CN115020648B - 极片复合装置和极片复合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种极片复合装置和极片复合方法，涉及锂电池制造技术领域，该极片复合装置包括复合辊组、驱动控制件和位置检测器，将复合辊组压合在阴阳复合料带的两侧表面，并且额外设置位置检测器，通过位置检测器来检测阴阳复合料带上的间隙位置，并生成位置信息，驱动控制件依据位置信息调整复合通道的间隙宽度，以使得阴阳复合料带的间隙位置通过复合通道时，复合通道的宽度大于阴阳复合料带的厚度。相较于现有技术，本发明能够根据料带上的间隙位置调整辊间隙宽度，使得间隙处复合通道的宽度较大，从而减少复合辊复合过程中经过料带间隙时产生的振动，并消除过间隙时造成的极片损伤，保证了设备的稳定性和产品的质量。

Description

极片复合装置和极片复合方法

技术领域

本发明涉及锂电池制造技术领域，具体而言，涉及一种极片复合装置和极片复合方法。

背景技术

目前锂离子叠片电池里极片的复合一般采用气缸加压压力复合的方式，这种复合方式有比较明显的两个缺点：1.气缸的行程无法定量控制，上下复合辊间的间隙调节困难。2.复合时，复合辊经过料带周期性间隙时，因料带厚度的差异性，导致上复合辊会上下跳动产生较大的冲击力和振动，并且阴极片边缘对阳极片挤压造成涂布层脱落损伤，从而影响设备的稳定性和产品的质量。

进一步地，现有技术中还出现了能够手动调节复合辊间隙的技术方案，然而，该技术只能在复合前对间隙进行调节，无法在复合过程中对复合辊间隙进行适应性调节，而由于料带上存在周期性间隙，其同样无法避免复合辊上下跳动产生冲击力和振动，并在阴极片边缘对阳极片进行挤压造成涂布层脱落损伤的问题，导致设备的稳定性和产品的质量受到影响。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种极片复合装置和方法，其能够根据料带上的间隙位置调整辊间隙宽度，减少复合辊复合过程中经过料带间隙时产生的振动，并消除过间隙时造成的极片损伤。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种极片复合装置，包括复合辊组、驱动控制件和位置检测器，所述复合辊组形成有一供具有多个间隙的阴阳复合料带通过的复合通道，且所述复合辊组用于压合在所述阴阳复合料带的两侧表面，所述位置检测器设置在所述复合辊组的进料侧，并与所述驱动控制件电连接，用于检测所述阴阳复合料带上的间隙位置并生成位置信息，所述驱动控制件与所述复合辊组传动连接，用于依据所述位置信息调整所述复合通道的间隙宽度，以使得所述阴阳复合料带的间隙位置通过所述复合通道时，所述复合通道的宽度大于所述阴阳复合料带的厚度。

在可选的实施方式中，所述复合辊组包括复合上辊和复合下辊，所述复合上辊和所述复合下辊相对设置，并用于形成所述复合通道，所述驱动控制件与所述复合上辊传动连接，用于带动所述复合上辊靠近或远离所述复合下辊。

在可选的实施方式中，所述驱动控制件包括伺服驱动缸和控制器，所述伺服驱动缸与所述复合上辊传动连接，所述控制器同时与所述伺服驱动缸和所述位置检测器电连接，用于依据所述位置信息控制所述伺服驱动缸动作，以使得在所述阴阳复合料带的间隙位置通过所述复合通道时，所述复合上辊远离所述复合下辊。

在可选的实施方式中，所述驱动控制件还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述复合上辊上，用于检测所述复合上辊对所述阴阳复合料带施加的压力，并生成压力信号，所述控制器还用于依据所述压力信号控制所述伺服驱动缸动作，以使得所述复合上辊对所述阴阳复合料带施加的压力趋于预设压力。

在可选的实施方式中，所述驱动控制件还包括间隙检测器，所述间隙检测器设置在所述伺服驱动缸上，用于检测所述复合上辊的位置，并生成间隙信号，所述控制器还用于依据所述间隙信号控制所述伺服驱动缸动作，以调整所述复合通道的间隙宽度。

在可选的实施方式中，所述极片复合装置还包括夹紧辊组，所述夹紧辊组设置在所述复合辊组的入料侧，用于预夹紧所述阴阳复合料带。

在可选的实施方式中，所述夹紧辊组包括上夹紧辊、下夹紧辊和夹紧驱动件，所述上夹紧辊和所述下夹紧辊相对设置，所述夹紧驱动件与所述上夹紧辊传动连接，用于带动所述上夹紧辊向所述下夹紧辊施加压力，以夹紧所述阴阳复合料带。

在可选的实施方式中，所述位置检测器为光纤传感器或CCD相机。

在可选的实施方式中，所述极片复合装置还包括复合控制箱，所述复合辊组设置在所述复合控制箱内，所述驱动控制件与所述复合控制箱连接，所述复合控制箱的两侧设置有料带进口和料带出口，所述料带进口用于供所述阴阳复合料带进入所述复合控制箱，所述料带出口用于供所述阴阳复合料带输出所述复合控制箱。

第二方面，本发明提供一种极片复合方法，适用于如前述实施方式任一项所述的极片复合装置，所述极片复合方法包括：

检测阴阳复合料带上的间隙位置并生成位置信息；

依据所述位置信息调整复合辊组上的复合通道的间隙宽度，以使得所述阴阳复合料带的间隙位置通过所述复合通道时，所述复合通道的宽度大于所述阴阳复合料带的厚度。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供了一种极片复合装置和极片复合方法，将复合辊组压合在阴阳复合料带的两侧表面，并且额外设置位置检测器，通过位置检测器来检测阴阳复合料带上的间隙位置，并生成位置信息，驱动控制件依据位置信息调整复合通道的间隙宽度，以使得阴阳复合料带的间隙位置通过复合通道时，复合通道的宽度大于阴阳复合料带的厚度。相较于现有技术，本发明能够根据料带上的间隙位置调整辊间隙宽度，使得间隙处复合通道的宽度较大，从而减少复合辊复合过程中经过料带间隙时产生的振动，并消除过间隙时造成的极片损伤，保证了设备的稳定性和产品的质量。

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为本发明实施例提供的极片复合装置的结构示意图；

图2为图1中驱动控制件的连接结构示意图；

图3为图1中复合辊组在阶段1的结构示意图；

图4为图1中复合辊组在阶段2的结构示意图；

图5为图1中复合辊组在阶段3的结构示意图；

图6为图1中复合辊组在阶段4的结构示意图。

图标：100-极片复合装置；110-复合辊组；111-复合上辊；113-复合下辊；120-驱动控制件；121-伺服驱动缸；123-控制器；125-压力传感器；126-间隙检测器；130-位置检测器；140-夹紧辊组；141-上夹紧辊；143-下夹紧辊；200-阴阳复合料带；210-阴极片；230-阳极片；250-隔膜。

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。

正如背景技术中所公开的，现有的复合料带装置，其通常是通过复合辊来实现压合，进而使得极片与料带压合为一体。常规的复合料辊的辊间隙不可调整，或者只能在复合前手动对复合料辊进行调整，只能针对单一料带进行复合，并且复合料辊需要始终压合在料带上。复合时，复合辊经过料带周期性间隙时，因料带厚度的差异性，会导致复合辊上下跳动，产生冲击力和振动，从而产生噪音，并且极片边缘会由于挤压而造成涂布层脱落损伤，影响设备的稳定性和产品的质量。

为了解决上述问题，本发明提供了一种极片复合装置和方法，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。

第一实施例

请参考图1和图2，本实施例提供了一种极片复合装置100，其能够根据料带上的间隙位置调整辊间隙宽度，减少复合辊复合过程中经过料带间隙时产生的振动，并消除过间隙时造成的极片损伤。

本实施例提供的极片复合装置100，包括复合辊组110、驱动控制件120和位置检测器130，复合辊组110形成有一供具有多个间隙的阴阳复合料带200通过的复合通道，且复合辊组110用于压合在阴阳复合料带200的两侧表面，位置检测器130设置在复合辊组110的进料侧，并与驱动控制件120电连接，用于检测阴阳复合料带200上的间隙位置并生成位置信息，驱动控制件120与复合辊组110传动连接，用于依据位置信息调整复合通道的间隙宽度，以使得阴阳复合料带200的间隙位置通过复合通道时，复合通道的宽度大于阴阳复合料带200的厚度。

具体地，将复合辊组110压合在阴阳复合料带200的两侧表面，并且额外设置位置检测器130，通过位置检测器130来检测阴阳复合料带200上的间隙位置，并生成位置信息，驱动控制件120依据位置信息调整复合通道的间隙宽度，以使得阴阳复合料带200的间隙位置通过复合通道时，复合通道的宽度大于阴阳复合料带200的厚度，从而使得本实施例能够根据料带上的间隙位置调整辊间隙宽度，使得间隙处复合通道的宽度较大，从而减少复合辊复合过程中经过料带间隙时产生的振动，并消除过间隙时造成的极片损伤，保证了设备的稳定性和产品的质量。

在本实施例中，位置检测器130为光纤传感器或CCD相机，其能够检测到阴阳复合料带200上的间隙位置，并且位置检测器130与复合通道之间的距离一定，驱动控制件120能够根据位置信息推断出间隙位置进入复合通道的时间节点，并适应性地动作。

请结合参见图3，需要说明的是，本实施例中阴阳复合料带200包括阳极复合带和阴极片210，阳极复合带由隔膜250和阳极片230构成，阴极片210间隔设置在阳极复合带的两侧表面，其具体叠片方式与常规的复合料带一致，在此不再详细介绍。由于阴极片210和阳极片230均间隔设置，故在阴阳复合料带200上设置有多个间隙位置。

进一步地，极片复合装置100还包括复合控制箱(图未示)，复合辊组110设置在复合控制箱内，驱动控制件120与复合控制箱连接，复合控制箱的两侧设置有料带进口和料带出口，料带进口用于供阴阳复合料带200进入复合控制箱，料带出口用于供阴阳复合料带200输出复合控制箱。具体地，通过设置复合控制箱，能够实现对复合辊组110的支撑作用，保证其复合效果。位置检测器130可以设置在复合控制箱的入料侧，也可以设置在复合控制箱内部，从而实现对阴阳复合料带200上的间隙位置的检测。

当然，在本发明其他较佳的实施例中，此处也可以不设置复合控制箱，而直接将复合辊组110设置在叠片机的安装板上。

复合辊组110包括复合上辊111和复合下辊113，复合上辊111和复合下辊113相对设置，并用于形成复合通道，驱动控制件120与复合上辊111传动连接，用于带动复合上辊111靠近或远离复合下辊113。具体地，复合上辊111和复合下辊113上下相对设置，且复合上辊111能够在驱动控制件120的带动下运动，从而调整复合通道的宽度，以适应阴阳复合料带200上的间隙位置和非间隙位置。

驱动控制件120包括伺服驱动缸121和控制器123，伺服驱动缸121与复合上辊111传动连接，控制器123同时与伺服驱动缸121和位置检测器130电连接，用于依据位置信息控制伺服驱动缸121动作，以使得在阴阳复合料带200的间隙位置通过复合通道时，复合上辊111远离复合下辊113。具体地，此处复合下辊113的安装位置固定，复合上辊111由伺服驱动缸121带动，伺服驱动缸121可以是伺服电动缸、伺服液压缸或伺服气缸，优选可以是伺服电动缸，伺服电动缸通过伺服电机来进行控制，从而带动复合上辊111运动。在本发明其他较佳的实施例中，伺服驱动缸121也可以与复合下辊113传动连接，从而带动复合下辊113运动。

需要说明的是，此处控制器123用于依据位置信息计算间隙位置进入复合通道的时间节点，从而准确地向伺服驱动缸121发出信号，使得伺服驱动缸121在间隙位置进入复合通道时调宽复合通道的宽度。

在本实施例中，驱动控制件120还包括压力传感器125，压力传感器125设置在复合上辊111上，用于检测复合上辊111对阴阳复合料带200施加的压力，并生成压力信号，控制器123还用于依据压力信号控制伺服驱动缸121动作，以使得复合上辊111对阴阳复合料带200施加的压力趋于预设压力。具体地，压力传感器125可以设置在复合上辊111的表面，从而直接检测复合上辊111对阴阳复合料带200施加的压力，从而实现监控压力大小的目的。

在本实施例中，驱动控制件120还包括间隙检测器126，间隙检测器126设置在伺服驱动缸121上，用于检测复合上辊111的位置，并生成间隙信号，控制器123还用于依据间隙信号控制伺服驱动缸121动作，以调整复合通道的间隙宽度。具体地，驱动控制件120可以通过间隙检测器126来检测复合通道的间隙宽度是否调整到位，从而实现监控间隙宽度的目的。

进一步地，本实施例中极片复合装置100还包括夹紧辊组140，夹紧辊组140设置在复合辊组110的入料侧，用于预夹紧阴阳复合料带200。具体地，夹紧辊组140可以直接设置在叠片机的安装板上，其能够实现夹紧阴极片210和阳极复合带的作用，避免未复合的阴极片210在进入复合辊组110前脱落。

夹紧辊组140包括上夹紧辊141、下夹紧辊143和夹紧驱动件(图未示)，上夹紧辊141和下夹紧辊143相对设置，夹紧驱动件与上夹紧辊传动连接，用于带动上夹紧辊141向下夹紧辊143施加压力，以夹紧阴阳复合料带200。具体地，夹紧驱动件可以是气缸，通过气缸控制上夹紧辊141对下夹紧辊143施加一定的压力，极耳夹紧阴极片210和阳极复合带，并将预夹紧后的阴阳复合料带200送入复合辊组110。

本实施例还提供了一种极片复合方法，适用于前述的极片复合装置100，该极片复合方法包括：

S1：检测阴阳复合料带200上的间隙位置并生成位置信息。

具体地，通过位置检测器130，如光纤传感器或CCD相机等检测到阴阳复合料带200上的间隙位置，并生成位置信息。

S2：依据位置信息调整复合辊组110上的复合通道的间隙宽度。

具体地，利用控制器123通过位置检测器130与复合辊组110间的安装距离、以及阴阳复合料带200的速度计算出间隙位置到复合通道的时间，以此给出信号到复合辊组110的伺服驱动缸121，伺服驱动缸121依据控制器123给出的信号带动复合上辊111动作，从而实现了复合通道的间隙宽度的调整，进而可以使得阴阳复合料带200的间隙位置通过复合通道时，复合通道的宽度大于阴阳复合料带200的厚度，具体调整过程可以参见工作原理描述。

下面将对本发明装置的工作原理进行说明：

结合参见图3至图6，本实施例中，伺服驱动缸121具有4个工作阶段，阶段1包括了初始状态，按照该压力控制模式进行工作，对阴阳复合料带200施加设定的挤压力；阶段2为切换状态，即伺服驱动缸121根据控制器123的指令由压力控制模式切换为位置控制模式，将复合上辊111抬起，保证复合上辊111和复合下辊113之间的复合通道的宽度大于阴阳复合料带200的宽度；阶段3为保持状态，即伺服驱动缸121保持位置控制模块，直至间隙位置完全通过复合通道；阶段4为切换状态，即间隙位置完全通过复合通道后，伺服驱动缸121根据控制器123的指令由位置控制模式切换为压力控制模式，使得复合上辊111下压，施加设定的挤压力。

在实际进行复合时，首先将裁切好的阴极片210单片分布在连续的隔膜250与阳极片230形成的阳极复合带两侧，交替一起先送进夹紧辊辊组，上夹紧辊141装有气缸，能够对下夹紧辊143施加一定的压力进而夹紧阴极片210和阳极复合带，防止未复合的阴极片210在进入复合辊前脱落，并将其送入复合辊组110。在送入复合辊组110前，利用位置检测器130，如光纤传感器或CCD相机等检测到间隙位置，利用控制器123通过位置检测器130与复合辊组110间的安装距离、以及阴阳复合料带200的速度计算出间隙位置到复合通道的时间，以此给出信号到复合辊组110的伺服驱动缸121。

接着，阴极片210与阳极片230复合带一起进入复合辊组110，伺服驱动缸121将依次进入阶段1、阶段2、阶段3和阶段4，阶段1包括初始状态，按压力控制模式进行工作，对阴极片210与阳极片230复合带施加设定的挤压力，保证阴极片210与阳极片230复合带能够复合在一起；阶段2，伺服驱动缸121系统根据间隙检测给出的信号生成控制指令，在复合辊组110经过间隙位置前，伺服驱动缸121从压力控制模式转换为位置控制模式，将复合上辊111抬起，保证复合通道的间隙宽度略大于阴阳复合料带200的厚度；阶段3，伺服驱动缸121保持位置控制模式，维持复合通道的间隙宽度大于阴阳复合料带200厚度的状态以设定的时间经过料带间隙，根据间隙位置长度和阴阳复合料带200速度计算出复合辊组110进过间隙位置需要的时间，阶段3的工作时间按略大于间隙位置所需时间设置，保证复合辊组110过间隙位置整个过程对阴阳复合料带200没有挤压力，使得阴极片210边缘不会对阳极片230造成较大的挤压而产生压痕损伤；阶段4，在复合辊组110刚经过间隙位置后，伺服驱动缸121从位置控制模式转换为压力控制模式，使复合上辊111下压，施加设定的挤压力；之后，再回到阶段1状态，伺服驱动缸121对复合上辊111施加设定的挤压力对料带进行压合，并等待下一次间隙位置信号。

综上所述，本发明实施例提供了一种极片复合装置100和极片复合方法，将复合辊组110压合在阴阳复合料带200的两侧表面，并且额外设置位置检测器130，通过位置检测器130来检测阴阳复合料带200上的间隙位置，并生成位置信息，驱动控制件120依据位置信息调整复合通道的间隙宽度，以使得阴阳复合料带200的间隙位置通过复合通道时，复合通道的宽度大于阴阳复合料带200的厚度。相较于现有技术，本实施例能够根据料带上的间隙位置调整辊间隙宽度，使得间隙处复合通道的宽度较大，从而减少复合辊复合过程中经过料带间隙时产生的振动，并消除过间隙时造成的极片损伤，保证了设备的稳定性和产品的质量。

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 (5)

1.一种极片复合装置，其特征在于，包括复合辊组、驱动控制件和位置检测器，所述复合辊组形成有一供具有多个间隙的阴阳复合料带通过的复合通道，且所述复合辊组用于压合在所述阴阳复合料带的两侧表面，所述位置检测器设置在所述复合辊组的进料侧，并与所述驱动控制件电连接，用于检测所述阴阳复合料带上的间隙位置并生成位置信息，所述驱动控制件与所述复合辊组传动连接，用于依据所述位置信息调整所述复合通道的间隙宽度，以使得所述阴阳复合料带的间隙位置通过所述复合通道时，所述复合通道的宽度大于所述阴阳复合料带的厚度；

所述极片复合装置还包括夹紧辊组，所述夹紧辊组设置在所述复合辊组的入料侧，用于预夹紧所述阴阳复合料带；

所述复合辊组包括复合上辊和复合下辊，所述复合上辊和所述复合下辊相对设置，并用于形成所述复合通道，所述驱动控制件与所述复合上辊传动连接，用于带动所述复合上辊靠近或远离所述复合下辊；

所述驱动控制件包括伺服驱动缸和控制器，所述伺服驱动缸与所述复合上辊传动连接，所述控制器同时与所述伺服驱动缸和所述位置检测器电连接，用于依据所述位置信息控制所述伺服驱动缸动作，以使得在所述阴阳复合料带的间隙位置通过所述复合通道时，所述复合上辊远离所述复合下辊；

所述驱动控制件还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述复合上辊上，用于检测所述复合上辊对所述阴阳复合料带施加的压力，并生成压力信号，所述控制器还用于依据所述压力信号控制所述伺服驱动缸动作，以使得所述复合上辊对所述阴阳复合料带施加的压力趋于预设压力；

所述驱动控制件还包括间隙检测器，所述间隙检测器设置在所述伺服驱动缸上，用于检测所述复合上辊的位置，并生成间隙信号，所述控制器还用于依据所述间隙信号控制所述伺服驱动缸动作，以调整所述复合通道的间隙宽度。

2.根据权利要求1所述的极片复合装置，其特征在于，所述夹紧辊组包括上夹紧辊、下夹紧辊和夹紧驱动件，所述上夹紧辊和所述下夹紧辊相对设置，所述夹紧驱动件与所述上夹紧辊传动连接，用于带动所述上夹紧辊向所述下夹紧辊施加压力，以夹紧所述阴阳复合料带。

3.根据权利要求1所述的极片复合装置，其特征在于，所述位置检测器为光纤传感器或CCD相机。

4.根据权利要求1所述的极片复合装置，其特征在于，所述极片复合装置还包括复合控制箱，所述复合辊组设置在所述复合控制箱内，所述驱动控制件与所述复合控制箱连接，所述复合控制箱的两侧设置有料带进口和料带出口，所述料带进口用于供所述阴阳复合料带进入所述复合控制箱，所述料带出口用于供所述阴阳复合料带输出所述复合控制箱。

5.一种极片复合方法，其特征在于，适用于如权利要求1-4任一项所述的极片复合装置，所述极片复合方法包括：

检测阴阳复合料带上的间隙位置并生成位置信息；

依据所述位置信息调整复合辊组上的复合通道的间隙宽度，以使得所述阴阳复合料带的间隙位置通过所述复合通道时，所述复合通道的宽度大于所述阴阳复合料带的厚度。