CN115275366A - 一种叠片卷绕电芯生产工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池制造技术领域,具体涉及一种叠片卷绕电芯生产工艺及设备。将负极片以递增的极片间隔热压于第一隔膜表面,形成第一带极片隔膜带;将正极片以与负极片相同的极片间隔热压于第二隔膜上表面,将一个负极片热压于第二隔膜下表面与第一个正极片对应位置,形成第二带极片隔膜带;将第一带极片隔膜带重叠置于第二带极片隔膜带的表面,并使第一带极片隔膜带的第一个负极片与第二带极片隔膜带的第一个正极片相对应,形成重叠带极片隔膜带;从头部开始对重叠带极片隔膜带进行卷绕,形成极组;对极组进行热压成型,并切除极片两侧富裕的隔膜,得到芯包。将叠片电芯中的正负极片堆叠工艺转化预热压工艺和卷绕工艺,生产速率大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及电池制造技术领域,具体涉及一种叠片卷绕电芯生产工艺及设备。
背景技术
锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等特点已成为目前消费类电子产品、电动汽车等应用场景主流的储能类电池。当前,消费类电子产品、电动汽车等产业迎来了快速增长的阶段,对锂离子电池的需求量剧增。但是,目前由于锂离子生产工艺复杂,工序繁多导致锂离子电池的生产效率低下,产品良品率低。在锂离子电池生产的诸多工序中,电芯组装工艺尤为重要,主要分为叠片组装工艺与卷绕组装工艺,其中,叠片组装工艺由于堆叠极片应力较卷绕极片均匀、电芯侧边利用率大、内阻低等优势,在高能量密度锂电池生产中具备有效提升安全性、能量密度等优势,更具发展前景。
目前叠片电芯一般通过“Z”字型叠片工艺生产,叠片机端子在正负极极片盒间来回堆叠正负极极片,同时左右折叠隔膜包裹正负极极片。在采用“Z”字型堆叠过程中,需要堆叠正极片和负极片,叠片机端子通过不断进行“Z”字型转动把准备好的正极片和负极片叠入隔膜中,同时需要翻滚折叠隔膜,工序相对于卷绕工艺更加复杂,生产速率较慢。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷,提供一种叠片卷绕电芯生产工艺及设备,将叠片电芯中的正负极片堆叠工艺转化预热压工艺和卷绕工艺,能够通过卷绕工艺实现叠片电芯加工,相较于叠片工艺,其生产速率大幅提高。
本发明提供的一种叠片卷绕电芯生产工艺,包括:
将负极片以递增的极片间隔热压于第一隔膜表面,形成第一带极片隔膜带;
将正极片以与所述负极片相同的极片间隔热压于第二隔膜上表面,将一个负极片热压于第二隔膜下表面与第一个正极片对应位置,形成第二带极片隔膜带;
将第一带极片隔膜带重叠置于第二带极片隔膜带的表面,并使第一带极片隔膜带的第一个负极片与第二带极片隔膜带的第一个正极片相对应,形成重叠带极片隔膜带;
利用卷绕机从头部开始对重叠带极片隔膜带进行卷绕,形成极组;
对所述极组进行热压成型,并切除极片两侧富裕的隔膜,得到芯包。
较为优选的,所述第一带极片隔膜带和第二带极片隔膜带以第一带极片隔膜带在上,第二带极片隔膜带在下的方式同时加工传输。
较为优选的,所述第一带极片隔膜带通过传输滚筒进行传输,所述传输滚筒用于以传送带的形式传输第一带极片隔膜带以及将所述第一带极片隔膜带下压至第二带极片隔膜带的表面。
较为优选的,所述第二带极片隔膜带表面涂覆有用于与第一带极片隔膜带底部粘粘的胶层,所述第一带极片隔膜带被传输滚筒下压至第二带极片隔膜带的表面并通过所述胶层与第二带极片隔膜带粘接。
较为优选的,所述胶层位于第二带极片隔膜带的正极片表面两侧。
本发明还提供一种叠片卷绕电芯生产设备,包括:
第一热压模块,用于将负极片以递增的极片间隔热压于第一隔膜表面,形成第一带极片隔膜带,将正极片以与所述负极片相同的极片间隔热压于第二隔膜上表面,将一个负极片热压于第二隔膜下表面与第一个正极片对应位置,形成第二带极片隔膜带;
滚筒传输装置,用于使第一带极片隔膜带和第二带极片隔膜带以传输带的形式从一端向另一端传输,以及将第一带极片隔膜带下压至第二带极片隔膜带的表面,形成重叠带极片隔膜带,所述重叠带极片隔膜带中第一带极片隔膜带的第一个负极片与第二带极片隔膜带的第一个正极片相对应;
卷绕装置,用于从头部开始对重叠带极片隔膜带进行卷绕,形成极组;
第二热压模块,用于对所述极组进行热压成型;
切割装置,用于切除极片两侧富裕的隔膜,得到芯包。
较为优选的,所述第一带极片隔膜带位于第二带极片隔膜带的上方,所述第一带极片隔膜带的滚筒传输装置包括第一传输滚筒和第二传输滚筒,所述第一传输滚筒位于第一带极片隔膜带下方,所述第二传输滚筒位于第一带极片隔膜带上方,所述第二传输滚筒用于将第一带极片隔膜带下压至第二带极片隔膜带的表面。
较为优选的,所述第二带极片隔膜带的正极片表面两侧涂覆有胶层,所述重叠带极片隔膜带的第一带极片隔膜带与第二带极片隔膜带之间通过所述胶层粘接。
本发明的有益效果为:
1、通过预热压工艺,将正极片和负极片以指定的方式热压在两卷隔膜上,制作成两种带极片的隔膜带,然后把两种带极片的隔膜按照要求对应重合得到重叠隔膜带后即可结合卷绕机直接进行卷绕。最后热压成型并切除卷绕过程中在极片两侧形成的富裕隔膜既能得到叠片芯包。相较于传统的“Z”字型叠片工艺,本方法不需要叠片机端子在正负极极片盒间来回堆叠正负极极片,通过卷绕的方式既能实现快速堆叠,且减少了芯包单独热压工序,大幅提高了叠片电芯的生产效率。
2、将正极片、负极片以递增的间隔进行热压,能在卷绕过程中,始终保证正负极片相互对应,防止卷芯随着卷绕逐渐变大导致的极片错位。
3、采用传输滚筒在传输的同时下压隔膜带,结合涂覆的胶层,可快速实现两个带极片隔膜带的重叠,提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明极组的制作示意图;
图2为本发明极组到芯包的变化示意图;
图3为本发明正极片涂胶示意图。
图中:1-第一热压模块,2-隔膜,3-负极片,4-正极片,5-第一带极片隔膜带,6-第二带极片隔膜带,7-卷绕机,8-极组,9-第一传输滚筒,10-第二传输滚筒,11-芯包,12-胶层。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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,仅是为了便于描述本申请和简化描述,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申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,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。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。另外,在本申请说明书和所附权利要求书的描述中,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此,在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”,除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。“多个”表示“两个或两个以上”。
实施例一
本发明提供一种叠片卷绕电芯生产工艺,包括:
如图1所示,先制作两种带极片隔膜带,两种带极片隔膜带同时制作,采用两卷隔膜2同步传输。将负极片3以递增的极片间隔热压于第一隔膜表面,形成第一带极片隔膜带5;将正极片4以与所述负极片3相同的极片间隔热压于第二隔膜上表面,将一个负极片3热压于第二隔膜下表面与第一个正极片4对应位置,形成第二带极片隔膜带6。递增的极片间隔是指从第一个极片开始往后,每个极片之间的极片间隔逐渐变大。如极片间隔L3>L2>L1。极片间隔逐渐变大的规律通过卷绕进程中卷芯每圈增加的长度确定,使极片间隔与上一个极片间隔之间增加的量正好等于卷芯相较于上一圈增加的长度即可,如此即可保证两个带极片隔膜带重叠后在卷绕过程中,正负极片相互对应,有效防止极片错位。
将第一带极片隔膜带5重叠置于第二带极片隔膜带6的表面,并使第一带极片隔膜带5的第一个负极片3与第二带极片隔膜带6的第一个正极片4相对应,形成重叠带极片隔膜带;
利用卷绕机7从头部开始对重叠带极片隔膜带进行卷绕,形成极组8;
如图2所示,对所述极组8进行热压成型,并切除极片两侧富裕的隔膜,得到芯包11。
在一个实施例中,所述第一带极片隔膜带5和第二带极片隔膜带6以第一带极片隔膜带5在上,第二带极片隔膜带6在下的方式同时加工传输。
在一个实施例中,所述第一带极片隔膜带5通过传输滚筒进行传输,所述传输滚筒用于以传送带的形式传输第一带极片隔膜带5以及将所述第一带极片隔膜带5下压至第二带极片隔膜带6的表面。
在一个实施例中,所述第二带极片隔膜带6表面涂覆有用于与第一带极片隔膜带5底部粘粘的胶层12,所述第一带极片隔膜带5被传输滚筒下压至第二带极片隔膜带6的表面并通过所述胶层12与第二带极片隔膜带6粘接。
在一个实施例中,所述胶层12位于第二带极片隔膜带6的正极片4表面两侧。
实施例二
本发明还提供一种叠片卷绕电芯生产设备,包括:
第一热压模块1,用于将负极片3以递增的极片间隔热压于第一隔膜表面,形成第一带极片隔膜带5,将正极片4以与所述负极片3相同的极片间隔热压于第二隔膜上表面,将一个负极片3热压于第二隔膜下表面与第一个正极片4对应位置,形成第二带极片隔膜带6;
滚筒传输装置,用于使第一带极片隔膜带5和第二带极片隔膜带6以传输带的形式从一端向另一端传输,以及将第一带极片隔膜带5下压至第二带极片隔膜带6的表面,形成重叠带极片隔膜带,所述重叠带极片隔膜带中第一带极片隔膜带5的第一个负极片3与第二带极片隔膜带6的第一个正极片4相对应;
卷绕装置,可以采用卷绕机7实现卷绕,用于从头部开始对重叠带极片隔膜带进行卷绕,形成极组8;
第二热压模块,用于对所述极组8进行热压成型;
切割装置,用于切除极片两侧富裕的隔膜,得到芯包11。
在一个实施例中,所述第一带极片隔膜带5位于第二带极片隔膜带6的上方,所述第一带极片隔膜带5的滚筒传输装置包括第一传输滚筒9和第二传输滚筒10,所述第一传输滚筒9位于第一带极片隔膜带5下方,所述第二传输滚筒10位于第一带极片隔膜带5上方,所述第二传输滚筒10用于将第一带极片隔膜带5下压至第二带极片隔膜带6的表面。
在一个实施例中,如图3所示,所述第二带极片隔膜带6的正极片4表面两侧涂覆有胶层12,所述重叠带极片隔膜带的第一带极片隔膜带5与第二带极片隔膜带6之间通过所述胶层12粘接。在第二传输滚筒10的下压作用下,第一带极片隔膜带5被胶层12粘粘,从而实现第一带极片隔膜带5与第二带极片隔膜带6的粘粘和重叠,防止在卷绕过程中两个隔膜带之间相互错位和滑动,保证了加工精度。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种叠片卷绕电芯生产工艺,其特征在于,包括:
将负极片以递增的极片间隔热压于第一隔膜表面,形成第一带极片隔膜带;
将正极片以与所述负极片相同的极片间隔热压于第二隔膜上表面,将一个负极片热压于第二隔膜下表面与第一个正极片对应位置,形成第二带极片隔膜带;
将第一带极片隔膜带重叠置于第二带极片隔膜带的表面,并使第一带极片隔膜带的第一个负极片与第二带极片隔膜带的第一个正极片相对应,形成重叠带极片隔膜带;
利用卷绕机从头部开始对重叠带极片隔膜带进行卷绕,形成极组;
对所述极组进行热压成型,并切除极片两侧富裕的隔膜,得到芯包。
2.根据权利要求1所述的叠片卷绕电芯生产工艺,其特征在于:所述第一带极片隔膜带和第二带极片隔膜带以第一带极片隔膜带在上,第二带极片隔膜带在下的方式同时加工传输。
3.根据权利要求2所述的叠片卷绕电芯生产工艺,其特征在于:所述第一带极片隔膜带通过传输滚筒进行传输,所述传输滚筒用于以传送带的形式传输第一带极片隔膜带以及将所述第一带极片隔膜带下压至第二带极片隔膜带的表面。
4.根据权利要求3所述的叠片卷绕电芯生产工艺,其特征在于:所述第二带极片隔膜带表面涂覆有用于与第一带极片隔膜带底部粘粘的胶层,所述第一带极片隔膜带被传输滚筒下压至第二带极片隔膜带的表面并通过所述胶层与第二带极片隔膜带粘接。
5.根据权利要求4所述的叠片卷绕电芯生产工艺,其特征在于:所述胶层位于第二带极片隔膜带的正极片表面两侧。
6.一种叠片卷绕电芯生产设备,其特征在于,包括:
第一热压模块,用于将负极片以递增的极片间隔热压于第一隔膜表面,形成第一带极片隔膜带,将正极片以与所述负极片相同的极片间隔热压于第二隔膜上表面,将一个负极片热压于第二隔膜下表面与第一个正极片对应位置,形成第二带极片隔膜带;
滚筒传输装置,用于使第一带极片隔膜带和第二带极片隔膜带以传输带的形式从一端向另一端传输,以及将第一带极片隔膜带下压至第二带极片隔膜带的表面,形成重叠带极片隔膜带,所述重叠带极片隔膜带中第一带极片隔膜带的第一个负极片与第二带极片隔膜带的第一个正极片相对应;
卷绕装置,用于从头部开始对重叠带极片隔膜带进行卷绕,形成极组;
第二热压模块,用于对所述极组进行热压成型;
切割装置,用于切除极片两侧富裕的隔膜,得到芯包。
7.如权利要求6所述的叠片卷绕电芯生产设备,其特征在于:所述第一带极片隔膜带位于第二带极片隔膜带的上方,所述第一带极片隔膜带的滚筒传输装置包括第一传输滚筒和第二传输滚筒,所述第一传输滚筒位于第一带极片隔膜带下方,所述第二传输滚筒位于第一带极片隔膜带上方,所述第二传输滚筒用于将第一带极片隔膜带下压至第二带极片隔膜带的表面。
8.如权利要求6所述的叠片卷绕电芯生产设备,其特征在于:所述第二带极片隔膜带的正极片表面两侧涂覆有胶层,所述重叠带极片隔膜带的第一带极片隔膜带与第二带极片隔膜带之间通过所述胶层粘接。
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