为本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机原理流程图；

图13为本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机第二原理侧视图。

附图标记：

叠片电芯托盘10、托盘基座11、极片叠片区域11a、极片压紧装置12、正极压紧机构12a、负极压紧机构12b、隔膜隔断槽13、连接座14、叠片输送机构 100、叠片工位110、热辊压覆合定位机构120、上加热辊121、一级隔膜放卷纠偏工位210、次级隔膜放卷纠偏工位220、正极叠片CCD对位机构310、负极叠片CCD对位机构320、极片来料输送带400、正极取片工位411、负极取片工位 412、正极极片出料机构510、负极极片出料机构520、单体电芯切断机构530。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右、顶、底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，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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图13描述根据本发明实施例的叠片电芯托盘10及循环式高速叠片热覆合机及其叠片方法，其中叠片电芯托盘10应用在循环式高速叠片热覆合机的生产加工中。

如图1-图6所示，叠片电芯托盘10包括托盘基座11，托盘基座11的表面设置有至少一个极片叠片区域11a，在本实施例中，一个叠片电芯托盘10的表面设置有三个极片叠片区域11a，能够同时承载三组叠片进行移动。

在极片叠片区域11a的两侧分别设置有极片压紧装置12，用于压紧极片叠片区域11a上交错堆叠的极片及隔膜。具体地，极片压紧装置12包括正极压紧机构12a和负极压紧机构12b，在极片叠片区域11a的同一侧同时设置有正极压紧机构12a和负极压紧机构12b，正极压紧机构12a用于压紧极片叠片区域11a 的正极极片及隔膜，负极压紧机构12b用于压紧极片叠片区域11a的负极极片及隔膜。具体地，每一个极片叠片区域11a均设置有两极片压紧装置12对极片叠片区域11a的极片进行压紧，两侧的正极压紧机构12a同时开合，仅对正极极片进行压紧操作，而两侧负极压紧机构12b同时动作，仅对负极极片进行压紧操作，能够有效避免正极极片和负极极片之间的材料交叉污染。由于正负极片的材料不同，共用同一个压紧机构会导致压紧机构上粘上不同极片的材料，会把不同极片的材料带到别的极片上，从而导致两种极片之间的材料交叉污染，导致叠片的良品率下降。本发明的正极压紧机构12a和负极压紧机构12b能够实现不同种类的极片独立压紧操作，解决了极片交叉污染的问题。

由于薄膜的厚度较薄，叠片过程在运输带上进行不利于后续切割、热处理等步骤，到时生产效率低下。而叠片电芯托盘10能够承载极片和叠片，使电芯叠片切割和成型过程均在托盘基座11的表面完成，由于托盘基座11为硬质表面，能够很好地承载薄膜和极片，切割薄膜过程也更加方便，有效提升叠片生产效率。

在本发明的一些实施例中，如图1、图3和图5所示，极片叠片区域11a于托盘基座11的表面等间距排列，各极片叠片区域11a之间设置有隔膜隔断槽13。当托盘基座11的表面极片叠片区域11a数量为一个以上时，各极片叠片区域11 a的排列间距要相等，便于叠片过程中设备定位极片叠片区域11a的位置，进行极片堆叠，并且能够保证每组叠片之间的隔膜长度相等，提升叠片质量。

如图6所示，各托盘基座11连接处设置有隔膜隔断槽13。具体地，当相邻两叠片电芯托盘10紧密排列时，两托盘基座11的连接处分别设置有凹槽，两叠片电芯托盘10紧密贴合时，两凹槽形成隔膜隔断槽13，便于单体电芯切断机构 530对两叠片电芯托盘10之间的隔膜进行裁断。

具体地，隔膜阻断槽为托盘基座11表面向下凹陷形成的凹槽，当叠片完成后，设备的单体电芯切断机构530对准隔膜阻挡槽的位置进行裁断操作，使各组叠片之间的隔膜切断，便于进行后续成型步骤。

在本发明的一些实施例中，如图2、图4和图6所示，极片叠片区域11a的两侧垂直于托盘基座11的表面向上延伸有连接座14，正极压紧机构12a和负极压紧机构12b转动连接于连接座14上。同侧的正极压紧机构12a和负极压紧机构12b相互独立工作，而两侧的相同种类的压紧机构同步工作，实现正负极片的交错压紧，避免正负极片交叉污染。

在进一步实施例中，正极压紧机构12a和负极压紧机构12b一侧设置有驱动机构(在附图中未示出)，驱动机构用于控制正极压紧机构12a和负极压紧机构 12b独立工作。

具体地，在本实施例中，正极压紧机构12a和负极压紧机构12b与连接座 14转动连接并设置有扭力弹簧，当正极压紧机构12a和负极压紧机构12b对应的驱动机构施加的外力消失后，压紧机构自动回弹压紧叠片顶部的极片。如图2 所示，压紧机构的一侧向极片叠片区域11a延伸，用于压紧极片叠片区域11a 表面的极片，而压紧机构的另一侧向远离极片叠片区域11a的方向延伸，用于与驱动机构连接。驱动机构与压紧机构形成杠杆机构，通过驱动机构驱动对应连接的压紧机构松开，当驱动机构卸力后，压紧机构在扭力弹簧的作用下自动压紧极片叠片区域11a表面的极片。在本实施例中，驱动机构可以采用气缸和液压缸等等。极片压紧装置12的工作原理为两组相互独立控制的极片压紧机构实现不同极片的压紧，每组极片压紧机构仅对应一种类型极片的压紧，能够有效避免极片压紧过程中极片压紧机构沾染上极片的材料，避免极片材料之间的交叉污染。

应理解，压紧机构采用扭力弹簧自动压紧结构和驱动机构驱动压紧机构打开并非唯一实施方式。本发明对压紧机构的具体结构不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，压紧机构的具体结构灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。

叠片电芯托盘10的主要功能包括：

1、叠片电芯托盘10上可以一次性叠一片或多片极片，即托盘基座11设置的多个极片叠片区域11a，每个极片叠片区域11a对应一组叠片，根据生产需求对应改变托盘基座11的尺寸和极片叠片区域11a的数量。

2、叠片电芯托盘10上每张极片的头尾各有两套极片压紧装置12，即极片叠片区域11a的两侧分别设置有极片压紧装置12为了避免正负极极片材料交叉污染，当叠片电芯托盘10在叠负极和对应的隔膜时用负极压紧机构12b压紧。同理当叠片电芯托盘10在叠正极和相对应的隔膜时用正极压紧机构12a压紧。

3、叠片电芯托盘10上极片之间留有隔膜切断槽，方便单体电芯叠完，覆合或热压完成后切断单体电芯之间的隔膜。在叠片电芯托盘10正常工作过程中两两叠片电芯托盘10之间留有隔膜切断槽，方便叠片电芯托盘10在叠完指定的极片后切断两个叠片电芯托盘10之间的隔膜。

5、叠片电芯托盘10在正常工作过程中，极片叠片区域11a上的正负极极片和隔膜交替叠放。

在本发明的一些实施例中，如图7-图13所示，循环式高速叠片热覆合机包括叠片电芯托盘10，叠片电芯托盘10的表面设置有极片叠片区域11a，极片叠片区域11a两侧设置有极片压紧装置12。还包括叠片输送机构100、多个叠片工位110、一级隔膜放卷纠偏工位210、多个叠片CCD对位机构、多个多个热辊压覆合定位机构120和多个次级隔膜放卷纠偏工位220。

叠片工位110均设置在叠片输送机构100上，叠片工位110沿叠片输送机构 100的延伸方向排列，在叠片输送机构100的起始位置一侧设置有一级隔膜放卷纠偏工位210，一级隔膜放卷纠偏工位210的隔膜放卷到叠片输送机构100的输送带上，并随着叠片输送机构100的输送带一起移动，让一级隔膜放卷纠偏工位 210的隔膜依次经过每个叠片工位110。

具体地，多个叠片电芯托盘10铺设于叠片运输机构的运输表面，极片叠片区域11a和叠片工位110一一对应。叠片电芯托盘10在叠片运输机构的运输表面紧密排列，每个叠片电芯托盘10的极片叠片区域11a均能够依次经过各叠片工位110，确保每一个极片叠片区域11a的叠片堆叠都能够正常运行。

叠片输送机构100的两侧分别设置有多个叠片CCD对位机构、叠片CCD对位机构分为正极叠片CCD对位机构310和负极叠片CCD对位机构320两种，正极叠片CCD对位机构310用于对正极极片进行对位工序，负极叠片CCD对位机构320 用于对负极极片进行对位工序，在每个叠片工位110的一侧对应设置有一个叠片 CCD对位机构，其中间隔排列的叠片工位110对应设置相同种类的叠片CCD对位机构，相邻排列的叠片工位110对应设置不同种类的叠片CCD对位机构。而各叠片工位110的上方分别对应设置有次级隔膜放卷纠偏工位220，次级隔膜放卷纠偏工位220设置在两叠片CCD对位机构之间，而各次级隔膜放卷纠偏工位220 之间设置有一热辊压覆合定位机构120，热辊压覆合定位机构120处于预热状态，能够辊压加热隔膜的胶体。热辊压覆合定位机构120能够在次级隔膜放卷纠偏工位220的次级隔膜覆盖到极片上方后对次级隔膜加热辊压，使次级隔膜与极片之间的胶体粘性增加，固定次级隔膜和极片的位置。每一次覆膜后均通过热辊压覆合定位机构120对极片的位置固定，减少叠片运输机构移动过程中叠片的晃动，有效避免叠片上的极片位置偏移，让叠片能够承受更快的加工速度，进一步提升生产线的生产效率。

具体地，叠片CCD对位机构的摆放方式根据实际场地进行变动，在本实施例中，采用相同种类的叠片CCD对位机构设置在同一侧的摆放方式，即正极叠片 CCD对位机构310均设置在叠片输送机构100的一侧，负极叠片CCD对位机构320 均设置在叠片输送机构100的另一侧，把不同种类的叠片CCD对位机构设置在两侧，能够方便极片的运输，有利于设备的布置。

在叠片电芯的生产过程中，正极和负极之间设置有隔膜，分离正负极，避免正负极片相互接触，通过正负极片交错堆叠形成完整的单体电芯。本发明的设备在遵循叠片电芯的结构下进行高速堆叠。

具体地，每个叠片工位110均包括一个叠片CCD对位机构和一个次级隔膜放卷纠偏工位220，而次级隔膜放卷纠偏工位220位于叠片CCD对位机构的前方，即叠片CCD对位机构先放置极片，再通过次级隔膜放卷纠偏工位220覆盖隔膜，覆盖隔膜后再通过热辊压覆合定位机构120固定极片和隔膜的相对位置。然后叠片输送机构100带动最底部的隔膜和隔膜上方的极片和次级隔膜一起移动到下一工位的叠片工位110处，如果上一叠片工位110放置的是正极极片，则下一叠片工位110放置负极叠片，再由该叠片工位110上方的次级隔膜放卷纠偏工位 220覆盖隔膜，同理，当上一叠片工位110放置的是负极极片，则下一叠片工位110放置正极叠片，并由该叠片工位110上方的次级隔膜放卷纠偏工位220覆盖隔膜。每个叠片工位110重复上述步骤，根据生产需求调整循环次数，当达到指定叠片数后，叠片输送机构100把单体电芯移动到末端，进行后续处理，由于采用连续堆叠的方式，叠片输送机构100末端的叠片工位110每个工序都能生产一个单体电芯，相对于以往采用隔膜不断弯折堆叠极片的生产设备，本发明的循环式高速叠片热覆合机的效率更快，以往的设备一轮生产仅能够产生一个单体电芯，并且隔膜往复弯折耗费大量时间，降低生产效率。而本发明的设备一轮生产中，末端的叠片工位110每经过一个动作能够产生一个单体电芯，并且采用多卷隔膜放卷的形式，避免了隔膜反复弯折覆盖的步骤，通过多隔膜覆盖节约时间，效率提升显著。并且通过采用热辊压覆合定位机构120加固极片和隔膜的位置，使叠片在产生过程中能够堆叠更高的层数并减少极片偏移导致良品率降低的现象，进一步提升生产线的生产效率，满足新能源企业对动力电池的需求。

在本发明的一些实施例中，如图7-图13所示，热辊压覆合机构包括上加热辊121，上加热辊121转动连接在两次级隔膜放卷纠偏工位220的上方。具体地，上加热辊121通过电机驱动或液压驱动靠近和远离叠片输送机构100上的叠片顶部，当驱动机构驱动上加热辊121与极片表面的隔膜接触时，驱动机构停止工作，保证上加热辊121能够适配不同高度的叠片。上加热辊121的辊面处于加热状态，当辊面与隔膜接触时，能够使隔膜与极片之间的胶体受热增加粘性，并且上加热辊121还对隔膜表面施加一定压力，使隔膜和极片之间的连接更稳定，从而增加叠片运输过程的稳定性。

在本发明的一些实施例中，如图7、图9和图11所示，叠片输送机构100 的末端设置有单体电芯切断机构530，单体电芯切断机构530用于切断相邻极片间的隔膜。具体地，叠片输送机构100末端产生的单体电芯都是通过多片隔膜覆盖而成的，每一片隔膜还同时覆盖了上一叠片工位110的单体电芯，需要通过单体切断机构把两单体电芯之间的隔膜全部切断，才能够形成一个独立的单体电芯整体。单体电芯切断机构530的具体结构为本领域技术人员所熟知的技术方案，在本实施例中不再描述。

在本发明的一些实施例中，单体电芯切断机构530的一侧设置有二次堆叠机构或成品电芯成型机构，成品电芯成型机构用于对成品电芯贴胶或热压。具体地，当单体电芯完成裁切后，运输到成品电芯成型机构中完成后续加工处理，形成一个个成品，或者把单体电芯放置到二次堆叠机构中进行二次堆叠。二次堆叠机构可以采用现有的堆叠机或者本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机，当采用本发明实施例的循环式高速叠片热覆合机时，移取叠片输送机构100上的一级隔膜放卷纠偏工位210和次级隔膜放卷纠偏工位220，把单体电芯代替极片放入各叠片CCD对位机构中，把单体电芯叠加，形成更大的电芯单元。

在本发明的一些实施例中，如图7、图8和图10所示，各叠片CCD对位机构的一侧分别对应设置有取片工位，取片工位、叠片CCD对位机构和叠片工位 110之间通过一极片移载机构移动极片。

具体地，取片工位上装满等待移取到各叠片CCD对位机构上的极片，每个叠片CCD对位机构均配备有极片移载机构，极片移载机构可以采用吸盘式机械手、夹取式机械手等结构，极片移载机构为本领域技术人员所熟知的技术方案，在本发明中不再描述。极片移载机构把取片工位中的极片移取到对应的叠片CCD对位机构上，叠片CCD对位机构对极片进行对位操作后再通过极片移载机构把极片移载到叠片工位110上，进行叠片操作。

在本发明的一些实施例中，如图8-图11所示，取片工位上的极片在设备叠片过程中会不断消耗，为了随时补充极片，保证循环式高速叠片热覆合机的正常运作，本发明采用两种结构对取片工位的极片进行补充。

实施例一

如图8和图9所示，包括两极片来料输送带400，取片工位分为正极取片工位411和负极取片工位412两种，一极片来料输送带400依次经过各正极取片工位411，用于让极片移载机构移动正极叠片到正极叠片CCD对位机构310中，另一极片来料输送带400依次经过各负极取片工位412，用于让极片移载机构移动负极叠片到负极叠片CCD对位机构320中。

具体地，在叠片输送机构100的两侧分别设置有一条极片来料输送带400，每条极片来料输送带400只运输相同种类的极片，而极片来料输送带400会依次经过相同种类的叠片CCD对位机构一侧，即相同种类的取片工位设置在极片来料输送带400上，当极片来料输送带400经过极片移载机构时，极片移载机构从极片来料输送带400上移取极片到叠片CCD对位机构中进行对位操作。采用极片来料输送带400仅需要在极片来料输送带400的起始位置不断补充极片即可。

实施例二

如图10和图11所示，包括多个极片出料机构，极片出料机构分为正极极片出料机构510和负极极片出料机构520两种，取片工位分为正极取片工位411 和负极取片工位412两种，正极极片出料机构510对应正极取片工位411设置，用于让极片移载机构移动正极叠片到正极叠片CCD对位机构310中。负极极片出料机构520对应负极取片工位412设置，用于让极片移载机构移动负极叠片到负极叠片CCD对位机构320中。

具体地，各极片出料机构对应一个取片工位，生产的极片由极片出料机构运输到取片工位，再由极片移载机构移取到对应的叠片CCD对位机构中。

应理解，取片工位的极片补充结构实施例一和实施例二并非唯一实施方式。本发明对取片工位的极片补充结构不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，取片工位的极片补充结构灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。

循环式高速叠片热覆合机的主要功能包括：

1、在整个叠片过程中叠片电芯托盘10紧密相联，不留空隙。

2、叠片电芯托盘10到达叠片工位110时，机械手将对位完成的极片搬运到叠片电芯托盘10上，原来压紧极片的极片压紧装置12打开，如果极片是正极极片，则正极压紧机构12a打开，极片叠上后用另一套极片压紧装置12将新叠上的极片压紧，如果新放的极片是负极，则用负极压紧机构12b压紧。随后所有叠片电芯托盘10移动一个叠片电芯托盘10的宽度。

3、叠片电芯托盘10叠完指定层数后，电芯托盘之间的隔膜切断。电芯托盘上的极片和隔膜在极片压紧装置12压紧下整体进入热压或覆合。

4、叠片电芯托盘10上的极片和隔膜在热压或覆合完成后，将单体电芯之间的隔膜切断，单体电芯再进行层叠。

5、叠片电芯托盘10在完成以上动作后，叠片电芯托盘10回流到叠片的第一个工位，重新进行叠片。

下面描述本发明实施例的叠片方法，叠片方法基于本发明的循环式高速叠片热覆合机实施，包括叠片电芯托盘10、叠片输送机构100、多个叠片工位110、一级隔膜放卷纠偏工位210、多个次级隔膜放卷纠偏工位220、、多个热辊压覆合定位机构120、多个正极叠片CCD对位机构310、多个负极叠片CCD对位机构 320、多个取片工位、单体电芯切断机构530和多个极片移载机构。

如图7、图8和图12所示，主要包括以下步骤：

S100一级隔膜放卷纠偏工位210的一级隔膜放卷到叠片输送机构100的叠片电芯托盘10的极片叠片区域11a上，叠片输送机构100带动叠片电芯托盘10 和一级隔膜到叠片工位110；

S200极片移载机构从取片工位中移载极片到正极叠片CCD对位机构310或负极叠片CCD对位机构320中进行对位，极片完成对位后极片移载机构移取至少一片极片到对应极片叠片区域11a上，极片移栽机构能够同时对多个极片叠片区域11a叠放极片；叠片电芯托盘10的正极压紧机构12a压紧极片表面两侧；

S300叠片输送机构100带动一级隔膜到下一叠片工位110；

S400次级隔膜放卷纠偏工位220的次级隔膜放卷到极片上方并覆盖极片；

S500热辊压覆合定位机构120的上加热辊121靠近次级隔膜表面，加热次级隔膜的胶体，使次级隔膜与极片热压覆合；

S600极片移载机构从不同种类的叠片CCD对位机构中移载极片到叠片工位 110上，极片移载机构移载极片到次级隔膜上，并调整极片位置，与次级隔膜下方的极片对齐，正极压紧机构12a松开，极片放置于次级隔膜表面，叠片电芯托盘10的负极压紧机构12b压紧极片表面两侧；

S700循环S300-S600到指定次数；

S800叠片运输机构运输一级隔膜到单体电芯切断机构530处，单体电芯切断机构530切断各极片叠片区域11a之间隔膜隔断槽13处的隔膜；

S900成品电芯随叠片电芯托盘10移动到下一工位进行二次堆叠、贴胶处理或热压处理；成品电芯完成后续处理后从叠片电芯托盘10处分离，叠片电芯托盘10收集回流到叠片输送机构100的起始位置。

具体地，当步骤S200中的叠片CCD对位机构为正极叠片CCD对位机构310 时，则步骤S500的叠片CCD对位机构为负极叠片CCD对位机构320，在步骤S600 的循环中，叠片CCD对位机构根据上一叠片工位110的叠片CCD对位机构来选择不同种类的叠片CCD对位机构进行叠片操作，根据叠片电芯的正负极交错方式叠片。如图12所示，N为电芯极片叠片次数，N的具体次数根据不同类型的电芯规格设定。

在本发明的一些实施例中，如图13所示，在次级隔膜放卷纠偏工位220前设置热辊压覆合定位机构120，对一级隔膜放卷纠偏工位210的第一层隔膜和极片进行预热辊压，使最底层的极片与最底层的隔膜粘合固定位置。

在本发明的一些实施例中，极片移载机构每次移载的极片数量相等，每次移载至少一片极片。具体地，极片移载机构在一次叠片过程中可以同时叠一片、两片或三等等，根据实际生产需求调整叠片工位110的叠片数量。

在本发明的一些实施例中，如图8和图9所示，根据极片补充结构实施例一的上料方式，包括两极片来料输送带400，多个正极取片工位411和多个负极取片工位412，正极取片工位411与正极叠片CCD对位机构310一一对应，负极取片工位412与负极叠片CCD对位机构320一一对应。

一极片来料输送带400运输极片依次经过各正极取片工位411，极片移载机构移载正极取片工位411的极片到正极叠片CCD对位机构310中进行对位。另一极片来料输送带400运输极片依次经过各负极取片工位412，极片移载机构移载负极取片工位412的极片到负极叠片CCD对位机构320中进行对位。

在本发明的一些实施例中，如图10和图11所示，根据备极片补充结构实施例二的上料方式，包括多个正极极片出料机构510和多个负极极片出料机构520，正极极片出料机构510与正极叠片CCD对位机构310一一对应，负极极片出料机构520与负极叠片CCD对位机构320一一对应。

正极极片出料机构510的极片运输到正极取片工位411上，极片移载机构移载正极取片工位411的极片到正极叠片CCD对位机构310中进行对位。负极极片出料机构520的极片运输到负极取片工位412上，极片移载机构移载负极取片工位412的极片到负极叠片CCD对位机构320中进行对位。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种叠片电芯托盘，其特征在于，包括：

托盘基座，所述托盘基座的表面设置有至少一个极片叠片区域；

极片压紧装置，设置于所述极片叠片区域的两侧，所述极片压紧装置用于压紧所述极片叠片区域上交错堆叠的极片及隔膜；

其中，所述极片压紧装置包括正极压紧机构和负极压紧机构，所述极片叠片区域的同一侧同时设置有所述正极压紧机构和所述负极压紧机构，所述正极压紧机构用于压紧所述极片叠片区域的正极极片及隔膜，所述负极压紧机构用于压紧所述极片叠片区域的负极极片及隔膜。

2.根据权利要求1所述的叠片电芯托盘，其特征在于，所述极片叠片区域于所述托盘基座的表面等间距排列，各所述极片叠片区域之间设置有隔膜隔断槽，各所述托盘基座连接处设置有所述隔膜隔断槽。

3.根据权利要求1所述的叠片电芯托盘，其特征在于，所述极片叠片区域的两侧垂直于所述托盘基座的表面向上延伸有连接座，所述正极压紧机构和所述负极压紧机构转动连接于所述连接座上。

4.根据权利要求3所述的叠片电芯托盘，其特征在于，所述正极压紧机构和所述负极压紧机构一侧设置有驱动机构，所述驱动机构用于控制所述正极压紧机构和所述负极压紧机构独立工作。

5.一种循环式高速叠片热覆合机，包括叠片电芯托盘，所述叠片电芯托盘的表面设置有极片叠片区域，所述极片叠片区域两侧设置有极片压紧装置；其特征在于，包括：

叠片输送机构，设置有多个叠片工位，所述叠片工位沿所述叠片输送机构的延伸方向排列，多个所述叠片电芯托盘铺设于所述叠片运输机构的运输表面，所述极片叠片区域和所述叠片工位一一对应，所述叠片输送机构驱动各所述叠片电芯托盘依次经过各所述叠片工位；

所述叠片输送机构的起始位置一侧设置有一级隔膜放卷纠偏工位，所述一级隔膜放卷纠偏工位的隔膜铺设于所述叠片电芯托盘的表面，所述叠片输送机构带动所述一级隔膜放卷纠偏工位的隔膜依次经过所述叠片工位；

所述叠片输送机构的两侧分别设置有多个叠片CCD对位机构，所述叠片CCD对位机构分为正极叠片CCD对位机构和负极叠片CCD对位机构两种；

每个所述叠片工位对应设置一个所述叠片CCD对位机构，其中，间隔排列的所述叠片工位对应设置相同种类的所述叠片CCD对位机构，相邻排列的所述叠片工位对应设置不同种类的所述叠片CCD对位机构；

各所述叠片工位之间分别对应设置有热辊压覆合定位机构，所述热辊压覆合定位机构用于加热隔膜与极片之间的胶水，使极片与隔膜的位置固定；

各所述叠片工位的上方分别对应设置有次级隔膜放卷纠偏工位，所述次级隔膜放卷纠偏工位设置于两所述叠片CCD对位机构之间。

6.根据权利要求5所述的循环式高速叠片热覆合机，其特征在于，所述热辊压覆合定位机构包括上加热辊，所述上加热辊转动连接在两所述次级隔膜放卷纠偏工位的上方，所述上加热辊的辊面与所述次级隔膜放卷纠偏工位放卷的隔膜表面接触，用于促进隔膜和极片之间的胶体融化固定隔膜和极片。

7.根据权利要求5所述的循环式高速叠片热覆合机，其特征在于，所述叠片输送机构的末端设置有单体电芯切断机构，所述单体电芯切断机构用于切断相邻所述极片叠片区域的隔膜；

所述单体电芯切断机构的一侧设置有二次堆叠机构或成品电芯成型机构，所述成品电芯成型机构用于对成品电芯贴胶或热压。

8.根据权利要求5所述的循环式高速叠片热覆合机，其特征在于，各所述叠片CCD对位机构的一侧分别对应设置有取片工位，所述取片工位、所述叠片CCD对位机构和所述叠片工位之间通过一极片移载机构移动极片；

包括两极片来料输送带，所述取片工位分为正极取片工位和负极取片工位两种；

一所述极片来料输送带依次经过各所述正极取片工位，用于让所述极片移载机构移动正极叠片到所述正极叠片CCD对位机构中；

另一所述极片来料输送带依次经过各所述负极取片工位，用于让所述极片移载机构移动负极叠片到所述负极叠片CCD对位机构中；

包括多个极片出料机构，所述极片出料机构分为正极极片出料机构和负极极片出料机构两种，所述取片工位分为正极取片工位和负极取片工位两种；

所述正极极片出料机构对应所述正极取片工位设置，用于让所述极片移载机构移动正极叠片到所述正极叠片CCD对位机构中；

所述负极极片出料机构对应所述负极取片工位设置，用于让所述极片移载机构移动负极叠片到所述负极叠片CCD对位机构中。

9.一种叠片方法，包括叠片电芯托盘、叠片输送机构、多个叠片工位、一级隔膜放卷纠偏工位、多个次级隔膜放卷纠偏工位、多个热辊压覆合定位机构、多个正极叠片CCD对位机构、多个负极叠片CCD对位机构、多个取片工位、单体电芯切断机构和多个极片移载机构；其特征在于，包括以下步骤：

S100所述一级隔膜放卷纠偏工位的一级隔膜放卷到所述叠片输送机构的所述叠片电芯托盘的极片叠片区域上，所述叠片输送机构带动所述叠片电芯托盘和所述一级隔膜到所述叠片工位；

S200所述极片移载机构从所述取片工位中移载极片到所述正极叠片CCD对位机构或所述负极叠片CCD对位机构中进行对位，极片完成对位后所述极片移载机构移取至少一片极片到对应所述极片叠片区域上，所述极片移栽机构能够同时对多个所述极片叠片区域叠放极片；所述叠片电芯托盘的正极压紧机构压紧极片表面两侧；

S300所述叠片输送机构带动所述一级隔膜到下一所述叠片工位；

S400所述次级隔膜放卷纠偏工位的次级隔膜放卷到极片上方并覆盖所述极片；

S500所述热辊压覆合定位机构的上加热辊靠近所述次级隔膜表面，加热所述次级隔膜的胶体，使所述次级隔膜与所述极片热压覆合；

S600所述极片移载机构从不同种类的所述叠片CCD对位机构中移载极片到所述叠片工位上，所述极片移载机构移载极片到所述次级隔膜上，并调整极片位置，与所述次级隔膜下方的极片对齐，所述正极压紧机构松开，极片放置于所述次级隔膜表面，所述叠片电芯托盘的负极压紧机构压紧极片表面两侧；

S700循环S300-S600到指定次数；

S800所述叠片运输机构运输所述一级隔膜到所述单体电芯切断机构处，所述单体电芯切断机构切断各所述极片叠片区域之间隔膜隔断槽处的隔膜；

S900所述成品电芯随所述叠片电芯托盘移动到下一工位进行二次堆叠、贴胶处理或热压处理；所述成品电芯完成后续处理后从所述叠片电芯托盘处分离，所述叠片电芯托盘收集回流到所述叠片输送机构的起始位置。

10.根据权利要求9所述的叠片方法，其特征在于，包括两极片来料输送带，多个正极取片工位和多个负极取片工位，所述正极取片工位与所述正极叠片CCD对位机构一一对应，所述负极取片工位与所述负极叠片CCD对位机构一一对应；

一所述极片来料输送带运输极片依次经过各所述正极取片工位，所述极片移载机构移载所述正极取片工位的极片到所述正极叠片CCD对位机构中进行对位；

另一所述极片来料输送带运输极片依次经过各所述负极取片工位，所述极片移载机构移载所述负极取片工位的极片到所述负极叠片CCD对位机构中进行对位；

包括多个正极极片出料机构和多个负极极片出料机构，所述正极极片出料机构与所述正极叠片CCD对位机构一一对应，所述负极极片出料机构与所述负极叠片CCD对位机构一一对应；

所述正极极片出料机构的极片运输到所述正极取片工位上，所述极片移载机构移载所述正极取片工位的极片到所述正极叠片CCD对位机构中进行对位；

所述负极极片出料机构的极片运输到所述负极取片工位上，所述极片移载机构移载所述负极取片工位的极片到所述负极叠片CCD对位机构中进行对位。

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