电池极片卷叠装置及卷叠方法
技术领域
本发明涉及电池制造技术领域,尤其涉及一种电池极片卷叠装置及卷叠方法。
背景技术
锂离子电池的电芯是由正极极片、隔膜和负极极片构成,目前锂离子电池多采用叠片式加工成型电芯:将隔膜进行“Z形”折叠,然后分别插入正、负极极片。
但是该种电芯的制备过程复杂,实际生产过程中,执行叠片的效率大多在1秒/片左右,造成生产效率降低,增加成本。在现有技术中,为提高叠片速度,很多叠片设备增加了多个叠片工位,但这样会使得设备体积庞大,每个叠片工位每次仍然只能堆叠一片极片,并没有摆脱上述效率的制约问题。
因此,亟需设计一种电池极片卷叠装置及卷叠方法,来解决以上技术问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提出一种电池极片卷叠装置,结构简单,体积小型化,提高生产效率,节约成本。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种电池极片卷叠装置,包括:
沿电池极片厚度方向,从上至下依次设置有正极极片放卷、第一隔膜放卷、负极极片放卷和第二隔膜放卷;
第一裁切刀,沿第一方向,所述第一裁切刀设置在所述负极极片放卷的下游端,所述第一裁切刀用于裁切负极极片;
第二裁切刀,沿所述第一方向,所述第二裁切刀设置在所述正极极片放卷的下游端,所述第二裁切刀用于裁切正极极片;且沿所述第一方向,所述正极极片放卷位于所述第一裁切刀的下游端;
驱动系统,所述驱动系统能够驱动所述正极极片、第一隔膜、所述负极极片和第二隔膜朝向所述第一方向传输;
卷叠组件,沿所述第一方向,所述卷叠组件设置在所述第二裁切刀的下游端,所述卷叠组件用于对所述正极极片、所述第一隔膜、所述负极极片和所述第二隔膜进行卷叠。
作为一种电池极片卷叠装置的可选技术方案,所述电池极片卷叠装置包括第一上压紧组件和第一下压紧组件,所述第一上压紧组件和所述第一下压紧组件均设置在所述第一裁切刀和所述正极极片放卷之间,且所述第一上压紧组件设置在所述第一隔膜上方,所述第一下压紧组件设置在所述第二隔膜下方。
作为一种电池极片卷叠装置的可选技术方案,所述第一上压紧组件和所述第一下压紧组件正对设置。
作为一种电池极片卷叠装置的可选技术方案,所述电池极片卷叠装置还包括第二上压紧组件和第二下压紧组件,所述第二上压紧组件和所述第二下压紧组件均设置在所述第二裁切刀和所述卷叠组件之间,且所述第二上压紧组件设置在所述正极极片上方,所述第二下压紧组件设置在所述第二隔膜下方。
作为一种电池极片卷叠装置的可选技术方案,所述第二上压紧组件和所述第二下压紧组件正对设置。
作为一种电池极片卷叠装置的可选技术方案,所述驱动系统包括第一驱动组件和第二驱动组件,所述第一驱动组件设置在所述负极极片放卷和所述第一裁切刀之间,所述第一驱动组件用于牵引所述负极极片放卷上的所述负极极片朝向所述第一方向传输;
所述第二驱动组件设置在所述正极极片放卷和所述第二裁切刀之间,所述第二驱动组件用于牵引所述正极极片放卷上的所述正极极片朝向所述第一方向传输。
作为一种电池极片卷叠装置的可选技术方案,所述驱动系统还包括第一搬运夹爪和第二搬运夹爪,所述第一搬运夹爪设置在所述第一裁切刀和所述第一上压紧组件之间,所述第一搬运夹爪用于将所述负极极片搬运至所述第一上压紧组件处;
所述第二搬运夹爪设置在所述第二裁切刀和所述第二上压紧组件之间,所述第二搬运夹爪用于将所述正极极片搬运至所述第二上压紧组件处。
作为一种电池极片卷叠装置的可选技术方案,所述电池极片卷叠装置还包括第一压辊和第二压辊,所述第一压辊设置在所述第一驱动组件正上方,以使所述第一压辊与所述第一驱动组件配合压紧所述负极极片;
所述第二压辊设置在所述第二驱动组件正上方,以使所述第二压辊与所述第二驱动组件配合压紧所述正极极片。
作为一种电池极片卷叠装置的可选技术方案,所述电池极片卷叠装置还包括第一除尘组件和第二除尘组件,所述第一除尘组件设置在所述第一裁切刀和所述第一搬运夹爪之间,所述第一除尘组件用于对裁切后的所述负极极片除尘;
所述第二除尘组件设置在所述第二裁切刀和所述第二搬运夹爪之间,所述第二除尘组件用于对裁切后的所述正极极片除尘。
本发明的第二目的在于提出一种电池极片卷叠方法,该电池极片卷叠方法步骤简单,生产效率高,成本低,能够适用于加工不同种类的电芯,提高普适性。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种电池极片卷叠方法,所述电池极片卷叠方法应用于以上所述的电池极片卷叠装置,所述电池极片卷叠方法包括以下步骤:
卷叠组件夹持住正极极片、第一隔膜、负极极片和第二隔膜;
卷叠组件绕旋转中心B依次以旋转90°、180°为一个旋转周期进行旋转并形成电芯;或,
卷叠组件绕旋转中心B旋转多个旋转周期形成电芯。
本发明的有益效果至少包括:
本发明提供一种电池极片卷叠装置,该电池极片卷叠装置包括正极极片放卷、第一隔膜放卷、负极极片放卷、第二隔膜放卷、第一裁切刀、第二裁切刀、驱动系统和卷叠组件。其中,沿电池极片厚度方向,从上至下依次设置有正极极片放卷、第一隔膜放卷、负极极片放卷和第二隔膜放卷。沿第一方向,第一裁切刀设置在负极极片放卷的下游端,第一裁切刀用于裁切负极极片。沿第一方向,第二裁切刀设置在正极极片放卷的下游端,第二裁切刀用于裁切正极极片;且沿第一方向,正极极片放卷位于第一裁切刀的下游端。驱动系统能够驱动正极极片、第一隔膜、负极极片和第二隔膜朝向第一方向传输。沿第一方向,卷叠组件设置在第二裁切刀的下游端,卷叠组件用于对正极极片、第一隔膜、负极极片和第二隔膜进行卷叠。通过正极极片放卷、第一隔膜放卷、负极极片放卷、第二隔膜放卷、第一裁切刀、第二裁切刀、驱动系统和卷叠组件的设置,使得该电池极片卷叠装置能够连续堆叠工作,无需传统技术中额外增加多个叠片工位进行叠片的工序,从而使得该电池极片卷叠装置的体积小型化,提高生产效率,达到节约成本的目的。
本发明提供一种电池极片卷叠方法,该电池极片卷叠方法步骤简单,生产效率高,成本低,能够适用于加工不同种类的电芯,提高普适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的电池极片卷叠装置的结构示意图;
图2为本发明实施例所提供的电池极片卷叠过程的示意图;
图3为图2中A处的局部放大图。
附图标记
100、电池极片;110、正极极片;120、第一隔膜;130、负极极片;140、第二隔膜;
1、负极极片放卷;2、第一隔膜放卷;3、第二隔膜放卷;4、正极极片放卷;5、第一驱动组件;6、第一压辊;7、第一裁切刀;8、第一除尘组件;9、第一搬运夹爪;10、第二搬运夹爪;11、第一上压紧组件;12、第一下压紧组件;13、第二上压紧组件;14、第二下压紧组件;15、第二驱动组件;16、第二压辊;17、第二裁切刀;18、第二除尘组件;19、卷叠组件;20、对齐度检测组件。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
如图1-图2所示,本实施例提供一种电池极片卷叠装置,该电池极片卷叠装置主要包括正极极片放卷4、第一隔膜放卷2、负极极片放卷1、第二隔膜放卷3、第一裁切刀7、第二裁切刀17、驱动系统和卷叠组件19。其中,沿电池极片100厚度方向(即图1中Y轴方向),从上至下依次设置有正极极片放卷4、第一隔膜放卷2、负极极片放卷1和第二隔膜放卷3。沿第一方向(即图1中的X轴方向),第一裁切刀7设置在负极极片放卷1的下游端,第一裁切刀7用于裁切负极极片130。沿第一方向,第二裁切刀17设置在正极极片放卷4的下游端,第二裁切刀17用于裁切正极极片110;且沿第一方向,正极极片放卷4位于第一裁切刀7的下游端。驱动系统能够驱动正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140朝向第一方向传输。沿第一方向,卷叠组件19设置在第二裁切刀17的下游端,卷叠组件19用于对正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140进行卷叠。
基于以上设计,在本实施例中,图1中的X轴方向为正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140的传输方向,图1中的Y轴方向为电池极片100的堆叠方向,即厚度方向。
进一步地,本实施例中的电池极片卷叠装置包括第一上压紧组件11、第一下压紧组件12、第二上压紧组件13和第二下压紧组件14。其中,第一上压紧组件11和第一下压紧组件12均设置在第一裁切刀7和正极极片放卷4之间,且第一上压紧组件11设置在第一隔膜120上方,第一下压紧组件12设置在第二隔膜140下方。第二上压紧组件13和第二下压紧组件14均设置在第二裁切刀17和卷叠组件19之间,且第二上压紧组件13设置在正极极片110上方,第二下压紧组件14设置在第二隔膜140下方。
优选地,本实施例中的第一上压紧组件11和第一下压紧组件12正对设置。第二上压紧组件13和第二下压紧组件14正对设置。从而使得第一上压紧组件11和第一下压紧组件12能够对第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140压紧,提高三者的可靠性,避免在后续工序中发生位移的现象。第二上压紧组件13和第二下压紧组件14能够同时对正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140进行压紧,提高电池极片100的稳定性和可靠性。
在实际作业过程中,外界的控制系统与第一裁切刀7和第二裁切刀17信号连接,控制系统能够控制第一裁切刀7和第二裁切刀17分别对负极极片130和正极极片110进行准确裁切,从而形成多个具有一定尺寸的负极极片130和多个具有一定尺寸的正极极片110。需要指出的是,控制系统控制第一裁切刀7和第二裁切刀17进行裁切的动作原理属于现有技术,此处不再过多赘述。
如图1所示,在本实施例中,驱动系统包括第一驱动组件5和第二驱动组件15,第一驱动组件5设置在负极极片放卷1和第一裁切刀7之间,第一驱动组件5用于牵引负极极片放卷1上的负极极片130朝向第一方向传输;第二驱动组件15设置在正极极片放卷4和第二裁切刀17之间,第二驱动组件15用于牵引正极极片放卷4上的正极极片110朝向第一方向传输。
可选地,第一驱动组件5和第二驱动组件15均可以设置为牵引辊,从而分别用于对负极极片放卷1上的负极极片130、以及正极极片放卷4上的正极极片110进行牵引传输,实现连续作业,提高生产效率。
进一步地,本实施例中的驱动系统还包括第一搬运夹爪9和第二搬运夹爪10,第一搬运夹爪9设置在第一裁切刀7和第一上压紧组件11之间,第一搬运夹爪9用于将负极极片130搬运至第一上压紧组件11处;第二搬运夹爪10设置在第二裁切刀17和第二上压紧组件13之间,第二搬运夹爪10用于将正极极片110搬运至第二上压紧组件13处。通过第一搬运夹爪9和第二搬运夹爪10的设置能够使得裁切后的多个负极极片130通过第一搬运夹爪9依次搬运至第一上压紧组件11处,裁切后的多个正极极片110通过第二搬运夹爪10依次搬运至第二上压紧组件13处。
如图1所示,在本实施例中,电池极片卷叠装置还包括第一压辊6和第二压辊16,第一压辊6设置在第一驱动组件5正上方,以使第一压辊6与第一驱动组件5配合压紧负极极片130。第二压辊16设置在第二驱动组件15正上方,以使第二压辊16与第二驱动组件15配合压紧正极极片110。从而使得经负极极片放卷1流出的负极极片130、以及经正极极片放卷4流出的正极极片110均能够具有一定的平整度,避免发生褶皱不平的现象,提高产品的生产良率。
进一步地,本实施例中的电池极片卷叠装置还包括第一除尘组件8和第二除尘组件18,第一除尘组件8设置在第一裁切刀7和第一搬运夹爪9之间,第一除尘组件8用于对裁切后的负极极片130除尘。第二除尘组件18设置在第二裁切刀17和第二搬运夹爪10之间,第二除尘组件18用于对裁切后的正极极片110除尘。从而使得经过裁切后的负极极片130和正极极片110所产生的金属屑能够被第一除尘组件8和第二除尘组件18所吸走,避免金属屑残留在电池极片100中引起电芯短路问题。
该电池极片卷叠装置的工作步骤如下:
首先,负极极片放卷1、正极极片放卷4第一隔膜放卷2和第二隔膜放卷3分别进行放卷,第一驱动组件5和第二驱动组件15分别对负极极片130和正极极片110进行沿第一方向牵引传输。之后,控制系统对第一裁切刀7和第二裁切刀17进行控制,使得第一裁切刀7和第二裁切刀17能够分别对负极极片130和正极极片110进行裁切。第一除尘组件8和第二除尘组件18分别对经过裁切后的负极极片130和正极极片110进行除尘。
然后,第一搬运夹爪9对裁切后的多个负极极片130依次搬运至第一上压紧组件11处,第一上压紧组件11和第一下压紧组件12共同将第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140进行压紧。
之后,第二搬运夹爪10对裁切后的多个正极极片110依次搬运至第二上压紧组件13处,使得正极极片110位于经过压紧后的第一隔膜120的上方,然后第二上压紧组件13和第二下压紧组件14共同将正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140进行压紧形成电池极片100。第一上压紧组件11、第一下压紧组件12、第二上压紧组件13和第二下压紧组件14的压力均可调节,从而保证正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140之间在传输过程中不会发生错位,提高稳定性。
再然后,对齐度检测组件20对电池极片100进行检测,即,检测正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140四者之间的对齐度,对齐度合格后,电池极片100被传输至卷叠组件19,卷叠组件19夹持住电池极片100并按照图2步骤进行卷叠。具体地,图2中的①、②、③依次表示卷叠组件19卷叠电池极片100的3个步骤。
本实施例中电池极片卷叠装置结构简单,通过正极极片放卷4、第一隔膜放卷2、负极极片放卷1、第二隔膜放卷3、第一裁切刀7、第二裁切刀17、驱动系统和卷叠组件19的设置,使得该电池极片卷叠装置能够连续堆叠工作,无需传统技术中额外增加多个叠片工位进行叠片的工序,从而使得该电池极片卷叠装置的体积小型化,提高生产效率,达到节约成本的目的。
如图2-图3所示,本实施例还提供一种电池极片卷叠方法,该电池极片卷叠方法应用于上述电池极片卷叠装置,电池极片卷叠方法包括以下步骤:
卷叠组件19夹持住正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140,即卷叠组件19夹持住电池极片100。需要指出的是,本实施例中的卷叠组件19属于业内的标准件,此处对卷叠组件19的细节结构和工作原理不再过多赘述。
卷叠组件19绕旋转中心B依次以旋转90°、180°为一个旋转周期进行旋转并形成电芯。
当然,作业人员能够根据电芯的种类和生产工艺使得卷叠组件19绕旋转中心B旋转多个旋转周期形成不同种类的电芯。即通过设置不同的旋转周期,从而完成不同的旋转次数,完成多次卷叠动作,有利于加工不同种类的电芯。
本实施例中的每一个旋转周期中的两次旋转中心B、以及多个旋转周期的多个旋转中心B的位置始终保持不变。且为卷叠的正极极片110、第一隔膜120、负极极片130和第二隔膜140一直保持水平状态。
该电池极片卷叠方法步骤简单,生产效率高,成本低,能够适用于加工不同种类的电芯,提高普适性。
显然,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
注意,在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”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。